hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
運動情報と注意に関する比較認知研究

本研究では,運動する複数の刺激に対する注意の向け方がヒトを含めた動物間においてどのように類似しているのか、または異なっているのかを調べた。ヒトや他の動物種で運動情報の体制化が促されるような実験条件でテストをした結果、ハトではこうした条件においても体制化が生じないことが分かった。本研究の結果を、静止図形を用いた知覚体制化に関する先行研究と照らし合わせながら、知覚メカニズムや運動情報処理の生態学的制約について検討した。動物は生存していく上で,環境内の重要な標的(捕食者,獲物,同種他個体など)がもつ運動情報に対して,迅速かつ正確に注意を向けることが必要である。視覚探索課題を用いてヒトとハトを比較した申請者らの先行研究から,個々の刺激の運動情報処理に関しては種間で類似した結果を得た一方で,複数の刺激間の関係性についての認識では顕著な種差を確認した。本研究では,運動する複数の刺激に対する注意の向け方がヒトとハトでどのように異なっているのか,その詳細を明らかにし,こうした運動情報処理の生態学的意義について検討する。静止刺激を用いた知覚的体制化の研究など,本研究と関連する先行研究の再位置づけや体系化,隣接研究領域への新たな視点の提供を行う。運動情報と視覚的注意の関係性に関する生態学的意義を検討するため,3つの実験をハトとヒトで行う。実験1ではBiological Motion(生物学的運動)の知覚を調べる。斉一運動刺激の知覚(先行研究の実験C)の結果と併せて,事物の認識過程における運動情報の知覚的体制化に関する生物学的な要因を考察する。実験2では運動情報の体制化を促す条件の検討として,知覚的体制化を促進すると考えられる実験的操作(刺激呈示領域全体を斉一運動する物体と同期運動させる)を加えた場合に,標的探索の方法がどのように変化するかを調べる。実験3では,「個々の刺激の運動情報のみを手がかりとして利用できる試行」と「複数の刺激間の関係性も手がかりとして利用できる試行」の出現頻度を操作したときに,標的探索の方法がどのように変化するかを調べる。研究の取りまとめとして,先行研究の結果と併せて,運動情報と視覚的注意の関係性に関する生態学的意義について検討する。本研究では,運動する複数の刺激に対する注意の向け方がヒトと他の動物でどのように異なっているのか,その詳細を明らかにし,こうした運動情報処理の生態学的意義について検討した。運動情報の体制化を促す条件に関する検討として、ヒトや他の動物種で体制化が生じる条件でテストをした結果、ハトではこうした条件においても体制化が生じないことが分かった。申請者らによる、静止刺激を用いた知覚的体制化の研究においても、他の動物との比較において、ヒトは全体志向的な情報処理をする傾向が強いことが分かったが、こうした傾向が運動情報が付加された場面においても当てはまることが示された。つまり、実験結果の種差が、実験室の限られた状況だけに当てはまることではなく、各動物種それぞれの生活環境全般において生じていること、認知機能の多様性が示唆されたことを意味しているといえる。研究実績の概要に記載した,実験2を実施した。斉一運動する物体と連動して刺激呈示領域全体を動かすと,ヒトでは,それらが一つのまとまりとして知覚される(e.g., Matsuno & Tomonaga, 2006)。このような操作は,刺激呈示領域全体に注意を向けやすくすると考えられ,刺激呈示領域が静止していた実験Cで知覚的体制化が生じなかったハトでも,体制化が促進される可能性がある。本実験では,以下3種類の試行を行った。(1)妨害刺激が斉一運動し,刺激呈示領域も妨害刺激と同じ方向に連動して動く。(2)妨害刺激が斉一運動し,刺激呈示領域は妨害刺激と異なる方向に動く。