hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
RECK/MMP-9balanceによる消化器癌悪性度診断のパラダイムシフト

臨床消化器癌症例におけるRECK遺伝子発現の有無、程度を解析し、またMMP-9発現をも併せて評価(RECK/MMP-9 balance)することにより癌の悪性度を客観的に把握し得るか否かを検討することにある。平成16年度は大腸癌におけるRECK遺伝子発現と臨床病理学的因子、予後との相関の有無を検討した。【方法】(1)まず、大腸癌症例より得られた凍結切片を用いて癌部、非癌部よりRNAを抽出し、Nothern Blot Hybridizationを行い、NIH imageにより発現強度を定量化した。(2)免疫組織化学染色(ABC法)によりRECKおよびMMP-9蛋白の発現率、部位、強度を観察した。染色強度、染色面積を評価し、overall scoreを算定した。(3)活性型MMP-9の癌部での発現を観察するため、gelatin zymographyを行った。(4)データ解析:mRNAレベル、蛋白レベルでの癌部、非癌部におけるRECK score、MMP-9 scoreと各種臨床病理学的因子との相関を解析した。また活性型MMP-9とRECK score, MMP-9 scoreとの相関、さらに、RECK/MMP-9値と各種臨床病理学的因子との相関を単変量、多変量解析し、予後との関連を評価した。【結果】癌部では非癌部に比べ、RECK mRNA発現が低下していた。RECK蛋白発現は、組織型、リンパ節転移、Dukes' stage、脈管侵襲との相関が認められた。無再発生存率は、RECK陽性例は陰性例に比べ、有意に再発率が低かった(p=0.011)。RECKとMMP-9の発現を併せて評価したところ、RECKを優位に発現している症例(RECK≧MMP-9)では、その他の症例に比べ、有意に再発率が低く(p=0.0003)、多変量解析でも独立した予後因子となった(p=1.0122)。Gelatin zymographyによる活性型MMP-9とRECK発現との間には相関を認めなかった。【総括】RECKは大腸癌においてその発現が低下しており、大腸癌の予後を強く規定する因子であることが明らかとなった。またRECKとMMP-9発現のバランスを評価することにより、大腸癌の悪性度を把握できることが示された。【目的】平成16年度の検討で、大腸癌におけるRECK遺伝子発現と臨床病理学的因子、予後との相関の有無を明らかにした。平成17年度は、VEGF,CD34といった血管新生関連因子の発現を調べ、RECK発現との関連性を検討することにより、その機序解明に迫った。【結果】(1)非癌部大腸粘膜ではVEGF発現は認められなかったが、癌部では特に細胞質、細胞膜に発現が認められ、26.4%(14/53)が強陽性であった。RECKとVEGF発現には負の相関関係が認められた(p=0.0037)。(2)RECK高発現群ではMVDは160±21(mean±SD)であったが、RECK低発現群においては、265±28と、MVDとRECK発現との間には負の相関関係が認められた(p=0.006)。【総括】RECK/MMP balanceは大腸癌における重要な予後規定因子であった。その機序として、RECKは癌部におけるVEGF発現を減弱させることにより、腫瘍の血管新生を抑制していることが示唆された。
内分泌細胞分泌顆粒内に共存する神経ペプチドの生理的役割と病態に関する研究

ラット・マウスの下垂体前葉TSH分泌細胞内に神経ペプチドNeuromedin Bが共存することが明らかにされた。このように内分泌細胞内に共存する神経ペプチドの役割は未だ明らかでないため、我々はラット下垂体周辺灌流系を用いて以下の検討を行った。1.カルシウムイオンがTSH、Neuromedin B分泌に及ぼす効果SD系雄ラットから摘出した下垂体をカルシウムイオン非存在下、1mMEGTA添加のKRBG緩衝液にて前灌流後、2mMカルシウムイオン存在、カルシウムイオノフォアA23187添加液にきりかえて各放出をみた。ラットTSH分泌はカルシウム刺激によって著明に促進された。Neuromedin B分泌の変動を検出するには、我々のRIA系の測定感度では不十分であった。TSHの放出はKRBG緩衝液のみではゆるやかに減少し、TRH(1ng/ml)の連続刺激によって60分間で8.1±0.6ng/mg pituitary増加した。これらにNeuromedin Bを10^<-7>、10^<-5>M添加すると、TSHの基礎分泌は有意に抑制されるとともに、TRH刺激による放出も4.7±0.8、3.8±0.5ng/mg pituitaryにそれぞれ強力に抑制された。すなわち、Neuromedin BはTSHの基礎分泌およびTRH刺激に対する分泌の両者を強力に抑制した。したがって、下垂体TSH分泌細胞に共存するとされるきしい神経ペプチドNeuromedinBはTSH分泌を抑制的に調節するNeuromodulatorであることが示唆された。今後、甲状腺機能の亢進や低下状態においたラット下垂体からのTSH分泌に与えるNeuromedin Bの影響も検討してゆく計画である。ラット・マウスの下垂体前葉TSH分泌細胞内に神経ペプチドNeuromedin Bが共存することが明らかにされたことから,我々は,ラット下垂れ体周辺潅流系を用いて以下の検討を行った.1.カルシウムイオンがTSH, Neuromedin B分泌に及ぼす効果カルシウムイオン非存在下, 1mMEGTA添加のKRBG緩衝液にてラット下垂体を前潅流後, 2mMカルシウムイオン存在,カルシウムイオノフォアA23187添加液にきりかえて各放出をみた.ラットTSH分泌はカルシウム刺激によって著明に促進された.Neuromedin B分泌はその変動を検出するのに,我々の有するRIA系の測定感度では不十分であることが判明したため, Neuromedin B標識をHPLでさらに純化することによってRIA系の感度上昇を検討中である.2.TRHがTSH, Neuromedin B分泌に及ぼす効果TRHの添加によってラット下垂体からのTSH分泌は有意に促進されたが, Neuromedin B分泌については1.と同様の理由で未だ明らかでない.RIA系の改良後再測定の予定である.ラット・マウスの下垂体前葉TSH分泌細胞内に神経ペプチドNeuromedin Bが共存することが明らかにされた。ラット・マウスの下垂体前葉TSH分泌細胞内に神経ペプチドNeuromedin Bが共存することが報告された。我々は、ラット下垂体周辺灌流系を用いて、Neuromedin Bの存在がTSHの基礎およびTRH刺激後の分泌に及ぼす影響について検討を加えた。1.SD系雄ラットから摘出した下垂体を正中断して、6.6ml/hのKRB緩衡液で灌流し、10分毎に採取した灌流液中のTSHを測定したところ、TSHの放出は緩衝液のみではゆるやかに減少した。TRH(1ng/ml)の連続刺激によってTSHの放出は60分間で8.1±0.6ng/mg pituitary増加した。3.10^<-7>、10^<-5>MのNeuromedin Bの存在はTRH刺激によるTSH放出の増加分をそれぞれ、4.7±0.8、3.8±0.5ng/mg pituitaryに抑制した。

