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東アジア近代文学における対欧米意識と相互認識

平成16年度においては、平成16年8月に香港で開催された国際比較文学会(ICLA)の世界大会に、菅原及び劉が参加し、個別研究発表を行うとともに、菅原が「翻訳ワークショップ」と「スペシャル・トピックWriters Who Were Considered to Have Gone Native」を主催した。発表論文集は、ICLAにより刊行される。また、東京大学大学院比較文学比較文化研究室所属の大学院生に対し、英語による研究発表の機会を提供するため、Students' Forum(のちにOhsawa Colloquiumに改称)を立ち上げ、発表論文集としてWindows on Comparative Literatureを平成18年度までに3号刊行した。平成17年度は、平成17年7月9日に、韓国外国語大学校との協力のもとに、日韓学術交流シンポジウム「東アジア文化と留学」を開催した。また、平成17年10月14日には、アメリカのオールド・ドミニオン大学との交流プログラムと連携する形で、国際シンポジウム「詩学の愉しみPoetics in a New Key」を、英語とフランス語を使用言語として開催した。菅原は、平成17年11月25日に開催された、韓国比較文学会主催の国際シンポジウムNew Paradigms in Comparative Literatureに基調講演者として招かれ、日本現代文学に描かれた家族の問題と東アジアの倫理観について発表した。平成18年度は、平成18年11月20日に、国際比較文学会会長(当時)であるドロシー・フィギュエラ教授を招いて「比較文学研究の最前線-南米・インド・日本」と題した研究会を行った。また、年度末の平成19年3月13日に、中国・清華大学の王中枕教授、及び国内研究者を招いての詩学ワークショップ「大正・昭和の詩誌と詩人たち」を開催した。上記の学会、シンポジウム、ワークショップについては、それぞれについて発表論文集を刊行した。以上の活動を通じて、中国、韓国、アメリカおよび広く海外の研究者どのネットワークの構築及び維持が図られたのは大きな成果であった。また、次代を担う大学院生の実践的な学問的訓練も推進された。本年度は、共同研究の初年度として、まず各研究分担者間の意見の調整と、基礎資料の蓄積に努めた。その上で、9月25日以降一週間にわたり開かれた国際シンポジウム「世界の中のラフカディオ・ハーン」を、基盤研究(A)(2)「近代東アジアにおける異文化の異化と同化」(15202007、代表者:大澤吉博)と共催した。これは、小泉八雲=ラフカディオ・ハーンの没後百年を記念して行われたもので、ハーンという特異な文学者の作品が、日本文化というコンテクストでどのように読まれたか、また、それが日本人の対欧米意識にどのようなインパクトを及ぼしたかについての議論を深めることになった。なお、学会報告書としての論文集は、発表原稿を集成・改訂する形で、来年度出版の予定である。また、8月には、香港で開催された国際比較文学会(ICLA)世界大会に参加し「翻訳ワークショップ」、「スペシャル・トピックWriters Who Were Considered to Have Gone Native」等に参加し、研究発表を行い、東アジア近代文学における対欧米意識の問題に関する視野を拡大した。さらに、研究室全体としての取り組みを強化するために、大学院生が英語による発表を行うStudents' Forumを立ち上げ、来年度以降の研究態勢につながるよう配慮した。本年度は、本研究プロジェクト2年目として、昨年度に引き続き資料の収集に努めるとともに、国際シンポジウムを2件企画・実施することで研究の進展を図った。また、研究分担者個人のレベルでの研究の深化を行った。

まず、平成17年7月9日に、韓国外国語大学校との協力のもとに、日本語を使用言語として、日韓学術交流シンポジウム「東アジア文化と留学」を開催した。このシンポジウムにおいて、東アジアの近代化と「対欧米意識」の問題を考える上で、「留学」が極めて大きな要素であることが浮かびあがるとともに、日韓両国の歴史的関係と「相互認識」における、植民地期を中心した朝鮮からの日本留学の意味の重要性と、研究上の未開拓分野の存在が確認された。このシンポジウムでの発表論文は、平成18年中に刊行される。また、平成17年10月14日には、アメリカのオールド・ドミニオン大学との交流プログラムと連携する形で、「詩学の愉しみPoetics in a New Key」を、英語とフランス語を使用言語として開催した。このシンポジウムでは、日本の文学が、欧米の文学理論の重要な柱を形成してきた「詩学」の枠組とどのように相対峙してきたか、また、対峙しうるものなのかという観点からの盛んな議論か交換された。日本の近代詩や近代演劇、あるいは日本古典の近代における解釈のなかに、理論的枠組みを意識するという形でいかに強烈な「対欧米意識」が機能しているかが明らかになったのである。このほか、けん研究代表者である菅原は、平成17年11月25日に開催された、韓国比較文学会主催の国際シンポジウムNew Paradigms in Comparative Literatureに基調講演者として招かれ、日本現代文学に描かれた家族の問題を、日本社会の西洋化の文脈と、文学表現における欧米への意識という面から論じた研究発表を行い、全体の討議にも参加した。本年度は、研究期間の最終年として、蓄積した資料及びデータの整理と、研究報告書作成に向けての準備を行った。また、研究の継続性を図るため、大学院生による研究発表の機会を設けた。具体的には、5月に、大学院生の英語による研究発表会を開催し、本研究課題に関わるいくつかの発表を得た。ここでの発表論文は、2007年3月発行のWindows on Comparative Literature誌上に公表された。2006年6月には、ベルギーのルーヴァン大学で開催された、ICLA主催による近代小説の制度に関する国際学会で、鴎外の史伝を例に取り、日本の近代小説の制度とヨーロッパ小説の制度の相違に関する発表を研究代表者が行った。12月には、ロンドン大学及び大英図書館での調査を行った。また、2007年3月には、本研究課題の大きな締めくくりとして、国際ワークショップ「大正・昭和の詩誌と詩人たち」を開催した。ここには中国精華大学の研究者も招いて、東アジア的視野の導入を図った。このワークショップの発表論文は、近日中に報告書として公開される。本課題の3年間の研究期間中、東アジア及び日本近代の文学に関する多くの文献の集積が可能になったのは、今後の研究環境を考えるなら大きな意味を持ったと言える。
ＡＴＦ６及びＡＴＦ４による虚血性神経細胞死の阻止