(3)個々の妨害刺激は互いに異なる方向に動き,刺激呈示領域はランダムに選ばれた1つの妨害刺激と同じ方向に連動して動く。刺激呈示領域の運動により,ハトにおける斉一運動情報の体制化が促進されるのであれば,(1)における標的探索が最も容易になると予想した。ヒトの場合は,予想通りの結果を得たのに対し,ハトの結果は予想に反し,(3)に比べて(1)の試行で静止した標的の探索が難化した。本実験の結果から,ハトは複数の斉一運動する物体を知覚的に体制化していないことが示唆された。斉一運動する物体と連動して刺激呈示領域全体を動かすことにより,静止した標的の探索が妨害される本実験の結果は,ハトの知覚様式がヒトのそれと異なるものであること,さらには先述した先行研究からチンパンジーのそれとも異なるものであることが分かった。

静止図形を用いた先行研究から,ヒトの全体志向的な情報処理傾向に対して,ハトでは局所志向的な情報処理傾向が示唆されてきた。本実験の結果は,こうした情報処理傾向の違いが,運動する物体の情報処理場面においてもあてはまること,すなわち領域一般的なものであることを示唆するものである。比較認知心理学研究実績の概要に記載した,実験1:BiologicalMotionの知覚(運動情報の体制化に関する生物学的意味の影響)を実施する。先行研究から得られた知見と照らし合わせることで,事物の認識過程における運動情報の知覚的体制化の役割に関して,その生物学的要因の寄与を検討することを目標とする。実験3:出現頻度が運動情報の体制化に与える影響の実施をおこなう。「個々の刺激の運動情報のみを手がかりとして利用できる試行」と「複数の刺激間の関係性も手がかりとして利用できる試行」の出現頻度を操作したときに,標的探索の方法がどのように変化するかを調べる。研究全体の取りまとめとして,申請者の先行研究と実験13の結果から,運動情報と視覚的注意の関係性について,ハトとヒトの生態的な違いと関連づけた議論を行うことで,その生態学的意義を検討する。静止刺激を用いた知覚的体制化の研究との関連を考察する。至近要因の解明に努めてきたヒトを対象にした先行研究に対して,視知覚系の進化の過程という点からの意義づけを目指す。哺乳類・霊長類の脳研究との比較を視野に入れた,鳥類における知覚機能に関連した神経解剖学的研究における成果(Nguyen et al., 2004など)と照らし合わせ,脳機能メカニズムとの関連についても考察する。(1)実験や分析に使用する装置の購入に関して,一部が予定よりも購入が遅くなってしまったこと(2)海外や国内の学会出張,研究打ち合わせが,所属機関の業務の関係等により,出席を見合わせるものがあったこと以上の2つの理由により,当初の予定額よりも初年度の使用分が少なくなった。上記の理由(1)に関して,初年度購入できなかった装置を次年度に購入する予定である。上記の理由(2)に関して,所属機関の業務を事前にきちんと把握することで,次年度は海外や国内の学会出張,研究打ち合わせを効果的におこなうことを予定している。
神経回路の活動と行動の対応付けに基づく連合学習の神経機構の解明

学習と記憶の仕組みを分子レベルで明らかにすることを目的として、線虫C.エレガンスの塩走性に見られる連合学習の機構を調べた。線虫は、塩の濃度勾配上に置かれると餌を経験した塩濃度に向かい、飢餓を経験した塩濃度を避ける。この学習では、記憶された塩濃度と現在の塩濃度の差に基づいてASER味覚神経から後シナプス介在神経へのシナプス伝達効率が変化する(塩濃度走性、Kunitomo et al., Nature Communications 4:2210 (2013))。ASERの後シナプス介在神経を破壊し、塩走性における役割を調べた。その結果、二つの介在神経が異なる条件で進路決定に寄与していることが示唆された。記憶の分子機構の解明についても進捗があった。遺伝学的解析から、ASER神経細胞内のジアシルグリセロール(DAG)シグナル伝達経路の活性が塩走性の極性を制御していることが知られていた。