以下のように、Neuromedin Bはラット下垂体からのTSHの基礎分泌およびTRH刺激に対する分泌の両者を強力に抑制した。したがって、下垂体TSH分泌細胞に共存するとされる新しい神経ペプチドNeuromedin BはTSH分泌を抑制的に調節するNeuromodulatorであることが示唆された。今後、甲状腺機能の亢進や低下状態においたラット下垂体からのTSH分泌に与えるNeuromedin Bの影響も検討してゆく計画である。
空間の構造と解析の関わりーフラクタルを出発点としてー

分担者梶野は、British Columbia大学Murugan博士と共同研究を行い、楕円型Harnack不等式を満たす拡散過程に対し「適当な時間変更過程が距離の適切な擬対称変形の下で上下からのwalk次元bの劣Gauss型熱核評価を満たす」ようなb全体に対する下限は2であることを証明した.分担者相川は複雑領域のDirichlet最小固有値とその複雑領域をベースに持つシリンダー上の熱方程式の正値優解の大域可積分性との関連を調べた.放物型箱議論を拡張してCranston-McConnell型の不等式を導いた。分担者宍倉はEremenko-Lyubich条件をみたす超越整関数の遊走領域の擬等角写像を用いた新しい構成法を与えた。分担者秋山はBernoulli convolutionのGarciaエントロピー,置換規則力学系について調べた。分担者日野は2次元シルピンスキーガスケットにおいて,楠岡測度を底測度とする熱核の局所スペクトル次元の定量評価を改良した。分担者角はランダム複素力学系の研究を行った。特に、2次多項式族のmultiplicative noise系の詳細を調べた。発表論文数・研究集会での発表の数共に、一定以上の水準を維持している。ただし、厳密言えば、論文掲載済みの業績については、論文に纏め、投稿、受理され、印刷されるまでに(一流の雑誌なら)1年程度が見込まれるため、2017年度の成果を主に反映している。しかしながら、上記の研究実績から見て、本年度の成果を反映した論文についても一定以上の数が見込まれるのは確実である。現在まで、順調に研究が進展しているので、本年度の研究計画に従って粛々と研究を進める。研究代表者木上は、自己相似集合などのフラクタルをモデルとした距離空間のpartitionとその上のweight functionの理論について研究を進めた。特に、weight functionに適合する距離が存在するための必要十分条件は、partitionとweight functionから決まる距離空間のresolutionがグラフの距離に関してGromovの意味でhyperbolicであることを示した。さらにその場合には、グラフのhyperbolic境界ともとの距離空間が同相となりweight functionから決まる距離は、いわゆるvisual metricと一致することも示した。また、weight functionの理論の応用として、resolutionのhorizontalなsubgraphsが定めるp-energyの臨界指数がAhlfors regular conformal次元と一致することを示した。さらにこの事実を用いて、Sierpinski carpetなどのフラクタル上のラプラシアンから決まるスペクトル次元とAhlfors regular conformal次元の関係を明らかにした。分担者白石は、一様全域木やパーコレーションといった統計物理に背景を持つマルコフ性を持たない確率モデルが、漸近的な意味で独立性を持つという性質をカップリングの手法を用いて証明することに成功した。分担者相川は、半径一定の容量密度平均の下限を考え,半径が大きくなったときの極限が0か1しかないことを距離測度空間に対して示した。分担者熊谷は、広い範疇のsubordinatorから作られる一般化された分数冪時間微分熱方程式の弱解の存在と一意性、そして解の確率論的表現について解析し、その熱核の精密な上下評価を導出した。初年度であったため、発表論文の件数は多くないが国際研究集会での招待講演の数などからみても、研究は順調に進展しつつあるといえる。昨年度は、おおむね順調に研究が進展したので、それを受けて申請時の研究計画、本年度の交付申請書に記した研究計画に基づいて粛々と研究を進展させる。
事前不確定性に基づく価値管理モデル構築にむけた動的な建築企画実務プロセスの体系化

事前不確定性を前提とした建築の長期的・継続的な価値管理モデルの構築は建築学と不動産学の両面から議論することに意義があり、本研究ではまず建築学から次の2点を分析した。建築実務プロセスにおける1不動産価値のみならず広義の建築の価値のとらえ方、2複雑に変化する条件に対する解答の導き方。結論は以下である。1広義の建築の価値は、建築の歴史的価値の尊重と建築の価値をエリアマネジメントの中でとらえ直す傾向が確認された。一方で、貨幣的価値のみに依存しないビジネススキームは、未だ不十分である。2予測不可能な条件への対応は、現在の社会情勢では20年以上先を読むことは難しく、特に産業系事業は予測が極めて困難である。建築の長寿命化に対応し、事前不確定性を前提とした長期的な建築の価値管理が、重要であり急務である。本研究では実務プロセスにおける具体的議論として、関係者が建築事業遂行にあたり1不動産価値のみならず広義の建築の価値をどのように捉えているのか、2連続的に複雑に変化していく条件に対応する解答をいかに生み出しているか、の2点を検討している。2013年度の国内調査は、価値の転換に寄与する具体的な手法に着目し、1では、世界的な評価機関から一定の評価を得たCSR(corporate social responsibility)活動のビジネススキームから建築空間を手段とした事業特性を概観した(海外調査の事前リサーチ)。得られた情報から、企業の状況に則した独自プログラムの実行を司るビジネススキームの未整備が推測され、海外調査の目的を明確化した。2では、2012年度から継続調査で、2013年度は近年においてブライダル施設へと用途変更した建築物の特徴と課題を明確化した。また、かねてより長期的な建築の価値管理ビジネススキームとして注目しているドイツ・ノルトライン=ヴェストファーレン州にて、IBAエムシャーパーク以後の事業継続と管理について海外調査を実施した(ドルトムント市、エッセン市)。本調査ではIBAの理念に受けた近年の実践事例を訪問し、行政、民間団体、現場担当者等に事業運営の経緯と課題を聞き取った。建築や都市における価値の転換や新しい価値の付加に対するIBAの効果として、次の知見を得た。1)環境的資源は保存するという前提が説明なしで共有されるようになった。2)古い建物をコンバージョンする価値観を広めた。3)公共デザインはデザインコミッションによる審査が通例化した。4)大きなプロジェクトは近隣自治体で共同開発することが一般化し、都市間競争は都市間協働へ転換した。但しこれは近年薄れつつある。結論は以下である。1.本研究の一つ目の目的は、本研究チームの所属する日本建築学会建築企画小委員会のこれまでの活動を通じて、建築企画段階と建設当時に関する調査を行った既存事例を基に、改めて事業発案時から現在に至るまでの資料を幅広く収集し、「価値のとらえ方と管理」および「事前不確定的課題の解決プロセス」の2視点から、各研究者の専門分野に基づく考察により整理することである。平成24年度は研究体制の確立のために、研究代表者と研究分担者で議論を重ね研究の方向性と調査対象事例の絞り込みによる原案を作成し、企業に所属する6名の研究協力者を含めた3回の会合でそれらを検討、精査した。その後、具体的な数事例に対して、現在に至る資料収集と、事業発案時から現在までの事業プロセスを概観できる関係者、あるいはターニングポイントとなった時点に深く関与していた関係者にヒアリング調査を行い、価値意識の変遷と課題解決プロセスについての知見の更新と蓄積を行っている。2.本研究の二つめの目的は、「貨幣的価値のみに依存しない先駆的価値意識による事例」と「長寿命化に対応した用途変更過程の追跡事例」から、我が国ではまだ数が少ない先駆的事例の課題を探ることである。平成24年度の研究体制は、各研究者がそれぞれの専門分野とフィールドにおいて調査分析を進めた。「先駆的価値意識の事例」では、研究対象を絞り込むための文献調査を行い、その結果、本研究では一定の外部評価を得ており事業の成功事例と考えられるCSR評価機関によって高い評価を得られている企業のCSR活動群の中の建築関連事業を研究対象とすることが相応しいと判断した。「用途変更の追跡事例」では、築35年の木造戸建住宅を障がい者デイサービス施設にリノベーションした事例の設計プロセスの分析から、住宅を福祉施設に転用する際に生じる様々な課題を明らかにし、成果を平成25年度に日本建築学会で発表する。建築の長寿命化に対応して、継続的に建物を使用するためには、長期的な建築の価値管理の仕組みが重要となる。