脳梗塞後の小胞体ストレス応答(UPR)の重要性を明らかにする為、UPRの主幹転写因子ATF6αを欠損したATF6αKOマウスを用いて中大脳動脈閉塞モデルを作製した。その結果、野生型(WT)マウスに比し脳梗塞巣の拡大を認め、その原因として、アストロサイト活性化の低下、及びグリア瘢痕の低形成による組織障害の拡大が示唆された。更に培養アストロサイトを用いた解析から、ATF6αKOアストロサイトではSTAT3-GFAP経路の活性化が低下していることが明らかになった。本研究により、脳虚血後のアストロサイト活性化、グリア瘢痕形成、そして神経保護にUPRが重要であることが示唆された。1.ATF6による虚血性神経細胞死制御: H24年度の結果より、小胞体ストレス応答(UPR)の主幹転写因子であるATF6を欠損したマウス(ATF6 KOマウス)では、脳虚血後5日の段階で野生型(WT)マウスに比べ、脳梗塞巣の拡大を認めることが明らかになった。H25年度はその原因について、特にアストロサイトの活性化障害との関連性について検討した。その結果、ATF6 KOマウスにおいて、活性化アストロサイトにより形成されるグリア瘢痕が不十分なため、梗塞後3日より梗塞巣周囲部で組織障害、及び細胞死が多く出現することが明らかになった。更に、ATF6 KOマウスでは、IL-6やLIFなど、アストロサイト活性化を誘導する液性因子の発現量には明らかな低下は認めなかったものの、アストロサイトの活性化に重要なシグナル分子STAT3の活性化が低下していることが明らかになった。以上から、ATF6 KOアストロサイトでは、STAT3-GFAP経路の活性化が障害されている可能性が示唆された。2.小胞体ストレスによるアストロサイト活性化抑制:上記1.について詳細な検討を行う為、WT及びATF6 KOマウスからアストロサイトを単離培養し、STAT3のリン酸化、GFAPの発現を指標に活性化の程度を比較した。その結果、ATF KOアストロサイトに於いて、STAT3-GFAP経路の活性化が有意に低下していること、小胞体ストレスを軽減するケミカルシャペロン4-PBA処理によりそれらが回復すること、逆に、小胞体ストレス誘導剤ツニカマイシンやタプしガルギン処理により増悪する事が明らかになった。以上より、ATF6は小胞体ストレスを制御することでアストロサイトの活性化を促進している可能性が示唆された。1.ATF6による虚血性神経細胞死制御:野生型(WT)及びATF6ノックアウト(KO)マウスを用いて中大脳動脈閉塞(MCAO)を作成し、その後1日、3日、5日の段階でTTC染色により梗塞巣の大きさを比較した。その結果、MCAO後1日、3日の段階では両者に有意な差は認めないものの、5日の段階で後者における梗塞巣が前者に比し有意に増大していることが明らかになった。次にそのメカニズムを明らかにするため、各種抗体を用いた免疫染色及びウエスタンプロット、遺伝子特異的プライマーを用いたqRT-PCRを行った。その結果、ATF6 KOマウスでは脳梗塞後1ー3日で起こるはずのグリア細胞(アストロサイト、ミクログリア)の活性化が抑制されていること、また、活性化したアストロサイトにより形成されるグリア瘢痕の形成も不十分であることが明らかになった。更にそれらの結果と関連して、脳梗塞後5日の段階では組織障害が梗塞巣中心部に限局されず、境界領域を超えて拡大していることが明らかになった。ATF6 KOマウスでグリアの活性化が抑制される理由として、活性化を誘導する液性因子の発現が同マウスで低下している可能性が示唆された。2.ATF6過剰発現用のアデノウイルス:野生型ATF6、或いはドミナントネガティブATF6を過剰発現するアデノウイルス作成に成功し、ATF6 KOマウスより単離した培養アストロサイトにおける救済実験を開始した。3.UPR活性化物質タンゲレチン(IN19)による虚血性神経細胞死制御。我々がUPR経路を活性化する化合物として同定したタンゲレチンをマウスに経口投与した後にMCAOを作成し、IN19による神経保護効果を検証している。マウス脳梗塞モデル(中大脳動脈閉塞モデル)を作製すると、梗塞巣周囲の生存領域に強い小胞体ストレス応答(UPR)が認められる。本研究では脳梗塞後のUPRの重要性を明らかにする為、主幹転写因子ATF6を欠損したマウス(ATF6 KOマウス)を用いて脳梗塞モデルを作製し、野生型(WT)マウスと比較検討した。その結果、脳虚血後5日の段階で、WTマウスに比しATF6 KOマウスに脳梗塞巣の拡大を認めた。

更に、ATF6 KOマウスにおいては、アストロサイト活性化の低下、及びグリア瘢痕の低形成を認め、それらが梗塞巣周囲部での組織障害、及び細胞死をもたらしている可能性が示唆された。興味深いことに、ATF6 KOマウスではIL-6やLIFなど、アストロサイト活性化を誘導する液性因子の発現量には明らかな低下は認めず、アストロサイトの活性化に重要なシグナル分子STAT3の活性化低下を認めた。上記結果のメカニズムを解析する為、WT及びATF6 KOマウスからアストロサイトを単離培養し、STAT3のリン酸化、GFAPの発現を指標に活性化の程度を比較した。その結果、ATF6 KOアストロサイトに於いて、STAT3-GFAP経路の活性化が有意に低下していること、小胞体ストレスを軽減するケミカルシャペロン4-PBA処理によりそれらが回復すること、逆に、小胞体ストレス誘導剤ツニカマイシンやタプしガルギン処理により増悪する事が明らかになった。以上より、ATF6は小胞体ストレスを制御することでアストロサイトの活性化を促進している可能性が強く示唆された。また、小胞体ストレス下でSTAT3活性が低下する原因として、同ストレスによるチロシンフォスファターゼTC-PTPの発現増強が考えられた。本研究により、脳虚血後のアストロサイト活性化、グリア瘢痕形成、そして神経保護にUPRが重要な働きをしていることが示唆された。神経解剖学ATF6 KOマウスの解析及び培養アストロサイトの解析が予想以上に進行した(現在、論文投稿準備中)。1.マウス脳虚血モデルを用いた検討から、小胞体ストレス応答の主幹転写遺伝子ATF6を介したグリア細胞(特にアストロサイト)の活性化が、脳梗塞後に起こる神経細胞死(虚血性神経性防止)を抑制する上で極めて重要であることが明らかになった。2.培養アストロサイトを用いた検討から、そのメカニズムについて、ATF6が小胞体ストレスを制御することでアストロサイトの活性化を促進している可能性が示唆された。今後、分子レベルで小胞体ストレスがSTAT3-GFAP経路を抑制するメカニズムを明らかにすることで、脳梗塞発症後亜急性期における病態解明、新たな脳梗塞治療法確立が可能になると期待される。3.ケミカルシャペロン4-PBAやUPR活性化物質タンゲレチン(IN19)による虚血性神経細胞死制御の実験も順調に進行している。現時点ではサンプル数が少ないことから発表するには至っていないが、今年度中にその神経保護効果が明らかになると期待される。4.ATF4ノックアウトマウスについてはホモ接合体の発達障害が強く、脳虚血実験(中動脈平湖す)を行うことができなかった。ヘテロ接合体は野生型と脳梗塞の大きさに有意な差は認めなかった。1.ATF6 KOマウスの解析が予想以上に進行した(現在、論文投稿準備中)。これまでの研究結果から、小胞体ストレス応答の主幹転写遺伝子ATF6を介したグリア細胞(特にアストロサイト)の活性化が、脳梗塞後に起こる神経細胞死(虚血性神経性防止)を抑制する上で極めて重要であることが明らかになった。今後、ATF6がグリア細胞の活性化を促すメカニズムをより分子レベルで解明することにより、脳梗塞発症後亜急性期における病態解明、新たな脳梗塞治療法確立が可能になると期待される。2.ATF6過剰発現用のアデノウイルスの作製も順調に進行した。
超音波変調型近赤外光を用いた生体イメージングの基礎的研究