連携研究者らは、ASERのDAGレベルが塩濃度の変化と逆の相関を示すことを明らかにした。この結果は、塩濃度の変化によりASERのDAGレベルが上下し、シナプス伝達効率の変化を介して行動が制御されていること、またASERにおけるDAGレベルの調節機構が塩濃度の記憶の一部を担っていることを示唆する。塩濃度走性の記憶は数時間しか持続しない短期記憶であったが、餌と高い塩濃度を繰り返し経験させると、高塩濃度への走性が10時間程度保持されることがわかった。変異体の解析から、この長期記憶の形成にはAIB介在神経におけるAMPA型グルタミン酸受容体GLR-1の働きが重要であることを示唆する結果が得られた。ナトリウムイオンを細胞外に運び出す微生物型ロドプシンKrokinobacter Rhodopsin 2が線虫の神経活動を光依存的に抑制し、光遺伝学ツールとして使用できることを明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。学習と記憶の仕組みを分子レベルで解明することは、神経科学の重要な課題のひとつである。我々は、線虫の塩濃度と餌の連合学習に必要な神経回路を同定し、その活動が学習の前後でどのように変化するか調べた。その結果、一個の味覚神経から後シナプス介在神経へのシナプス伝達の効率が経験により変化することを見出した。光遺伝学の手法を用いて、この変化が実際に塩走性行動の変化と結びついていることを確かめた。線虫C.エレガンスは、飼育時に餌が十分に与えられていた場合はその塩濃度に向かい、飢餓を経験した場合にはその塩濃度を避けるように行動する。すなわち、線虫の塩走性は、餌の有無と塩濃度とを関連付けて記憶する連合学習である。この学習には味覚神経ASERから塩濃度の情報が入力すれば十分であることがわかっていた。学習を制御する神経回路の動作と行動との関係を明らかにするため、カルシウムイメージングを用いて、ASERとそのポストシナプス介在神経について塩刺激に対する応答と飼育条件による応答様式の変化を調べた。その結果、ASERとAIB介在神経はいずれも塩濃度の低下により脱分極し、飼育時の塩濃度に依存して両神経間のシナプス伝達効率が変化することを見出した。ASERの興奮は飼育塩濃度が高かった場合にはAIBに伝達されたが、飼育塩濃度が低かった場合には伝達されなかった。チャネルロドプシンを用いてASERを刺激する実験から、前者は刺激に応答して方向転換頻度の上昇、後者は抑制を引き起こし、これは塩走性時に観察される方向転換頻度の調節と一致していた。これらの結果は、飼育時の塩濃度に依存したASERからAIBへのシナプス伝達の効率の変化が塩走性行動を変化させていることを示している。研究成果の一部はKunitomo et al., Nature Communications 4:2210 (2013)に発表した。

変異体の解析から、この長期記憶の形成にはAIB介在神経におけるAMPA型グルタミン酸受容体GLR-1の働きが重要であることを示唆する結果が得られた。ナトリウムイオンを細胞外に運び出す微生物型ロドプシンKrokinobacter Rhodopsin 2が線虫の神経活動を光依存的に抑制し、光遺伝学ツールとして使用できることを明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、線虫の塩濃度学習の実験系を用いて、学習と記憶の神経機構・分子機構を解明することを目指している。そのため、まず、塩走性に必要な神経回路を同定し、その動作機構を調べる実験に着手した。味覚の情報処理に関わる神経回路の候補は複数ある。その中から塩濃度学習に特に重要なものを見出し、行動の変化を引き起こす神経機構を明らかにできた。