そこで建築の企画段階おいては事前不確定性を前提とした事業性の検討が必要であり、本研究では実務プロセスにおいて建築事業遂行にあたり1性能的価値だけではない広義の建築の価値をどのように捉えているのか、2連続的に複雑に変化していく条件に対応する解答をいかに生み出しているか、の2点を検討してきた。最終年度の2014年度は、1では、2013年度末(2014年3月)に行ったドイツIBAエムシャーパーク以後の事業継続と管理に関する現地ヒアリング調査結果を整理し、建築や都市における価値の転換は、IBA以降現在も「環境的資源」の保存、「歴史的価値」の尊重、建物デザインの精査、の3つの概念が根底に共有されていることを把握し、建築学会大会学術講演会で成果を発表した。2では、前2年度の研究成果を鑑みて、特に商業建築の企画・運営は、他の施設以上に、めまぐるしく変化する社会状況をどう読み、どのように対応していくかが極めて重要な課題となることに着目し、2つの調査研究を追加した。一方は被災地(宮城県)の仮設商店街を対象とし、企画復興の最終形が見えない中で手探りで応急的に経営を続けていくという特異な商業施設において、その企画・運営の実態やステークホルダーの体制、資金調達などの要因群と経営状況との関連から実態をとらえようとした。他方は、ネット販売の普及に伴い減少が続く書店の新形態として近年注目を集めているブックカフェの企画・運営の実態から、社会状況を反映した動的な建築企画実務プロセスの把握を試みた。これらの2つの調査研究は、ヒアリング対象と予定していた中心人物の不在や交代などが一因で、2014年度始めの研究計画よりもやや遅れており、最終的な知見の整理を現在(2015年4月)行っている。建築計画・都市計画2013年度に計画していた調査はほぼ予定とおり遂行し、さらに2014年度に予定していた海外調査を2013年度3月に前倒しで実施した。国内調査については、CSR調査および2012年度から継続する用途変更調査から、海外調査の目的を明確化し、質問項目の精査ができた。海外調査では、ドイツ・ノルトライン=ヴェストファーレン州でのヒアリング調査を実施した。当該調査では、長期的な建築の価値管理ビジネススキームを把握するための重要なキーワードが浮かび上がり、2014度につながる成果が得られた。本研究は、「建築の価値管理」や「予測不能事態における課題解決」に対する企業の意思の実態を解明する側面を持ち、企業経営方針や企業理念に関わる調査内容となるので、守秘義務の観点から研究協力への了承を得ることに、今年度は多くの時間を費やした。また、調査対象事例は比較的新しいものでも事業発案時から10年が経過しており、多くは現在に至る20年程度のタイムスパンとなるため、ヒアリング調査を予定していた事業発案時からの課題快活プロセスを概観てきる関係者を特定しにくいことが、研究を進める中で明らかになってきた。従って平成25年度以降は、企業に対する調査を実施する際には、今年度の実績をもってより丁寧な交渉を重ね柔軟な対応を行い、並行して建物の価値意識に対する先駆的事例の収集と事業性の検証に着手していきたい。2014年度は、2013年度同様に国内調査を2つの視点から進める。国内調査は、2013年度のCSR活動調査で得られた情報を基に、広義の建築の価値をビジネススキームとして確立する可能性とその阻害要因をヒアリング調査により把握する。
スピン-軌道相互作用を露わに考慮した線形応答結合クラスター理論の開発と応用