本研究では,超音波で光を変調することにより生体の光イメージングの分解能を向上させる手法について検討し,以下の成果を得た.・超音波による光の変調機序に関する検討冷却光電子増倍管とロックインアンプを用いた微弱光検出システム,およびマッハツェンダ型干渉計を用いた光周波数のドプラシフト計測システムを作成し,超音波音場による光の屈折,散乱体粒子の振動による光の位相変調,超音波による光周波数のドプラシフトなどの光変調機序に関して検討し,媒質の散乱係数と変調光強度の関係を求めた.・後方散乱光によるイメージングの可能性生体を透過する光を用いてイメージングを行う方法では,送受光器を対向させる必要があるとともに,超音波で変調された光が強い減衰を受けるため,イメージング可能な組織の厚さには強い制約があり,計測対象が頬や乳房などに限定される.そこで後方散乱光の利用可能性について検討を行い,散乱体振動による光の位相変調を干渉光学系で検出する方式を用いることにより,変調成分の検出が可能であることを見いだした.・2次元センサを用いた微弱変調光検出法の提案と有用性の確認超音波変調光の検出感度の向上を目的として,スペックルパターンの変調を2次元センサで計測する手法について検討した.本手法の特徴は,光をパルス化することにより,通常のCCDカメラを用いた変調成分の検出を可能としていることである.実験により本手法の有用性を検討した結果,これまでの方法に比べ,散乱係数の増加に伴う変調強度の低下率がこれまでの1/10に低減されたことから,本手法の有用性は非常に高いことが示された.また,さらに超音波をパルス化することにより,空間分解能が超音波の波長と同程度まで改善されることを示した.超音波と光の相互作用を利用して超音波で光を変調し,測定部位を超音波で同定することにより超音波の分解能で生体内の構造や代謝機能をイメージングする方法に関し,平成10年度において以下に述べる検討を行った.●実験システムの構築:本研究の最終目的は生体に入射した光の後方散乱光により生体深部の光学特性を推定する反射型計測であるが,本年度は基礎的な研究として,透過光による計測の可能性について検討した.冷却光電子増倍管とロックインアンプを用いた微小光検出器,フォトンとフォノンの相互作用によって生じるドプラシフトを検出するマッハツェンダ型干渉計を含む実験システムを作成した.●連続超音波による散乱体中のイメージング:透過散乱光を用いて,吸収体を内包した強散乱体組織ファントムのイメージング実験を行った結果,超音波変調光を用いたイメージングの空間分解能は変調がない場合に比べ格段に向上することが確認された.しかし強散乱体透過による変調信号の減衰は大きく,変調透過光の検出限界は厚さ35mmのファントムにおいて,生体の1/5程度の散乱条件(μs′=0.19)程度にとどまった.●超音波による光の変調機序に関する基礎検討:散乱媒質中で支配的と考えられる,ドプラ効果に基づく光変調機序に関する基礎的検討として,光の散乱が超音波焦点の前,焦点,後の3つの位置で発生した場合の変調光強度を比較したところ,屈折に基づく変調光は,散乱が発生する位置によらず散乱体の濃度増加に伴い急速に減衰するのに対し,ドプラ効果に基づく変調は,超音波焦点後の散乱の影響を比較的受けにくいことが示された.本研究では,超音波で光を変調することにより生体の光イメージングの分解能を向上させる手法について検討し,以下の成果を得た.・超音波による光の変調機序に関する検討冷却光電子増倍管とロックインアンプを用いた微弱光検出システム,およびマッハツェンダ型干渉計を用いた光周波数のドプラシフト計測システムを作成し,超音波音場による光の屈折,散乱体粒子の振動による光の位相変調,超音波による光周波数のドプラシフトなどの光変調機序に関して検討し,媒質の散乱係数と変調光強度の関係を求めた.・後方散乱光によるイメージングの可能性生体を透過する光を用いてイメージングを行う方法では,送受光器を対向させる必要があるとともに,超音波で変調された光が強い減衰を受けるため,イメージング可能な組織の厚さには強い制約があり,計測対象が頬や乳房などに限定される.そこで後方散乱光の利用可能性について検討を行い,散乱体振動による光の位相変調を干渉光学系で検出する方式を用いることにより,変調成分の検出が可能であることを見いだした.・2次元センサを用いた微弱変調光検出法の提案と有用性の確認超音波変調光の検出感度の向上を目的として,スペックルパターンの変調を2次元センサで計測する手法について検討した.本手法の特徴は,光をパルス化することにより,通常のCCDカメラを用いた変調成分の検出を可能としていることである.実験により本手法の有用性を検討した結果,これまでの方法に比べ,散乱係数の増加に伴う変調強度の低下率がこれまでの1/10に低減されたことから,本手法の有用性は非常に高いことが示された.また,さらに超音波をパルス化することにより,空間分解能が超音波の波長と同程度まで改善されることを示した.超音波と光の相互作用を利用して超音波で光を変調し,測定部位を超音波で同定することにより超音波の分解能で生体内の構造や代謝機能をイメージングする方法に関し,平成11年度において以下に述べる検討を行った.・微弱光検出システムの改良昨年度作成した微弱変調光検出システムの改良を行った.ロックインアンプの参照周波数の取得法を変更することなどにより,計測系のノイズレベルを50dB程度低減することができた.