この過程で、飼育塩濃度に依存した行動の逆転(飼育塩濃度が高かったときには濃度勾配を上り、低かったときには勾配を下るような行動の制御)には、今回調べたASER味覚神経からAIB介在神経への情報伝達のみでは十分ではないことも明らかになった。塩濃度学習の機構の全体像を調べる上で、今後の新たな研究課題である。分子機構の解明では、ASER神経におけるジアシルグリセロールシグナル伝達経路の活性が塩濃度の嗜好に関与することが既に知られていた。遺伝学的スクリーニングによって得られた行動変異体の解析により、ホスホリパーゼCイプシロンをコードするplc-1遺伝子がASER神経で働き、AIB介在神経への情報伝達効率の制御に関与していることを明らかにした。一定の環境を求めて移動する行動は、動物で広く観察される。本研究の成果は、それらの神経機構を理解するための基礎的な知見となり、記憶や学習の仕組みの解明に寄与すると考えられる。当初の計画で予定していたモノアミン神経伝達物質による学習の調節機構については、オクトパミン受容体とそれが働く神経細胞の同定を進めている。進捗状況を踏まえ、引き続き線虫の塩濃度学習の実験系を用いて、その分子・神経機構の解明を推進する。(1)塩濃度走性を制御する神経回路の動作機構の解明:線虫は、少なくとも二つの運動制御機構を併用して塩の濃度勾配上を移動する。個体の前進に伴う濃度のゆるやかな時間変化に応じて方向転換の頻度が調節される「ピルエット機構」と、前進に伴って緩やかに進行方向が変化する「風見鶏機構」である。AIB神経は前者の制御に関与している。一方、風見鶏機構による行動の制御にAIBは必要ではなく、ピルエット機構においても、記憶の塩濃度と現在の塩濃度との差によってはAIB以外の介在神経を介して情報が伝達されることが明らかになった。つまり、ASERに入力した塩の刺激は並列する複数の神経回路を通って運動神経に伝達され、塩濃度走性を引き起こす。AIBと並行して働く神経回路を同定し、経験に依存して異なる回路に情報が流れる仕組みを明らかにする。(2)ASERにおけるジアシルグリセロール(DAG)レベルの計測:線虫のDAGシグナル伝達経路は、運動神経においてシナプス小胞の放出を正に制御することが知られている。この経路をASER神経で活性化すると線虫は飼育条件にかかわらず高い塩濃度に向かう。逆にその活性が低いと、低い塩濃度に向かう。
スポーツにおける超短潜時状況下での予測能力の診断・処方システムの開発（国際共同研究強化）

アスリートの優れた運動パフォーマンスは,高い身体能力に加え,優れた情報処理能力(情報収集,状況判断,予測,運動命令の企画・修正:中枢機能)によって支えられている.特に,野球やテニスなど超短潜時で行われるスポーツでは,神経伝達によって不可避に生じる時間的遅延を補償するための予測能力が必要となる.本研究は主に打球運動中の視線行動から優れたパフォーマンスを支える予測的制御の解明を行うものである.昨年度は,ヴァーチャルリアリティ(VR)環境下において,野球の打者の視線行動を計測し,視覚パラメータ(注視誤差や頭部-ボール位置関係)とタイミング精度の関係を検討した.また,得られた知見を基に視野制限トレーニングの効果について検証した.本年度は,昨年度までの野球の打球運動とは異なり,バウンドを伴うテニスの視線行動について調査した.従来からバウンドを伴う打球運動では,ボールがバウンドする前にバウンド位置に予測的に視線を先回りさせる予測的サッケードが生じることが報告されてきた.しかし,3次元空間上での正確な予測的サッケードの位置は不明であった.VR空間を利用した本研究の結果から,予測的サッケードは,バウンド位置よりもさらに将来の位置(ボールが跳ね上がる位置)に向けられることが明らかになった.さらに,視野を短潜時で暗転させるストロボトレーニングを行ったところ,予測的サッケードの獲得が促進された.一方で,少なくとも2日間程度の短期間では,ストロボを伴うトレーニングと伴わないトレーニングで打撃パフォーマンスに明確な差異は認められなかった.