研究代表者の異動に伴い業務内容とエフォート内容が大きく変わったため、本課題遂行のための研究時間の確保が難しくなった。また、京コンピュータやそれ以外の超並列計算システムを研究に利用できなくなったため、昨年度から開発を続けているSO-LR-RI-CC法のMPI/OpenMPハイブリット並列計算プログラムの開発と性能評価を十分に進めることができなかった。限られた研究時間と計算リソースのもとで少しでも研究を進めるために、SO-LR-RI-CC法のMPI/OpenMPハイブリット並列計算プログラムについては、実装が容易かつ計算のボトルネックとなる行列-行列積のOpenMP実装を優先して行った。また、MPI並列実装は小規模実行を優先的に可能とするために、ループ構造がシリアル版と同じ構造を保持し単純化した実装を行った。手持ちの2CPU36コアのIntel Xeonワークステーションを用いて最大2MPI18スレッドの条件でテスト計算を行ったところ、1MPI1スレッドの場合と比較して21.7倍の高速化を達成した。さらに、行列-行列積計算の更なる高速化を実現するために、行列を単精度密行列と倍精度疎行列に分割し、それぞれの要素行列毎の演算を行う混合精度演算アルゴリズムの開発を行い、LR-RI-CC法と同じ性質の計算カーネルを持つRI-MP2法の計算コードに実装し、計算精度と計算コストの検討を行った。S66x8, X40, L7データ・セットを対象に混合精度化によるMP2相関エネルギーの誤差を評価したところ、sub-microHartree以内の化学精度を満たす精度で計算が可能なことを確認した。さらに計算時間については倍精度演算のみと比較して1.7倍以上の高速化を達成した。またメモリ使用量も倍精度演算のみと比較して22%に削減に成功した。平成27年度には、線形応答結合クラスター理論「LR-CC2法」に基づく励起エネルギーと遷移モーメント計算のシリアル版プログラムの開発を行った。本プログラムの開発にあたっては、シリアル版プログラム開発後に予定している並列版プログラムへの拡張と大規模分子の計算への適用を視野に入れ、計算のボトルネックとなる4中心分子積分計算の高速化と省メモリ化を達成するために、積分のResolution-of-Identity (RI)近似を適用した「RI-CC2法」を計算手法として選択して実装を行った。RI近似による4中心分子積分計算は多重ループ内で密行列の行列-行列積演算で処理することが可能なため、システムに対して最適化されたBLAS DGEMMを計算カーネルとして用いる実装とし、CPU利用効率の向上を図った。開発したシリアル版プログラムのテストを標準的な構成のIntel Haswell CPUを搭載した計算サーバで実施し、既存プログラムのTurbomoleの計算結果を比較した所、励起エネルギーの計算値が丸め誤差や情報落ちによる数値誤差範囲以上のオーダで正しい計算結果を得られることを確認した。また、CPU実行効率についても、ホットスポットとなるRI近似による4中心分子積分計算がBLAS DGEMM演算で処理されるため、現状のプログラムでも比較的良好な実行性能(平均でピーク性能比約30%)を達成することが確認できた。さらに、シリアル版プログラム開発と平行してMPI/OpenMPハイブリット並列計算アルゴリズムの検討を行い、「京」コンピュータにおける並列性能(ストロングスケーリング)推定を行なった所、「京」1万ノード規模までスケーラビリティを期待できる推定結果が得られたため、来年度に予定している実装を行った際には目標とする並列性能が期待できると考察した。当初の研究計画では平成27年度中に「LR-CC2法」のMPI/OpenMPハイブリット並列計算プログラムの開発が完了する予定であったが、他プロジェクト・エフォートとの兼ね合いで研究時間の確保に苦慮し、シリアル版プログラムの開発が完了するに留まったため、研究進捗にやや遅れが生じている。平成28年度には、線形応答結合クラスター理論「LR-CC2法」に基づく励起エネルギーと遷移モーメント計算のMPI/OpenMPI並列版プログラムの開発を行った。本プログラムの開発にあたっては、シリアル版プログラム開発後に予定している並列版プログラムへの拡張と大規模分子の計算への適用を視野に入れ、計算のボトルネックとなる4中心分子積分計算の高速化と省メモリ化を達成するために、積分のResolution-of-Identity (RI)近似を適用した「RI-CC2法」を計算手法として用いた実装を行っている。RI近似による4中心分子積分計算は多重ループ内で密行列の行列-行列積演算で処理することが可能なため、システムに対して最適化されたBLAS DGEMMを計算カーネルとして用いる実装とし、CPU利用効率の向上を図っている。開発した並列版プログラムのテストを標準的な構成のIntel Xeon CPU (SandyBridge)を搭載した計算サーバで実施し並列化効率を測定したところ、16ノード規模では良好なストロングスケールを達成できることを確認した。また、CPU実行効率についても、シリアルプログラムの実行性能(ピーク性能比約30%)と比較しても比較的良好な実行性能(ピーク性能比約20%)を達成することが確認できた。次に、京コンピュータやFX100などのSPARCアーキテクチャへの並列版コードの移植に着手したが、移植作業および並列プログラムのテストを実施できる状況には至らなかった。当初の研究計画では平成28年度中に「SO-LR-CC2法」のMPI/OpenMPハイブリット並列計算プログラムの開発が完了する予定であったが、Intel環境用のLR-CC法の並列版プログラムの開発が完了する状況に留まったため、研究進捗にやや遅れが生じている。

平成29年度には、平成28年度に実施したスピン-軌道相互作用を露わに考慮した線形応答結合クラスター理論「SO-LR-CC2法」のGeneralized unrestricted Hartree-Fock法に基づいた2成分スピノールに基づいた定式化をもとに、基底状態エネルギーおよび励起エネルギーと遷移モーメント計算を行うプログラム開発を行った。本プログラムの開発にあたっては定式化した理論・計算手法の検証を第一目標とするため、シリアル版の開発を行った。本プログラムの開発においては、シリアル版プログラム開発後に予定している並列版プログラムへの拡張と大規模分子の計算への適用を視野に入れ、計算のボトルネックとなる4中心分子積分計算の高速化と省メモリ化を達成するために、積分のResolution-of-Identity (RI)近似を適用した「RI-CC2法」を計算手法として用いた実装を行った。RI近似による4中心分子積分計算は多重ループ内で密行列の行列-行列積演算で処理することが可能なため、システムに対して最適化されたBLAS ZGEMMを計算カーネルとして用いる実装とし、CPU利用効率の向上を図っている。開発した並列版プログラムのテストを標準的な構成のIntel Xeon CPU (SandyBridge)を搭載した計算サーバで実施し、CPU実行効率を測定したところ、理論ピーク性能比約43%と比較的良好な実行性能を達成することが確認できた。さらに、SPARCアーキテクチャである京コンピュータでも、理論ピーク性能比約37%と比較的良好な実行性能を達成することが確認できた。さらに、平成29年度の研究開始時に計画を見直したLR-CC法のMPI/OpenMPハイブリット並列計算アルゴリズムのプログラムのSPARCアーキテクチャへの移植も実施した。当初の研究計画では平成29年度中に「SO-LR-CC2法」のMPI/OpenMPハイブリット並列計算プログラムの開発が完了する予定であったが、シリアル版プログラムの開発が完了するに留まったため、研究進捗が遅れている。さらに、LR-CC法のMPI/OpenMPプログラムのSPARCアーキテクチャへの移植自体は完了したが、「京」コンピュータや名古屋大学FX100で実行性能評価を実施するまでには至らなかったため、研究進捗が遅れている。研究代表者の異動に伴い業務内容とエフォート内容が大きく変わったため、本課題遂行のための研究時間の確保が難しくなった。また、京コンピュータやそれ以外の超並列計算システムを研究に利用できなくなったため、昨年度から開発を続けているSO-LR-RI-CC法のMPI/OpenMPハイブリット並列計算プログラムの開発と性能評価を十分に進めることができなかった。限られた研究時間と計算リソースのもとで少しでも研究を進めるために、SO-LR-RI-CC法のMPI/OpenMPハイブリット並列計算プログラムについては、実装が容易かつ計算のボトルネックとなる行列-行列積のOpenMP実装を優先して行った。
二酸化炭素によるアミンの光触媒的ホルミル化