・透過光に含まれる変調成分の検出超音波と光の進行方向を直交させた配置では,超音波による強度変調,位相変調ともに検出が可能であったが,散乱体の濃度が大きくなるとともにレーザ光のコヒーレンシィが低下し,強度変調のみが検出された.散乱体厚が35mmの場合,散乱係数が0.1mm^<-1>増加すると変調強度は約100dB低下した.これをもとに推測すると,超音波とレーザ光の強度の向上を合計80dB見込んだ上で,生体での観察可能な厚さは約10mmとなり,これを30-50mm程度まで拡大するには,新たな微弱変調光検出手法の考案が必要と考えられた.・後方散乱した変調光の検出後方散乱光に含まれる変調光成分は,超音波と光を直交させた配置では検出できなかったが,光と超音波を対向させ,超音波による散乱体振動にもとづく光の位相変調を干渉光学系で検出する方式では検出できた.観察可能な深さは約5mmであり,後方散乱した超音波変調光を用いる手法の有用性が確認された.本年度は,超音波変調型近赤外光を用いた生体イメージングの高感度化および高分解能化に関し,下記の検討を行った.1.2次元センサを用いた微弱変調光検出法の提案と有用性の確認超音波で変調された光の強度は,透過する生体組織の厚さの増加に伴って指数関数的に減衰することから,生体の光イメージングを実現するためには微弱な超音波変調光の検出が最重要課題である.昨年度までは1次元センサ(光電子増倍管)を用いた変調光検出法について検討してきたが,透過観察可能な生体組織の厚さは10.5mm程度(等価散乱係数0.5/mm)に限られていた.そこで本年度は,パルスレーザ光を試料に照射し,試料透過後に出射側に発生するスペックルパターンを2次元センサで計測し,変調成分を検出する新手法を考案し,その有用性について検討した.スペックルパターンを利用する手法は,先にWangらが提案しているが,本研究では光をパルス化することにより,検出感度をさらに向上することができる.また,提案した手法の実現可能性を検討するために実験システムを開発し,変調光の検出限界が従来に比べ100倍程度改善されることを確認した.この改善により,透過観察可能な生体組織の厚さは約14mmとなった.2.高分解能化のための新手法の提案光を変調する超音波をパルス化することにより光イメージングの分解能を向上できることが,以前より指摘されている.しかしこれまでに提案されている手法では,微弱変調光を検出するために連続波超音波を用いる必要があり,パルス超音波を用いた手法は報告されていない.そこで本年度は,上述したスペックルパターンを検出する手法において,光と超音波の両方をパルス化し,かつ微弱光検出を行える手法を新たに考案するとともに,これを実現する実験システムを開発し,手法の実現可能性を確認した.
ATL治療薬をめざしたHTLV-1プロテアーゼ阻害剤のデザイン

我々は,基質遷移状態に着目してそのミミックをデザインするという新しく論理的な方法を用いて,アスパラギン酸プロテアーゼ阻害剤のデザインを行なってきており,高血圧治療薬としてレニン阻害剤,抗エイズ薬としてHIVプロテアーゼ阻害剤などのデザインを行ない,強力な阻害剤の合成に成功した.この有用な方法を,HTLV-1プロテアーゼ阻害剤のデザインに応用し,基質遷移状態誘導体と酵素の相互作用の解析から阻害剤を分子設計し,それに基づいて,ペプチドmimicを合成しメカニズムの明確な抗ATL薬の開発をめざした.また,本研究に必要なHTLV-1プロテアーゼおよび化学的に安定な誘導体を,効率的固相法を用いて化学合成した.1.HTLV-1プロテアーゼ及び誘導体は我々が開発した効率的固相合成法およびChemical Ligation法で合成した.また,HTLV-1プロテアーゼ中の2つのシステインをイソステリックなアミノ酸に変換した誘導体を合成した.3.阻害剤.遷移状態誘導体の概念に基づいてHTLV-1プロテアーゼに特徴的な基質の切断部位Leu-Pro(P1-P1')のアミド結合をイソステリックなヒドロキシメチルカルボニル型[CHOH-CO]に変換し,各基質遷移状態誘導体を合成した.4.阻害活性の測定.合成したHTLV-1プロテアーゼ及び合成基質を用いて酵素活性測定系を確立し,この系を用いて合成阻害剤の阻害活性の測定を行なった.我々は,基質遷移状態に着目してそのミミックをデザインするという新しく論理的な方法を用いて,アスパラギン酸プロテアーゼ阻害剤のデザインを行なってきており,高血圧治療薬としてレニン阻害剤,抗エイズ薬としてHIVプロテアーゼ阻害剤などのデザインを行ない,強力な阻害剤の合成に成功した.この有用な方法を,HTLV-1プロテアーゼ阻害剤のデザインに応用し,基質遷移状態誘導体と酵素の相互作用の解析から阻害剤を分子設計し,それに基づいて,ペプチドmimicを合成しメカニズムの明確な抗ATL薬の開発をめざした.また,本研究に必要なHTLV-1プロテアーゼおよび化学的に安定な誘導体を,効率的固相法を用いて化学合成した.1.HTLV-1プロテアーゼ及び誘導体は我々が開発した効率的固相合成法およびChemical Ligation法で合成した.また,HTLV-1プロテアーゼ中の2つのシステインをイソステリックなアミノ酸に変換した誘導体を合成した.3.阻害剤.遷移状態誘導体の概念に基づいてHTLV-1プロテアーゼに特徴的な基質の切断部位Leu-Pro(P1-P1')のアミド結合をイソステリックなヒドロキシメチルカルボニル型[CHOH-CO]に変換し,各基質遷移状態誘導体を合成した.4.阻害活性の測定.合成したHTLV-1プロテアーゼ及び合成基質を用いて酵素活性測定系を確立し,この系を用いて合成阻害剤の阻害活性の測定を行なった.
腫瘍親和性物質を利用した腫瘍画像診断法の開発

我々は昭和56年以来、現在までに170種以上のポルフィリン,フェオフォルバイド系誘導体及びそれらの金属錯体を合成し、【N_2】-pulsed laser spectrofluorometry法を用いて、側鎖構造と腫瘍組織集積性につき検討し、秀れた腫瘍集積性誘導体を開発してきた。今回はこれらの基礎的研究の成果を癌の画像診断に応用しようと考え検討してきたが、最近2つの面で臨床応用可能と思われる製剤の開発に成功した。1つは世界で使用されている腫瘍陽性シンチグラム製剤【^(67)Ga】-citrateを上まわる新しい腫瘍陽性シンチグラム剤【^(111)In】-mono-DTPA-ethylenglycol-Gadeuterparphyrinで本剤はgoldenhamster移植膵癌,SHR移植乳癌,Lewis肺癌,ヌードマウス移植人肺癌などの腫瘍系で【^(67)Ga】-citrateをしのぐ腫瘍組織に対する集積性及び他の組織とくに血液からのすぐれた排泄性を示して明瞭な腫瘍陰影を得る事が出来ると共に更に特徴的な事は、【^(67)Ga】-citrateが炎症巣に集積するのに反して【^(111)In】-mono-DTPA-EG-Gadeuterporphyrinは、炎症巣に集積せず、【^(67)Ga】-citrateをしのぐ新しい腫瘍陽性シンチグラム剤として応用可能な事が次第にはっきりしてきた。現在診断が困難な肺癌,膵癌の臨床に用いるべく毒性テストを施行している。更に最近の我々の研究の進歩は京都大学農学部食品工学小清水教授のもとで発見された世界最長の吸収波長をもつbacterio-pheophorbideの腫瘍集積性の附加に成功した事で、現在この誘導体が腫瘍診断にどの程度役立ちうるか動物実験を継続中である。
亜臨界レイノルズ数における境界層の乱流遷移