内定年度:2016スポーツにおける優れたパフォーマンス発揮には,高い身体能力(筋力や持久力:末梢機能)に加え,高い情報処理能力(情報収集,状況判断,予測,運動命令の企画・修正:中枢機能)が必要である.特に,野球や卓球など超短潜時で行われるスポーツでは,予測能力が重要な情報処理能力として注目されてきた.これまでの打球運動に関する予測研究では,熟練打者と未熟練打者の明確な違いとして,高い運動観察力(相手の動作のわずかな違いを見分けることで,将来起こり得る事象を正確に予測する能力)および飛球に対する視線行動(予測的サッカード)の違いが明らかにされてきた.一方で,その有益な知見を現場に活かすまでには至っていないという現状がある.そこで,本国際共同研究では,予測能力に焦点をあて,【A】バーチャルリアリティ(VR)環境における熟練者の予測的視線行動の分析,【B】運動シミュレーションに基づく予測能力の評価方法の確立(診断),【C】予測能力を促進するトレーニングメソッドの確立(処方)を行うとともに,【D】それらを統合した予測能力の診断・処方システムの開発を行う.この目的を達成するために,本年度は,打球場面を再現したVRおよびVR下で視線解析できる環境の構築に取り組んだ.VRで実験する前段階として,オランダのプロ野球選手を対象に,打撃中の投手に対する視線行動を調査した.また,熟練打者の視線行動を打者に4週間学習させ,その前後での視線行動および打撃パフォーマンスの変化について分析した.その結果,視線行動の矯正が打撃パフォーマンスの向上に有益である可能性が示された.今後は,VR環境を構築し,VR環境と現実場面での視線行動の相違,VR環境(環境を自由に操作できる)を活かした新たなトレーニング方法の開発を行っていく予定である.本助成による研究は開始したばかりではあるが,本年度は来年度以降に予定しているVR環境下で視線計測の妥当性を検討するために,実環境での視線計測データを取得できた.また,予測能力に焦点をあてた実験の実施,および診断・処方システムの開発の基礎となるVR環境が概ね完成した.そのため,評価をおおむね順調に進展しているとした.野球やテニスなど,超短潜時の打球運動には,知覚-運動制御の効率化が重要である.これまでの研究では,ボールに対する視線行動や,部分的な環境情報(相手動作やボールの初期軌跡)に基づく予測能力が重要であることが示されてきた.そこで本年度は,野球およびテニスのヴァーチャルリアリティ(VR)を作成し,主にボールに対する視線行動に関する研究を行った.先行研究では,エリート選手と中級者・未熟練者の視線の比較により,優れた打球運動を支えるユニークな視線行動(例えば,予測的サッカードや頭部追跡方略)が明らかにされてきた.しかし,このような視線行動が打球運動の良否に貢献するかどうかを明確にするためには,個人間比較ではなく,個人内のパフォーマンス変動と視線行動の関係を明らかにする必要がある.まず,プロ野球選手と中級者を対象に,VR下で野球打撃を行わせ,個人内の視線行動とタイミングの変動の関係を検討した.結果,タイミングの変動は,眼や頭の方向と関係があり,特に,頭部の方向がボールに向いていることが重要であることが示された.よって,「ボールから眼を離すな」という一般的な指導とは異なり,頭がボールに向いている(ボールから頭が離れない)ことが優れた打撃に重要となる可能性が示唆された.次に,この結果に基づき,頭部方向がボールに向くように,VR内で視野範囲を制限する視野制限トレーニングをテニス初級者に行わせ,頭部追跡や打球パフォーマンス向上に有益であるか検討した.結果,視野制限下では頭部追跡が改善されたが,トレーニング後に視野制限を除外すると改善効果が消失した.また,予測能力に影響する運動シミュレーション(自己の運動システムで他者の運動を予測する機構)を向上させる方法として,同時模倣運動の効果について検討した.