二酸化炭素の有効利用のために,光触媒を用いて二酸化炭素によるアミン類のホルミル化反応を検討した.金属添加酸化チタン光触媒を用いると,アセトニトリル中でアミン類と二酸化炭素から目的生成物が得られた.この生成物はこの溶媒中でのみ得られ,速度論的検討からアセトニトリルの炭素水素結合の開裂が反応に関与していることが判明した.気相に二酸化炭素がなくても反応は進行したが,気相に二酸化炭素があったほうが生成量は多かった.これらより,アセトニトリルが酸化されて生成したラジカル種が,アミンに相互作用した二酸化炭素と反応し目的生成物が生成する,という反応機構を提案した.環境・資源問題の観点から,二酸化炭素を炭素資源として利用し,他の有用な有機化合物に変換する技術の開発が望まれている.ただし,そのために新たに二酸化炭素を排出するようなことを避けることが必要であるので,本研究では,太陽エネルギーと光触媒技術を利用することとした.最近,アミン化合物と二酸化炭素を反応させるとホルムアルデヒド化合物を生成する光触媒反応を見出したので,本光触媒系を改良し高効率化を目指すとともに,本系の反応機構の解明を開始した.始めに,アセトニトリルを溶媒として,ジフェニルアミン(DPA)と二酸化炭素を反応させてジフェニルホルムアルデヒド(DPF)を得る光触媒反応の条件の最適化を行った.その結果,少量の水を添加した場合や,反応時間を短くした場合にDPF生成の選択率が向上することを見出した.次に,様々な溶媒について実験し,溶媒効果を確認したところ,意外にも,DPFが得られたのは,アセトニトリルを用いた場合のみに限られることが判明した.有効な光触媒を探索したところ,パラジウムを添加した酸化チタン光触媒が比較的高活性を与え,さらにはアルミナ担持パラジウム触媒を共存させるとDPFの選択性と銃率が向上することも見出された.ところが,同位体化合物を用いて反応機構を検討したところ,比較的に安定である溶媒であるはずのアセトニトリルが反応に関与していることが分かった.一方で,二酸化炭素が存在しないとこの反応は進行しないことは確かめられている.しかしまだ反応機構の全容は明らかにはなっておらず,引き続き検討が必要である.実験はおおむね順調に進展しているが,予期しなかったこととして,本光触媒反応はアセトニトリル溶媒を用いないと進行せず,かつ,反応機構にアセトニトリルが関与していることが明らかとなった.さらに慎重に検討するべき状況にある.環境・資源問題の観点から,再生可能エネルギーをつかって,二酸化炭素を炭素資源として利用し,他の有用な有機化合物に変換する技術の開発が望まれている.そこで太陽エネルギーと光触媒技術を利用することを試みた.本研究では,アミン化合物と二酸化炭素からアルデヒド類化合物を生成させる光触媒系の高効率化と,反応機構の解明を目指した.始めに,アセトニトリルを溶媒として,ジフェニルアミン(DPA)と二酸化炭素を反応させてジフェニルホルムアルデヒド(DPF)を得る光触媒反応の条件の最適化を行った結果,少量の水を添加し,反応時間を短くした場合にDPF生成の選択率が向上した.次に,様々な溶媒について検討したところ,アセトニトリルを用いた場合のみDPFが得られることが判明した.また,パラジウムを添加した酸化チタン光触媒が比較的高活性を与え,さらにはアルミナ担持パラジウム触媒を共存させるとDPFの選択性と収率が向上した.同位体化合物を用いて反応機構を検討したところ,溶媒と考えていたアセトニトリルが反応に関与していることが分かった.二酸化炭素が存在しないとこの反応は進行せず.二酸化炭素の代わりに一酸化炭素を系内に導入しても生成物は得られないので,反応は一酸化炭素の生成を経由しないといえる.以上のことから,アセトニトリルが酸化されて生成したシアノメチルラジカルが,アミンと酸塩基相互作用により活性化された二酸化炭素に反応することによって, DPFが生成したと提案することができた.さらに,他の芳香環を含むアミン類においても同様な光触媒反応が進行することも確認できた.今後は推定された反応機構をもとに,本系を発展させる予定である.二酸化炭素の有効利用のために,光触媒を用いて二酸化炭素によるアミン類のホルミル化反応を検討した.金属添加酸化チタン光触媒を用いると,アセトニトリル中でアミン類と二酸化炭素から目的生成物が得られた.この生成物はこの溶媒中でのみ得られ,速度論的検討からアセトニトリルの炭素水素結合の開裂が反応に関与していることが判明した.気相に二酸化炭素がなくても反応は進行したが,気相に二酸化炭素があったほうが生成量は多かった.これらより,アセトニトリルが酸化されて生成したラジカル種が,アミンに相互作用した二酸化炭素と反応し目的生成物が生成する,という反応機構を提案した.溶媒であるはずのアセトニトリルが反応に関与しているという想定していなかった反応機構であることが示唆されたので,反応機構についてさらに慎重な検討を続けるとともに,視野を広く持ち新たな反応系の探索を含めて取り組む予定である.触媒化学,光触媒化学
地球温暖化指標の測定精度向上を目的とした地球観測衛星の校正技術開発