本研究は亜臨界レイノルズ数域における境界層流れの乱流遷移を扱っている。亜臨界遷移は、種々のターボ機械の翼列ブレードに沿う境界層のように強い攪乱のもとにあるとき生じる可能性があり、しかも翼列特性に著しい影響をもつ。しかし、非線形の現象の複雑さに加え外乱が境界層に受容される過程についての知識が乏しく、この亜臨界遷移を深く理解することは容易でなく、今までほとんど手つかずの状態にあった。本研究では平板上境界層を対象とし、その前縁に、音波を用いることによって強い渦度攪乱を励起した。前縁で生まれる渦は最初二次元的であるが、前縁のわずかな歪みが原因となりすぐに三次元化し、ヘアピン状に変形する。その結果、流れ方向に軸をもつ縦渦構造(ヘアピン渦の脚部或いはそれが壁近傍に誘起する渦度変動)が壁近くに発達し、壁近傍の強い剪断層を浮上させる。ヘアピン渦は流下とともに減衰するが、上記壁剪断層から次々とヘアピン渦が生まれてゆくと乱流境界層に遷移する。ただし、前縁近くの境界層は極めて安定であり、上記壁剪断層の成長は攪乱の強さに大きく依存する。すなわち、励起された縦渦が弱い場合、R^*=300(排除厚さに基づくレイノルズ数)以内で完全に粘性減衰し、ブラジラス流(層流境界層)にもどる。亜臨界領域(R^*<500)で乱流境界層にまで発達するのは、上記壁近くの変動が主流の10%程度(U変動の実効値で)の強さを下流まで維持するときであり、その場合、R^*=300付近から壁剪断層のヘアピン渦への発達が急速に進み、それとともに平均速度分布や乱れ強度など乱流境界層のそれに近づいてゆく。本実験で観察されたヘアピン渦を次々と生み出す過程は、乱流構造の発生維持のための最も重要な機構の一つと言える。本研究は境界層の乱流遷移を主題とし,自由流中の乱れ,音波,表面粗さなどの外乱が境界層に受容される過程および受容された撹乱による亜臨界乱流遷移の機構を実験的に明らかにして乱流遷移の予測方の確立および遷移の制御方の開発に資することを目的としている.本年度は研究の初年度であり,まず既設の風洞装置を境界層遷移を観察できるよう改変・改良した.次に平板翼についてその前縁まわりの流れの受容性をスピーカにより音波を外乱として調べた.さらに,数値シュミレーションを併用して,この外乱により前縁で剥離が生じはじめるときの外乱の強さを評価した.以下にあれらた主な知見をまとめる.(1)外乱(特に前縁を横切る芳香の速度成分)が強くなると,亜臨界レイノルズ数であっても確かに撹乱が受容され成長する.(2)その場合,前縁で励起される撹乱は, T-S波タイプの粘性型活動とこれに重畳する小さなスケールの強い孤立渦である.これらは前縁近くで一気に増幅・成長した後下流に減衰するが,孤立渦はすぐにヘアピン形に変形し,著者らが平面ボアズイユ流れの乱流遷移で観察したように,壁近くの流れに強い影響をもち,ヘアピン渦を次々に産みだすように見える.(3)従って,前縁で強い孤立渦が生まれることは亜臨界乱流遷移の一つの臨界条件と考えることができる.

これは,現象的には,強い外乱の前縁を横切る方向の速度成分によって非定常な前縁剥離が生じる(剥離剪断層の形成)ことと密接に関係している.(4)上述の数値シュミレーションと実験観察の双方から判断すると,この前縁剥離が生じ始めるときの撹乱の強さは主流速度の34%の程度である.前年度は、平板翼についてその前縁周りの受容性を音波を外乱として調べ、外乱が強いとき(平板に直角方向の速度成分により)非定常な前縁剥離が起き強い渦が生まれ、その渦が亜臨界乱流遷移を引き起こすことがわかった。本年度は、その結果を踏まえ、平板上境界層の亜臨界乱流遷移機構の解明を目ざし、前縁で励起される撹乱(渦)の発達を詳細に調べた。以下に得られた主な知見をまとめる。1.前縁で生まれる渦は最初二次元であるが、前縁のわずかな歪み(本実験では薄いテープ片をスパン方向に等間隔に貼付)が原因となりすぐに三次元化し、ヘアピン状に変形する。その結果、流れる方向に軸をもつ縦渦構造(ヘアピン渦の脚部成いはそれが壁近傍に誘起する過度変動)が壁近くに発達し、壁近傍の強い剪断層を浮上させる。ヘアピン渦は流下とともに減衰するが、上記壁前断層から次々ヘアピン渦が生れてゆくと乱流境界層に遷移する。2.前縁近くの境界層は極めて安定であり上記壁剪断層(或いは縦渦)の成長は外乱の強さに大きく依存する。励起される縦渦が弱い場合、R^*=300(R^*:排除厚に基づくレイノルズ数)以内で完全に粘性減衰し、ブラジウス流(層流境界層)にもどる。亜臨界領域(R^*<500)で乱流境界層が発達するのは、壁剪断層が(u変動の実効値で言えば)主流の10%程度の強さを下流まで維持するときであり、その時R^*=300付近から壁剪断層のヘアピン渦への成長が急速に進み、臨諏レイノルズ数(R^*=500)位置では乱流境界層が十分に発達する。3.また、このような遷移機構は三次元撹乱特有のものであり境界層に強い二次元渦を導入しても壁剪断層の顕著な巻き上がりが生じないことが数値シミュレーションにより示された。
分子標的抗がん剤の薬理ゲノム解析と薬物動態制御に基づく個別最適投与法の開発