結果,予測能力が低い者では,予測能力の改善が認められた.打球運動を実験統制下で柔軟に検証可能なVR環境が作成できたこと,これにより,これまでの視線研究では困難であった個人内変動の検討から打球運動に寄与する要因を明らかにできたこと,予測能力に関して,打球運動を用いた検討ではないが,運動シミュレーションが予測に重要であることを行動レベルで示せたこと,より有益な予測能力を向上させる方法を提案できたことから,概ね順調に進んでいると判断した.アスリートの優れた運動パフォーマンスは,高い身体能力に加え,優れた情報処理能力(情報収集,状況判断,予測,運動命令の企画・修正:中枢機能)によって支えられている.特に,野球やテニスなど超短潜時で行われるスポーツでは,神経伝達によって不可避に生じる時間的遅延を補償するための予測能力が必要となる.本研究は主に打球運動中の視線行動から優れたパフォーマンスを支える予測的制御の解明を行うものである.昨年度は,ヴァーチャルリアリティ(VR)環境下において,野球の打者の視線行動を計測し,視覚パラメータ(注視誤差や頭部-ボール位置関係)とタイミング精度の関係を検討した.また,得られた知見を基に視野制限トレーニングの効果について検証した.本年度は,昨年度までの野球の打球運動とは異なり,バウンドを伴うテニスの視線行動について調査した.従来からバウンドを伴う打球運動では,ボールがバウンドする前にバウンド位置に予測的に視線を先回りさせる予測的サッケードが生じることが報告されてきた.しかし,3次元空間上での正確な予測的サッケードの位置は不明であった.VR空間を利用した本研究の結果から,予測的サッケードは,バウンド位置よりもさらに将来の位置(ボールが跳ね上がる位置)に向けられることが明らかになった.さらに,視野を短潜時で暗転させるストロボトレーニングを行ったところ,予測的サッケードの獲得が促進された.一方で,少なくとも2日間程度の短期間では,ストロボを伴うトレーニングと伴わないトレーニングで打撃パフォーマンスに明確な差異は認められなかった.本年度は,構築したVR環境の妥当性の評価として,VR環境と実環境での視線行動の評価, VR環境下における打球運動時の熟練者の視線行動の計測を行う.また,国際共同研究者であるDavid Mann氏の研究知見に基づき,予測的視線行動を促進する新たなトレーニング方法をVR環境で構築し,その有効性について調査する予定である.VRでは,実環境では不可能な環境を作り出すことができる.最新の研究知見では,このようなVR下でのトレーニングが,実際の練習を超えた効果を持つことが報告されている.そのため,これまでの研究で明らかになった超短潜時下での打球運動に影響する知覚-運動制御要因(頭部追跡,運動シミュレーション,抑制による運動修正)を取り上げ,新たなトレーニング方法を開発し,その効果を検証する.
生化学ネットワーク記述計算言語の意味論-局所性と因果律の解明-

RNA転写伸張のmechano-chemicalパスウェーを確率プロセス計算の一種であるrule based kappa計算のsyntaxとsemanticsの両側面から分析した。離散確率モデルを伸張複合体のκ記述から導かれる化学マスター方程式によって構成し、定常状態の分析を詳細釣り合いをチェックするアルゴリズムを用いて行った。特にモデル抽象化と準定常状態近似の随伴性を示した。さらにこのパスウェーとMichaelis-Menten酵素反応との関連を介し自由エネルギーに基づく伸張の意味を与えた。研究テーマのひとつ"kappa計算の意味論としての化学マスター方程式"に取り組んだ。化学反応で知られている非決定論的な確率離散モデルであり、時間発展を定式化する化学マスター方程式を、stochasticなプロセス計算の意味論として再構成・定式化することを試みている。今年度は、具体例として、ヌクレオチドや核酸の間のリン酸結合や水素結合やWatson-Crick相補性を基本単位とする確率的な相互作用をからなる"RNA分子折りたたみ構造"のためのパスウェーをkappa計算によりモデリングをした。この計算言語の記述によって規定される時間発展を与える化学マスター方程式を意味論として構成している。