多くの衛星搭載の光学センサでは、基準光源あるいは太陽光測定機構を搭載しており、軌道上での校正基準として用いられているが、校正基準の出力値が時間と共に低下を示す事象が報告され、問題となっている。そこで、基準光源測定値の低下傾向の原因として有力視されている、衛星光学系への微粒ダストの付着,および分子ガスの吸着に対し、光学系に及ぼす影響の定量評価を行った。その結果、まず微粒ダスト付着に関しては、以下の成果が得られた。1.衛星保管環境下においては、人為発生起源と考えられる微粒子が付着粒子の80%を占める2.光学面清浄度と遮蔽面積率についての経験則を実験室で検証し、数値モデル化を行った3.土壌成分粒子付着に伴う光学面の二方向反射特性の測定を行い、その結果を散乱モデルと比較することで、表面清浄度と光学面散乱の相関を導いた4.衛星光学系への付着の主要因である人為起源の微粒子についても、人工コラーゲンを用い、(3)と同様の解析を行い、清浄度管理基準の根拠データを示した5.光学面に付着した微粒子が、衛星打ち上げから運用期間を通じて、どのように脱離するかを実験室レベルで再現し、地球観測センサGLIで見られた軌道上での出力値異常との因果関係を検討した。一方、分子ガス吸着に関しては、6.光学要素に吸着するガス種を特定し、吸着による光学要素の透過率変動への寄与を評価するための計測装置を開発した。7.光学硝材にCO2,NH3,O2,N2を吸着させ、可視・赤外域(0.320μm)での透過率変動を計測した。計測範囲内で大局的な変動は観測されなかったが、硝材起因のOH基の吸収プロファイルがガス吸着により変動することを確認した。以上の結果が得られた。これらの結果は、今後の衛星の軌道上較正精度向上のための基礎データとして用いられる。地球観測衛星で取得したデータは、入射エネルギー等の物理量に変換する必要がある。地球温暖化等、衛星データを利用した環境解析では、この校正後のデータが使われるため、校正精度の向上は、衛星による地球観測の根幹に関わる問題である。そこで、基準光源測定値の低下傾向の原因として有力視されている、衛星光学系への微粒ダストの付着について、光学系に及ぼす影響の定量評価を行った。本年度に行った計測は、(1)粉体試料を用いた光学面の表面清浄度と遮蔽面積率の相関、(2)衛星への粒子付着量評価における捕集板法とテープ法の比較、(3)衛星打ち上げ前に衛星が保管される宇宙開発事業団種子島宇宙センターの衛星組立棟内部環境に浮遊する粒子組成分析、(4)HIIA-4号機の衛星分離画像データを用いた軌道上発生粒子量の推定、および(5)衛星搭載用拡散板のウィットネスサンプルを用いた地球観測センサGLIの太陽光拡散特性評価である。(1)および(2)については、これまでにも数値計算モデルはあったものの、表面清浄度の広い範囲に渡って、実測を行い数値計算の妥当性を評価した。(2)は実際の衛星保管現場でのコンタミネーション管理に用いられる2方法の比較を行ったものである。(4)はこれまで知られていなかった軌道上での粒子の挙動について、ロケット搭載カメラで得られた画像を用いて、定性的ながら国内で初めて評価を行ったものである。

(5)は実際に衛星センサに搭載されている拡散板のウィットネスサンプルを用いており、実験室での精密な計測を行うことにより、軌道上校正の精度向上を目指すとともに、紫外線等による拡散板劣化前のデータとして、今後の経年変化の基準となるものである。地球観測衛星で取得したデータは、入射エネルギー等の物理量に変換する必要がある。地球温暖化等、衛星データを利用した環境解析では、この校正後のデータが使われるため、校正精度の向上は、衛星による地球観測の根幹に関わる問題である。多くの衛星搭載の光学センサでは、基準光源あるいは太陽光測定機構を搭載しており、軌道上での校正基準として用いられているが、校正基準の出力値が時間と共に低下を示す事象が報告され、問題となっている。そこで、基準光源測定値の低下傾向の原因として有力視されている、衛星光学系への微粒ダストの付着について、光学系に及ぼす影響の定量評価を行った。本年度に行った計測は、(1)軌道上での荷重および衝撃付加による粒子状汚染物質の脱離特性評価、(2)土壌成分粒子付着による光学面散乱特性評価、(3)有機物成分付着による光学面散乱特性評価、(4)地球観測センサ光学系の光学要素配置による偏光特性変化の評価、および(5)ガス状汚染物質の吸着特性評価用の計測装置開発である。(1)は2002年12月に打ち上げられた旧宇宙開発事業団開発の地球観測センサであるグローバルイメージャで見つかった特異なセンサ出力値の経時変動の原因として、粒子状汚染物質の可能性を評価したものである。(2)および(3)については、これまでにも数値計算モデルはあったものの、実際の衛星保管環条件を再現した実測データとモデルとの比較は少なく、より現実的な条件での計測が行えたものと考えている。(4)はセンサ内部で発生する偏光による観測精度低下を抑えるための手段として、光学要素を3次元的に配置して偏光を打ち消す手法の妥当性を評価したものである。最後に(5)はガス状の汚染物質の吸着によりセンサの観測精度が低下する現象について、定量的な評価を行うため、ガス吸着量と光学要素の透過率変動を計測するための装置の開発に着手したもので、今年度は基本性能の確認を完了した。本年度は本研究計画の最終年度にあたるため、これまでの計測結果をまとめ、数値モデルとの比較を主に行った。今年度実施した内容および成果は以下の通りである。1.軌道上での荷重および衝撃付加による粒子状汚染物質の脱離特性評価、2.土壌成分粒子付着による光学面散乱特性評価、3.有機物成分付着による光学面散乱特性評価、4.ガス状汚染物質の吸着1.4.については、昨年度の測定結果に対する解析を行い、1.については、地球観測衛星みどり2号に搭載された光学センサであるグローバルイメージャで検出された出力値異常が、粒子状汚染物質の付着・脱離では説明がつかないことを確認した。2.およぶ3.については、測定値を数値モデルと比較することにより、数値モデルによる散乱光強度推定の妥当性を評価するとともに、実際の衛星管理環境での清浄度管理基準設定の根拠データを与えることが出来た。以上により、衛星保管環境における粒子状汚染物質付着による光学特性への影響評価は基本的に把握できたものと考える。
ストレス脆弱性の脳内分子基盤-気分障害と神経細胞新生の関連に着目して-