ソラフェニブによるグレード2以上の手足皮膚反応を発現した腎細胞がんまたは肝細胞がん患者では、非発現患者と比べて薬物血中濃度が有意に高いことが判明した。また、肺がん治療薬のエルロチニブに関して、早期の薬物暴露量とグレード3/4の有害事象が密接に関係することが明らかとなった。本研究により、分子標的抗がん薬の血中濃度は、副作用の発現を回避するための有用な予測因子であることが示唆された。分子標的抗がん薬であるエルロチニブやソラフェニブは、従来までの細胞傷害性の抗がん薬と異なり、間質性肺疾患や手足皮膚反応など重篤な有害事象による治療中止が臨床上問題となっている。我々はこれまでに、エルロチニブの母集団薬物動態解析を行い、薬物排泄トランスポータであるABCG2と服用日数が、見かけのクリアランスに対して有意に影響することを明らかにしてきた。最終年度は、88名の肺がん患者を対象に、エルロチニブ血中濃度と有効性・安全性の関係を明らかにすることを目的に多変量解析を実施した。その結果、グレード2以上の皮疹と下痢はエルロチニブ血中濃度と関連し、また皮膚毒性や消化器毒性、肝機能障害などの有害事象グレードの増大と血中濃度の上昇が有意に相関することが判明した。また、生存期間はエルロチニブ血中濃度と関連しなかったが、EGFR変異陰性患者の中で血中濃度が高値(> 1711 ng/mL)の患者は、客観的奏功率が高い傾向を示した。さらに、EGFR変異陽性患者における客観的奏功率は、エルロチニブ血中濃度が中間域(848-1684 ng/mL)において最も高いことが判明した。次に、ソラフェニブの体内動態特性を肝細胞がん患者と腎細胞がん患者において比較し、副作用との関連を検討した。母集団薬物動態解析の結果、肝細胞患者では見かけのクリアランスが腎細胞がん患者と比べて有意に低下し、血中濃度対投与量(C/D)比は治療経過日数とともに低下する傾向が認められた。また、ソラフェニブによるグレード2以上の手足皮膚反応または血小板減少を発現した患者では、非発現患者と比べて血中濃度が有意に高いことが判明した。以上の研究成果は、分子標的抗がん薬の副作用回避における血中濃度モニタリングの有用性を示唆するものであり、今後安全濃度域の設定に基づく個別最適化投与法の開発が期待される。腎細胞がんに対する経口分子標的治療薬であるソラフェニブやスニチニブは、外来患者を中心に広く用いられてきているが、重篤な有害事象(手足症候群、高血圧など)による治療中止が臨床上問題となっている。我々はこれまでに、スニチニブ血中濃度の上昇と血小板減少の発現が有意に関連することを明らかにしてきた。また、遺伝子欠損マウスを用いて、薬物排出トランスポータであるABCG2とABCB1が、スニチニブの脳移行障壁として協調的に働いていることを明らかにしてきた。本研究では、スニチニブの主要排泄臓器である肝臓に着目し、胆汁排泄過程におけるこれらトランスポータの関与を明らかにすることを目的に、胆管カニューレを施したラットを用いて詳細な検討を行った。ABCG2とABCB1の選択的阻害薬としてそれぞれパントプラゾールとPSC833を用いラットに投与した後、スニチニブを静脈内に瞬時投与し1時間後まで胆汁を回収した。その結果、スニチニブの胆汁中への累積排泄量は、パントプラゾールとPSC833の前投与によって有意に減少したことより、両トランスポータがスニチニブの胆汁排泄に関与することが示された。また、肝臓と腎臓組織への薬物移行性(Kp値)が有意に上昇することが判明し、肝臓のみならず標的臓器である腎臓での局所的な薬物動態にも両トランスポータが影響することも初めて明らかとなった。さらに、両阻害薬を同時に投与した場合、単独投与と比較して脳組織Kp値が顕著に上昇し、これらの併用投与は中枢転移を有する腎細胞がん患者におけるスニチニブ脳移行を改善させる有効な治療法になる可能性が示唆された。以上の研究成果は、スニチニブの体内動態制御機構を把握する上で有用な基礎的知見を提供するものであり、薬物相互作用を利用した有効なスニチニブ治療法の開発に繋がることが期待される。当初の研究計画の一つである、経口分子標的治療薬の相互作用に関する基礎的検討を進め、一定の研究成果が得られた。現在、スニチニブやソラフェニブなどの薬物の肝取り込みに関与するトランスポータの同定について着手しデータを集積しているところである。一方、患者サンプルを用いた臨床研究においては、エルロチニブの解析症例数が目標症例数に到達し、血中濃度モニタリングと薬物動態関連遺伝子の多型解析がほぼ終了している状況である。また、ソラフェニブの母集団薬物動態解析については既にモデル構築が済んでいる。以上より、平成23年度の進捗状況は、おおむね順調に進展していると評価される。

今年度は、経口分子標的治療薬の薬物動態変動因子や治療効果・副作用の予測因子を明らにする。具体的には、(1)肺がん患者におけるエルロチニブ血中濃度と有害事象及び治療効果の関係について、EGFR変異を考慮に入れて明らかにする。(2)肝・腎細胞がん患者におけるソラフェニブの母集団薬物動態を明らかにする。(3)エベロリムスなどの新規経口分子標的治療薬のExposure/Safety関係を明らかにする。電子カルテシステムを用いて治療経過記録等を収集し、副作用のGradeはNCI-CTCAE(Ver. 4.0)を用いて評価する。ロジスティック回帰分析を用いて、副作用発現と服用開始日または定常状態(8日目)における薬物曝露量(AUC、Cmax、C0)、外来受診日の薬物血中濃度との関係を明らかにする。また、薬物曝露量とGrade別副作用の累積発現頻度との相関解析(Cox比例ハザード分析)を行い、薬物の安全濃度域の設定を試みる。さらに、薬物血中濃度や副作用発現に及ぼす遺伝子多型(CYP3A5、ABCG2、UGT1A9等)の影響を体系的に評価し、副作用回避に有用な遺伝子マーカーを同定する。経口分子標的治療薬の薬物動態及び薬効、薬理ゲノム解析を中心に研究を推進し、最終到達目標である「がん分子標的治療法の個別最適化の実現」を目指す。【設備備品費】本研究計画を遂行するに当たり、必要な分析装置(LC/MS/MS装置、PCR装置)や実験機器は現有設備を使用するため、新たに設備備品を購入する予定はない。【消耗品費】エルロチニブやラパチニブ、ソラフェニブ、スニチニブ、エベロリムス等の研究用試薬、並びにそれらの活性代謝物の標品、基礎実験のための小動物(ラット、マウス)の購入・飼育や、遺伝子多型解析(PCR酵素、制限酵素)に使用する。【旅費】関連分野における新知見等の資料収集及び研究成果発表のための国内旅費(京都⇔東京、2泊3日を延べ3回)に使用する。【謝金等】本研究計画を遂行するに当たり、必要な謝金等はない。【その他】遺伝子多型解析の正確性を期するための委託検査費(シークエンス解読)、並びに学術誌への投稿料及び英文校正料に使用する。
原子核乾板デジタルアーカイブス計画－過去の宇宙線・加速器実験データの共有・公開