特に1次化学反応からなるこのパスウェーの方程式が定める平均、分散が、反応速度からなる行列の固有値で特徴づけられいることを確かめている。生化学的にコンパクトな折りたたみ構造の遷移状態の計算論的根拠を、構成された意味論のある不変性で特徴付けるため、rule refinement/abstractionの対をモデルの中での随伴性によって捉えようと準備中である。このために今後必要な展開として、このパスウェーを構成するネットワークトポロジーから定性的性質を抽出できるFeinbergの化学反応ネットワーク理論を組み込むことが手掛かりになるであろう。このためには、化学反応のもう1つのモデルである決定論的な連続反応速度方程式意味論との関連を、この具体的パスウェーの中で明らかにする必要がある。研究テーマの一つのstochasticな因果律の解明のため、RNAポリメラーゼの転写伸長制御のメカニズムを、kappa計算による統語論とその意味論としての化学マスター方程式を構成することによりモデル化することを試みている。RNA伸長は、転写伸長複合体(TEC)のサイト上のコンパクトな相互作用により記述できるため、確率プロセス計算を用い捉えられることができ、生成消滅する化学種に対するマスター方程式が構成できる。様々な、ヴァリエーションの生化学的な伸長パスウェーが知られ提案されているが、Rule basedな言語の枠組みを用いると、その中には、モデル抽象化とモデル精錬化の関連にあるものがあり、ある種の随伴性を満たすことがかってきた。さらに、それらのある抽象化は、化学マスター方程式で知られているquasi-steady-state近似で得られるものであることが分かってきた。これらを通じて伸長パスウェーの熱力学的意味を、上で構成したマスター方程式やstochastic petri netのグラフ構造から定まる定常状態の存在やマルコフ連鎖の吸収性への特徴付けに還元することができた。さらにより動的な、非平衡状態や、転写伸長制御の後退(back tracking)や停止(pausing)をとらえるためには、自由エネルギーをどのように計算モデルに取り入れるかが必要となり考察中である。RNA転写伸張(transcription elongation)はBrownianラチェット機構とヌクレオチド化学反応からなるmechano-chemicalな相互作用である。このためのmechano-chemicalパスウェーを確率プロセス計算としてのRule Based kappaを用いエージェント間の相互作用を計算とみなしながらsyntaxとsemantics両方向から分析した。このパスウェーがヌクレオチドと伸張複合体(TEC)の局所的なsite間の相互作用として記述できることからruleのコンパクトさが保証され、きめ細かいものから粗い記述を一様に得るruleの抽象化を可能にした。この記述の離散的確率的意味論として(化学反応から得られるKolmogorov方程式の一種である)化学マスター方程式を構成した。この方程式が定めるMarkov過程の定常状態を、詳細釣り合いをチェックする化学者に用いられるアルゴリムWegscheider conditionを用いて行った。さらに上で得られたrule抽象の妥当性を、(化学反応の速度に関するある仮定のもとでの)準定常状態近似(QSSA)が随伴(adjoint)な対応を与えることから示した。一方、この確率モデルに対する熱力学的解釈もBoltzmann分布によって与えることができた。転写伸張を構成する主要なパスウェーがMichaelis-Menten型酵素反応とみなせることから、様々な形態をとるエージェントの間の自由エネルギー分布との対応にによって与えられた。十分なエフォートがとれなかった。成果発表や論文投稿が遅れている。情報論理学今年度までの研究実績を至急投稿するとともに、より一般的に、生物学的な具体例によらない当研究テーマの考察を、化学反応ネットワーク理論を足がかりに進める。さらに手つかずの2つの研究テーマ、生物制御構造でのfeed back、Master方程式の化学Langevin方程式近似の計算論的意味の考察を始める。十分なエプォートがとれなかった。成果発表や論文投稿準備が遅れている。計画していた旅費を執行できなかったため。研究実績を完成、投稿するために、化学反応ネットワークを用いた不変量、不変性質の研究を進める。