本研究ではストレス脆弱性の脳内分子基盤として、成体脳海馬における神経細胞新生に着目した。抗うつ薬、気分安定薬、モノアミンにおいて気分安定薬、ノルアドレナリン、ドパミンは成体脳海馬歯状回由来の神経前駆細胞に増殖、抗アポトーシス効果、細胞運命決定効果の面で直接的な効果があった。また、抗うつ薬の治療効果にCaMKIVが神経細胞新生を介して関与する可能性を導き出した。これらの結果は新規抗うつ薬の開発に大きく貢献すると考えられる。これまでに我々は成体ラットの海馬歯状回から神経幹細胞/神経前駆細胞(ADP)を単離することに世界に先駆けて成功しており、今年度はこの細胞を用いて以下の研究成果を挙げている。1.抗うつ薬並びにモノアミンの直接作用とその作用機序現在臨床で使用されている抗うつ薬並びに抗うつ効果に最も関与していると考えられているモノアミンであるセロトニン、ノルアドレナリンのADPに対する増殖作用をin vitroで検討した。その結果、検討した抗うつ薬(SSRI, SNRI,三環系抗うつ薬など)の総てに増殖作用は認められなかった。また、セロトニンにも直接効果は見られなかった。一方、ノルアドレナリンは用量依存的に増殖を促進し、その作用はADPに発現しているβ2受容体を介することが明らかとなった。2.リチウム(Li)の直接作用とその作用機序気分障害の治療に用いられているリチウムのADPに対する増殖作用をin vitroで検討した。その結果、Li単独では増殖作用を示さなかった。一方、グルココルチコイド受容体のアゴニストであるデキサメサゾン(DEX)ははADPの増殖を抑制した。そして、その抑制効果はリチウムにより阻害された。この阻害作用はβ-atenin/TCF pathwayの阻害薬であるquercetinで阻害された。そしてDEXとLiにより核内β-catenin量とcycline D1発現量は細胞数の増加と平行して動き、相互に影響し合っていた。さらに、DEXはβ-cateninの核内移行を阻害するGSK-3βのTyr^<216>のリン酸化を増強することを明らかにした。これらの結果は海馬における神経細胞新生に対する薬物の直接作用を明らかにしたばかりか、ストレスホルモンであるグルココルチコイドとの相互作用から薬物効果を考えた新たな視点を示したと思われる。我々は成体ラットの海馬歯状回から神経幹細胞/神経前駆細胞(ADP)を単離することに成功しており、以下の研究成果を挙げている。1)気分安定薬の増殖、生存、分化への直接効果:海馬において新生される細胞は神経幹細胞から非対称性に細胞分裂する(増殖)、アポトーシスを乗り越えて生存する(抗アポトーシス効果)、ニューロン並びにグリア細胞に細胞系譜を決定する(分化)、といった発達過程を経る。今回、ADPを用いて各々の過程に対する気分安定薬(炭酸リチウム、バルプロ酸、カルバマゼピン、ラモトリギン)の直接効果を検討したところ、(1)炭酸リチウムとバルプロ酸はデキサメタゾンによる増殖抑制を阻止する、(2)炭酸リチウムとカルバマゼピンはニューロンに、バルプロ酸とラモトリギンはグリア細胞により強力に分化させる、(3)総ての気分安定薬が抗アポトーシス効果を示すことが明らかとなった。これらの結果は、各々の薬剤における治療反応性の違いの生物学的背景を示唆するとともに、共通効果である抗アポトーシス効果については更なる検討が重要であると思われた。2)ドパミンの増殖に対する効果とそのメカニズム:難治性うつ病、双極性うつ病に対してドパミン受容体D2アゴニストが有効であるという知見が集積されてきている。このため、ドパミン並びにその受容体のアゴニストのADPへの増殖効果を検討した。RT-PCRによりADPにはD1-5総てのドパミン受容体の遺伝子発現が確認された。また、ドパミン自体はADPの増殖を促進し、D1-like受容体アゴニストであるR(+)SKF38393も増殖を促進させた。一方、ブロモクリプチンなどのD2-like受容体アゴニストは直接的にはADPの増殖に影響を与えなかった。今後、ドパミン、ドパミン受容体アゴニストの抗アポトーシス効果、分化への影響並びに細胞内シグナルカスケードを検討していくこととする。抗うつ薬の作川機序として海馬における神経細胞の増加が重要であると考えられてきている。本年度私たちは神経紬胞を増加させるカスケードとして1)ドパミンの直接効果、2)カルモジュリンキナーゼIV(CaMKIV)を介する間接効果を検討した。1)ドパミンの直接効果:当研究室では成体ラット海馬歯状回山来神経幹・前駆細胞(ADPs)の培養法を確立している。ドパミン受容体刺激薬であるプランペキソールなどが、臨床的に一部のうつ病患者に有効であるという所見が報告されており、ドパミンのADPsに対する効果を検討した。その結果

(1)ドパミンによりADPsの増殖が促進されること、(2)増殖作用はD1-like受容体を介して起こること、(3)レチノイン酸誘導のADPsの分化に対してニューロンへ細胞運命決定が促進されることを明らかにした。2)CaMKIVを介する間接効果:シナプス間隙においてセロトニン、ノルアドレナリンを増加させる従来の抗うつ薬の慢性投与は各受容体を介して、海馬顆粒細胞内のcAMP-CREBカスケード活性化し、その下流に想定されているFGF-2,BDNFなどの神経栄養因子が神経細胞を増加させると考えられている。神経系において細胞内カルシウム濃度の上昇は、カルシウム/カルモジュリンが結合し、Ser/Thr部位のリン酸化によりその活動性が変化するCaMKにより、多くの細胞内反応が引き起こされる。中でもCREBを直接リン酸化するCaMKIVは注目される物質である。本年度私たちはCaMKIVノックアウトマウスを使用し、CaMKIVの抗うつ作用における役割を検討した。その結果(1)CaMKIVノックアウトマウスに抗うつ薬を慢性投与しても神経細胞新生は促進されない、(2)CREBのリン酸化が減少することを明らかとした。これらの知識は新規抗うつ薬を創薬するさいの一助になると思われる。
ゲノム損傷後に見られる損傷記憶と遅発性突然変異の分子機構の解析