平成30年度は、前年度にひき続き、エマルション飛跡の自動読み出し装置HTSによるRUNJOBフィルムからの飛跡読み出しを行い、RUNJOB 1997年フライト2チェンバーのうちの1チェンバーの全エマルションプレート計40枚の全面読み出しを完了する事ができた。名古屋大学F研究室で開発を進めてきた、エマルションに記録された素粒子飛跡の自動読み出し装置の最新機HTSを使っての飛跡読み出しを行うためには、RUNJOBエマルションプレートの乳剤層を60ミクロン程度の厚みに膨らませる、膨潤処理が必要である。この膨潤処理を愛知教育大学で行いつつ、膨潤処理をしたエマルションプレートを名古屋大学に持ち込み、HTSでの飛跡全面読み出しを行う体制を確立し、愛知教育大学の大学院生と学部4年生を主力に読み出し作業を行った。これまでにHTSでの飛跡読み出しの実績がある、GRAINE実験などの新しいエマルションプレートに比較して、RUNJOB実験のエマルションプレートは、飛跡密度が高く、また、フライト中の振動や温度変化などにより、プレート同士が滑り、相対位置がズレていくスリップ現象など、過去の気球実験に特徴的な様相が見られる。そのため、それらに対処するための、より丁寧なデータ処理アルゴリズムが必要となる。読み出した飛跡情報の再構成は概ね順調に進められているが、今年度読み出した下流側のプレートでは、昨年度処理をした上流側10枚のプレートに比べて、より複雑なスリップ現象が見られ、更に丁寧な処理を行うための追加のソフトウェア開発が必要であった。アルゴリズムの目途は立っており、ソフトウェア開発を進めながらの再構成処理を継続中である。想定よりも遅れ気味ではあるが、深刻な問題ではないと考えており、アーカイブス化に有用なデータの準備を進める事ができている。平成30年度は、前年度にひき続き、エマルション飛跡の自動読み出し装置HTSによるRUNJOBプレートからの飛跡読み出しを行い、RUNJOB 1997年フライトの1チェンバーの全エマルションプレート計40枚の全面読み出しを完了する事ができた。これまでHTSでの飛跡読み出しの実績があるGRAINE実験などの新しいエマルションプレートに比較して、RUNJOBプレートは飛跡密度が高く、また、フライト中にプレート同士が滑り、相対位置がズレていくスリップ現象など、過去の気球実験に特徴的なデータ処理が必要である。昨年度までに、それらに対して適切な対処を行う目途は立っていたが、今年度読み出した下流側のプレートでは、昨年度処理をした上流側10枚のプレートに比べて、より複雑なスリップ現象が見られ、更に丁寧な処理を行うための追加のソフトウェア開発が必要となるなどした為、進捗状況はやや遅れる事となった。先に読み出した上流側10枚のRUNJOBプレートを用いた分析で、現在の読み出し条件において、飛跡の角度tanθの値0.0 1.5の範囲で60 80%程度の認識効率を確保できているという結果を得ており、読み出した飛跡データを使っての物理分析に大きな問題はないと考えている。HTSでの飛跡読み出しを行うためには、RUNJOBプレートの乳剤層を60ミクロン程度の厚みに膨らませる、膨潤処理が必要である。この膨潤処理を愛知教育大学で行いつつ、膨潤処理をしたエマルションプレートを名古屋大学に持ち込み、HTSによる飛跡全面読み出しを行う体制を整備し、愛知教育大学の大学院生と学部4年生を主力に読み出し作業を行っている。読み出した飛跡データは、プレート1枚あたり40Gバイト程度であり、データ処理に伴い作成する中間データを含めると、プレート1枚の処理に必要なディスク容量は400Gバイト程度である。膨潤作業とHTSでの素粒子飛跡の読み出し作業は、愛知教育大学の学生アルバイトなどを活用して、基本的には問題なく進められると考えている。しかしながら、手塗りのエマルションプレートであることもあり、乳剤厚のばらつきなど、今後作業を進めて行く中で個別に対処すべき問題は多数あり得ると考えている。処理ソフトウェアに関しては、主に処理速度の点で、現行の更に10倍程度の高速化が必要であると考えており、PC単体での処理能力の向上、複数PCでの分散処理、コードの最適化など、多面的な対応を取り入れて行くことになる。多くの開発要素を含み手間のかかる作業になるが、エマルション技術に立脚した、素粒子物理学にとどまらない多様な研究を推進するグループが、名古屋大学を中心として複数立ち上がってきており、それらのグループで協力して推進していく予定である。RUNJOBプレートの膨潤からHTSでの読み出し、データ処理の作業手順として、標準的なものの開発はできている。研究代表者が、これまで他の業務(附属学校校長兼務)で多忙であった事もあり、本研究計画を1年延長し、平成31年度にRUNJOB 1997年フライトの1チェンバーの全プレートデータの試験的公開を目指す。平成28年度は、エマルション飛跡の自動読み出し装置HTSを使ってのRUNJOBフィルムからの飛跡読み出しを、システマティックに行なう体制の整備を行った。その中でRUNJOB 1997年フライトのチェンバー最上流エマルションプレート4枚の全面読読み出しを行なった。名古屋大学F研究室で開発を進めてきた、エマルションに記録された素粒子飛跡の自動読み出し装置の最新機HTS ( Hyper Track Selector )を使っての飛跡読み出しを可能にするためには、RUNJOBプレートの乳剤層を60ミクロン程度の厚みに膨らませる、膨潤処理が必要であり、この処理を愛知教育大学で行なえる体制を整えた。膨潤処理をしたエマルションプレートは、名古屋大学に持ち込み、HTSによる飛跡全面読み出しを行なう。

読み出した飛跡データは、プレート1枚あたり40Gバイト程度であり、データ処理に伴い作成する中間データを含めると、プレート1枚の処理に、現在のところ、400Gバイト程度必要になる。これに見合う様に、ハードディスクストレージ、メモリ搭載量など、処理用PCの強化を行ないつつ、読み出した飛跡データの処理を進めた。これまでHTSでの飛跡読み出し実績のあるGRAINEプレートなどに比較して、RUNJOBプレートの飛跡密度は高い。ソフトウェアによる飛跡の再構成処理は、この高い飛跡密度に対処すべく、処理速度の高速化をはじめとする、いくつかの最適化を行いながら、問題なく進める事ができた。この飛跡の再構成処理の各段階での、処理結果の品質管理に必要な各種グラフを作成し、ウェブ上での閲覧を容易にするためのソフトウェアは、データ公開に必須のものである。それら必要なコードの準備に関しては、当初計画に比較して、少し遅れているが、目途が立ちつつある状況である。HTSで素粒子飛跡を認識し読み出すためには、60ミクロン程度の乳剤層の厚みが必要である。RUNJOBプレートの現像後の乳剤厚はその半分程度しかないため、これを膨らませ、HTSでの飛跡読み出しに必要な乳剤厚を確保する膨潤処理が必要である。今年度から、愛知教育大学で、この膨潤処理を行なえる体制を整えた。膨潤処理をしたエマルションフィルムは、名古屋大学に持ち込み、HTSによる飛跡の全面読み出しを行なうが、RUNJOBプレートの大きさは500ミリ×400ミリであり、そのままHTSのXYステージ上に設置するのには無理がある。そのため、膨潤処理前にプレートを250ミリ×400ミリ2枚に分割した。この分割したプレートの設置に必要なアクリル板アタッチメントは、専用のものを用意し、設置の際の位置決めを、できるだけ容易に行える様にした。飛跡の読み出し条件は、Pulse Height Threshold ≧9とした。飛跡の検出効率の観点からはより低いThresholdが望ましいが、一段低いThresholdの読み出しでは、データ量が約10倍になり、現行のソフトウェアによる飛跡データの再構成処理では、時間がかかりすぎるなど、不適当であると判断した。この点は、今後解決すべき処理コード開発の課題である。HTSで読み出したエマルション乳剤層中の飛跡断片(MicroTrack)から、(1)エマルションプレート1枚を貫通する飛跡(BaseTrack)の再構成を行う。(2)これらBaseTrackを使ってのプレート間の相対位置を決定する。(3)この相対位置を使い、プレート対間でのBaseTracどうしの接続(Linklet)を作成する。(4) Linkletどうしを接続し、チェンバー中の飛跡(Chain)を再構成する。といった一連の標準処理は、処理コードの最適化(主に高速化)を行いながらではあるが、問題なく進める事ができた。平成29年度は、エマルション飛跡の自動読み出し
ゲノム情報を基盤とした次世代アレルギー戦略

ヘルパーT細胞の機能分化はT細胞抗原受容体(TCR)複合体とサイトカインレセプターシグナル伝達系が、単独あるいは両者が協調する事により細胞周期の制御・転写因子の発現誘導・クロマチン構造の変化を巧みに操る事により分化を制御していると考えられている。TCRシグナルとIL-4シグナルがどのようにGATA-3などの転写因子の発現や核への移行を誘導し分化を制御しているの化を検討するため、我々はヒトIL-4レセプターを持つトランスジェニック(Tg)マウスを利用することにより、人為的にTh1・Th2分化を制御しうるシステムを構築した。そしてTh2分化を誘導する上で、細胞周期・細胞分裂のどの段階でIL-4シグナルが必要なのかを検討するため、抗原(TCR)刺激を加えたこのTgマウスのT細胞に、hIL-4を経時的に添加した。その結果、この2つのシグナルが、ナイーブT細胞からTh2細胞への機能分化を誘導する為には、抗原刺激を受けた後にIL-4シグナルが入ると言う絶対的な順番があり、分化の方向性を決めるためにはlL-4刺激のタイミングが非常に重要であった。抗原刺激後36時間以内にIL-4シグナルが導入された場合にはTh2分化が効率よく行われたが、48時間以降ではその効率は著しく減弱していた。そこで、IL-4添加時における細胞分裂の状態を検討したところ、抗原刺激後36時間の時点では第一回目の細胞分裂はおこっておらず、その12時間後からT細胞は急速に分裂増殖していった。ナイーブT細胞がヘルパーT細胞へ分化しIL-4を産生し始めるまでには、細胞が何回か分裂することが必要である事が報告されている34)。ところが、IL-4シグナルによるTh2細胞への分化の効率は、細胞分裂が進むにしたがって顕著に減弱していた。このことはIL-4シグナルによるTh2分化への方向付けは、抗原刺激により細胞周期が回り始め、最初の細胞分裂が起こる以前に決定されている可能性を示唆していた。ゲノムプロジェクトにより真核細胞のゲノム構造が明らかにされ、ゲノム情報収集の時代から、これらを利用して分化・増殖・機能発現・死などの生命現象を明らかにしていく時代へと移り変わっている。これまで漠然と捕らえてきた免疫系における運命決定と言う現象を解明する1つのアプローチとして、我々は機能発現と分化制御に直接関連している遺伝子に焦点を当て、その発現制御を理解することにより、機能発現をプログラムするメカニズムの解明を目指している。胸腺において成熟細胞へと分化したT細胞は、それぞれ異なるサイトカインを産生することによりTh1・Th2と呼ばれる機能型ヘルパーT細胞へと分化する事により生体防御を担う。この際、特定のサイトカイン遺伝子のスイッチを入れるため、ゲノムはヒストンのアセチル化や脱メチル化、それに伴う染色体改変を起こすことが必要であるIL-4を含むIL-5,IL-13などのTh2サイトカイン遺伝子はヒトでは第5染色体に、マウスでは第11染色体に集中し、そのゲノム構造はマウスとヒトの間で非常によく保存され、Th2サイトカイン遺伝子クラスター領域と呼ばれている。ここにはTh2サイトカイン以外に、DNA修復に関与する酵素RAD50や転写因子pZNF43がコードされており、その発現はTh2サイトカインと同調している。これに対して、神経細胞の分子モーターであるキネシンファミリー分子KIF3やVoltage dependent anion chnnel1の遺伝子発現はTh1細胞でも認められた。

これらの事からTh2サイトカイン遺伝子クラスター領域のKIF3とVoltage dependent anion channel1の間でTh2サイトカインの発現を共通に制御するスイッチ機構の存在が想定される。そこで、我々は発現パターンが異なる2つの遺伝子IL-4とKIF3を隔てるゲノム領域に着目しスイッチ機構の解明を試みている。これまでの解析から、Th2への機能分化には抗原刺激に加えIL-4刺激が必要であることが知られている。我々はヒトIL-4レセプターを持つトランスジェニックマウスを利用することにより、人為的にTh1・Th2分化を制御しうるシステムを構築し、IL-4とKIF3を隔てるゲノム領域について、この領域のアセチル化、分化過程におけるTh2サイトカインの発現に関わる転写因子の動態、これら転写因子のこの領域へのアクセスを解析することにより、この領域内に分化の方向性を決定するスイッチ機構が存在するか否かを解析している。ヘルパーT細胞の機能分化はT細胞抗原受容体(TCR)複合体とサイトカインレセプターシグナル伝達系が、単独あるいは両者が協調する事により、細胞周期の制御・転写因子の発現誘導・クロマチン構造の変化を巧みに操る事により分化を制御していると考えられている。TCRシーグナルとIL-4シグナルがどのようにGATA-3などの転写因子の発現や核への移行を誘導し分化を制御しているの化を検討するため、我々はヒトL-4レセプターを持つトランスジェニック(Tg)マウスを利用することにより、人為的にTh1-Th2分化を制御しうるシステムを構築し多。そしてTh2分化を誘導する上で、細胞周期・細胞分裂のどの段階でIL-4シグナルが必要なのかを検討するため、抗原(TCR)刺激を加えたこのTgマウスのT細胞に、hIL-4を経時的に添加した。その結果、この2つのシグナルが、ナイーブT細胞からTh2細胞への機能分化を誘導する為には、抗原刺激を受けた後には-4シグナルが入ると言う絶対的な順番があり、分化の方向性を決めるためにはIL-4刺激のタイミングが非常に重要であった。抗原刺激後36時間以内にIL-4シグナルが導入された場合にはTh2分化が効率よく行われたが、48時間以降ではその効率は著しく減弱していた。そこで、IL-4添加時における細胞分裂の状態を検討したところ、抗原刺激後36時間の時点では第一回目の細胞分裂はおこっておらず、その12時間後からT細胞は急速に分裂増殖していった。ナイーブT細胞がヘルパーT細胞へ分化しIL-4を産生し始めるまでには、細胞が何回か分裂することが必要である事が報告されている^<34>)。ところが、IL-4シグナルによるTh2細胞への分化の効率は、細胞分裂が進むにしたがって顕著に減弱していた。このことはIL-4シグナルによるTh2分化への方向付けは、抗原刺激により細胞周期が回り始め、最初の細胞分裂が起こる以前に決定されている可能性を示唆していた。