電離放射線等によるゲノム損傷は、それが修復されたのちにおいても突然変異頻度を上昇させる。そのためには細胞が「損傷を受けたこと」を記憶しておく系が必要である。我々は、損傷修復から約10世代にわたって組換え頻度を高く保つ分裂酵母をモデル生物とし、組換え変異に注目して遅発性突然変異と損傷記憶の分子機構の解明を目標に研究を行ってきた。平成19年度の研究成果は、次の4点である。1.パルスフィールド電気泳動法と細胞周期解析を利用して、遅発性組換え変異が修復されずに残っている損傷によるものではないことを明らかにした。2.損傷修復後も比較的長期にわたってリン酸化が起こり続けるRad26(ATRIPホモログ)は、分子機構の一端を担っていると推定されていた。そこでリン酸化サイトに変異を持たせリン酸化を起こらなくしたが、遅発性組換えは影響を受けなかった。このことは、少なくとも分裂酵母においてはRad26の遅延的なリン酸化は遅発性組換えの発生や損傷記憶の維持には関与していないことを示している。3.損傷から回復した細胞内で遅発性に見られるRad22(RAD52ホモログ:相同組換えの最上流分子)のフォーカス形成が遅発性に見られる組換え頻度の変化とよく対応していることを発見した。これは、遅発性組換えの上流にRad22が存在し、損傷記憶の下流で活性化を受けていることを示唆する結果である。4.前年度に高カバー率遺伝子発現プロファイリング(HiCEP)法を用いてスクリーニングされた、損傷後に分裂を再開した細胞内で転写量が変化し続けている転写産物をクローニングした。クローニング後の機能分類から、ゲノム損傷からの回復後も転写量が変化を続ける転写産物の大部分は代謝経路の遺伝子に由来していることが明らかになった。この結果は転写制御のバランスが損傷記憶と密に関連している可能性を示唆している。これらの結果は、分裂酵母における損傷記憶がエピジェネティックに起こっている可能性と、はじめの損傷の位置と関係なく組換えが起きている可能性を示している。Rad22を損傷記憶の分子マーカーとして用いたことと、損傷修復後長期にわたって転写量が変化する遺伝子の同定は他に例を見ない成果である。私はこれまでに、分裂酵母においてX染照射後に突然変異頻度が上昇し、それが610細胞世代にわたって高い頻度のまま保たれることを明らかにしてきた。これはゲノム損傷によって遺伝的不安定性が誘導され、遅延的に突然変異が誘発された可能性を示唆する。また、今までに行われた遅発性突然変異の研究結果から、この突然変異は非標的変異である可能性が高い。本年度は、その分子機構を解析するための実験系の確立に取り組んだ。本年度に行った研究を次にまとめる。前年度までに用いていた遺伝子重複を利用した組み換え検出マーカーを、修復系因子であるRad51欠損株に導入し、X線により誘導される組み換えがRad51依存的であることを明らかにした。次いで、この遺伝的不安定性がX線によるDNAの切断とその修復によって直接的に誘発されるのか、あるいは損傷箇所からの二次的なシグナルによって非標的変異として誘発されるのかを判別するために、出芽酵母のHOエンドヌクレアーゼを利用した染色体切断系を上記の実験系に組み込んだ。現在、組み換え検出マーカーに対しHO標的配列を重複領域から様々な距離に置き、さらには異なる染色体上に置いた株を作成することに取り組んでいる。この細胞内でHOエンドヌククレアーゼを発現させることで、突然変異誘発がDNA2本鎖切断の直接的な影響なのか、間接的に誘発される組換え系を介したものなのかを区別できる。また、遅発性突然変異の原因としてDNA複製の遅れが示唆されていることから、複製フォークの進行方向に対して組み換え検出マーカー遺伝子の向きが異なる2系統を作製している。この解析からDNA複製の方向や速度の遅れが、組み換え頻度そのものや損傷後に見られる遺伝的不安定性に関与しているかどうかの検討も行う。電離放射線は、それがもたらした損傷の修復後においても、遺伝的不安定性の誘導を介して突然変異を誘発しつづける。これは真核生物に広く保存された現象だと考えられており、とくに高等多細胞動物では、被損傷細胞で惹起される活性酸素産生量の増大によって、損傷を受けた細胞のみならず周辺の非損傷細胞にも遺伝的不安定性が誘導される。それに加え、細胞がエピジェネティックなメカニズムによって損傷を記憶し、その下流で遺伝的不安定性が誘発されるという、活性酸素には依存しない系の存在を示唆する報告が近年増加している。私は、分裂酵母をモデル生物として選び、損傷記憶のエピジェネティックな分子機構の理解を目標に、電離放射線が誘発する遅発性の相同組換えに注目して研究を進めてきた。これまでに、照射で誘導された不安定性はX線量に依存せず約8回の細胞分裂を経るまで持続すること、組換え頻度は線量に依存すること、組換頻度の上昇は複製フォークの進行方向とは大きな相関がないこと、ならびに、組換えはRad51に依存している可能性が高いことを示してきた。平成18年度に行った解析を次にまとめる。1.損傷記憶の持続期間は分裂回数に依存的で、損傷後の温度・時間には依存しないことを明らかにした。2.遅発性の組換えは活性酸素によって起こるものではなく、記憶は核内に存在している可能性が高いことを明らかにした。3.HOエンドヌクレアーゼによる位置特異的DNA二本鎖切断の導入により、損傷が起こった染色体と別の染色体上においても組換頻度の上昇が見られることを明らかにした。

4.GFPタグをつけた修復系の遺伝子産物の損傷後の挙動を観察できる実験系の作製を開始した。現在までに、組換え経路の最上流に位置するRad22(ヒトRad52ホモログ)の活性化の程度が、損傷修復の数世代後までベースラインよりも高いままになっていることが観察されている。5.遺伝子発現プロファイルの比較により、遅発性の組換えがおこる期間に発現量が増大する転写産物を約40、組換頻度がベースラインに戻った後も転写量の変化が持続する転写産物を100以上検出した。電離放射線等によるゲノム損傷は、それが修復されたのちにおいても突然変異頻度を上昇させる。そのためには細胞が「損傷を受けたこと」を記憶しておく系が必要である。我々は、損傷修復から約10世代にわたって組換え頻度を高く保つ分裂酵母をモデル生物とし、組換え変異に注目して遅発性突然変異と損傷記憶の分子機構の解明を目標に研究を行ってきた。平成19年度の研究成果は、次の4点である。1.パルスフィールド電気泳動法と細胞周期解析を利用して、遅発性組換え変異が修復されずに残っている損傷によるものではないことを明らかにした。2.損傷修復後も比較的長期にわたってリン酸化が起こり続けるRad26(ATRIPホモログ)は、分子機構の一端を担っていると推定されていた。そこでリン酸化サイトに変異を持たせリン酸化を起こらなくしたが、遅発性組換えは影響を受けなかった。このことは、少なくとも分裂酵母においてはRad26の遅延的なリン酸化は遅発性組換えの発生や損傷記憶の維持には関与していないことを示している。3.損傷から回復した細胞内で遅発性に見られるRad22(RAD52ホモログ:相同組換えの最上流分子)のフォーカス形成が遅発性に見られる組換え頻度の変化とよく対応していることを発見した。これは、遅発性組換えの上流にRad22が存在し、損傷記憶の下流で活性化を受けていることを示唆する結果である。4.前年度に高カバー率遺伝子発現プロファイリング(HiCEP)法を用いてスクリーニングされた、損傷後に分裂を再開した細胞内で転写量が変化し続けている転写産物をクローニングした。クローニング後の機能分類から、ゲノム損傷からの回復後も転写量が変化を続ける転写産物の大部分は代謝経路の遺伝子に由来していることが明らかになった。この結果は転写制御のバランスが損傷記憶と密に関連している可能性を示唆している。これらの結果は、分裂酵母における損傷記憶がエピジェネティックに起こっている可能性と、はじめの損傷の位置と関係なく組換えが起きている可能性を示している。Rad22を損傷記憶の分子マーカーとして用いたことと、損傷修復後長期にわたって転写量が変化する遺伝子の同定は他に例を見ない成果である。
膵癌治療への実用化を目指した新規核酸化合物のマウスモデルを用いた作用機序の検討

膵癌細胞の葉状仮足に局在し、浸潤・転移に関わるHOXB7とRUVBL1を独自の研究により同定した。HOXB7とRUVBL1はmRNAの状態で葉状仮足に運ばれ、葉状仮足において局所翻訳されることにより、浸潤・転移を亢進することを明らかにした。葉状仮足におけるHOXB7とRUVBL1の局所翻訳を抑制することができれば、膵癌細胞の浸潤を減少させ、遠隔転移を防ぐことができるかもしれない。本研究では、膵癌浸潤転移マウスモデルを用いてHOXB7とRUVBL1をほぼ100%ノックダウンすることのできるRNA干渉の一つであるsmall interfering RNA(siRNA)の効果を確認する。