また具体例を通じて今年度明らかになってきたkappa計算言語のcompact性とagilityを足がかりに、研究テーマ"stochasticな因果律(causality)"を始める。次年度(最終年度)に集中的に成果発表(海外旅費)を行う。現在投稿準備中の論文をさらに国際会議発表にあたえ、関連研究者との研究打ち合わせを行なう。計画していた設備備品(PC)を購入しなかったため。計画していた旅費を執行できなかったため。現在投稿準備中の国際会議発表に当てる。さらにそれを利用して、関連研究者との研究打ち合わせを行う。
肝癌におけるマルチキナーゼ阻害剤のエピジェネティックな耐性機序の検討

エピジェネティクスはDNA塩基配列の変化を伴わない遺伝子発現の制御機構で、その異常は発癌に密接に関与するともに、抗癌剤耐性獲得にも関与する可能性が報告されており癌治療のターゲットとして注目される。本研究ではヒストンをメチル化することで標的遺伝子の発現を抑制して発癌に関与するEZH1/2というタンパクに着目し、肝癌におけるEZH1/2阻害剤の有用性について検証する。また肝癌の既存治療薬の投与によるヒストンメチル化状態の変化を検証することで薬剤耐性への関与の可能性を探り、EZH1/2阻害剤と既存治療薬の併用による肝細胞癌の新たな治療戦略を展開することを目的としている。
口腔扁平上皮癌におけるリンパ管新生因子VEGF-C局在の免疫走査電顕法による解析

口腔扁平上皮癌においてリンパ管を経由する最初の転移巣である所属リンパ節転移は、病期と治療法の決定にとって最も重要な予後決定因子である。今回、1992年から2001年までの10年間に鹿児島大学病院口腔外科で治療を行った110例の口腔扁平上皮癌の生検病理標本を用いて、リンパ管マーカーであるD2-40を用いたリンパ管密度(LVD)と血管内皮細胞マーカーであるCD-105を用いた微小血管密度(MVD)を計測した。また、リンパ管新生因子VEGF-Cの腫瘍内発現とそのレセプターFlt-4の発現について免疫組織学的検索を行い、臨床病理学的因子や生存率との関連について検討を加えた。その結果、LVDはT分類、所属リンパ節転移、腫瘍浸潤様式と有意な相関が認められた。また、MVDおよびFlt-4陽性腫瘍細胞密度は所属リンパ節転移、腫瘍浸潤様式と有意な相関が認められた。また、VEGF-Cの腫瘍組織での発現は、T分類と有意な関連が認められた6さらに、LVDとMVDが高度なものは、予後不良であった。これらの結果から、口腔扁平上皮癌におけるD2-40による腫瘍性リンパ管密度(LVD)は所属リンパ節転移や生存率と最も関連しており、MVDやVEGF-Cより有用な指標であることが明らかとなった。今後、D2-40抗体による腫瘍性リンパ管密度(LVD)を病期や治療方針の決定の指標として活用できる可能性が示唆された。口腔扁平上皮癌において所属リンパ節転移は、その予後を左右する重要な因子である。舌癌をはじめとする口腔扁平上皮癌は、その発生母地である舌などの口腔軟組織がリンパ管やリンパ流に富むために、比較的早期から所属リンパ節に転移しやすい。今回、所属リンパ節に病理組織学的に転移を認めた口腔扁平上皮癌24例の生検標本を用いて、細胞増殖能マーカーのKi-67、血管内皮細胞成長因子のVEGF-C、腫瘍血管内皮細胞マーカーのCD105(Endoglin)、およびリンパ管内皮細胞のマーカーのD2-40を用いて、免疫組織学的検索を行った。その結果、口腔扁平上皮癌組織におけるKi-67およびCD105の発現と所属リンパ節転移との関連性は認められなかった。一方、口腔扁平上皮癌組織におけるVEGF-Cの発現と所属リンパ節転移は、強い関連性が認められた。また、口腔扁平上皮癌組織においてD2-40陽性のリンパ管数と所属リンパ節転移は、強い関連性が認められた。このことより、生検時の口腔扁平上皮癌組織におけるVEGF-CとD2-40の陽性所見は、所属リンパ節転移を予測する重要なマーカーとなりうることが示唆された。今後、さらに検索症例数を増やすとともにin situ hybridization法を用いた遺伝子レベルでの解析ならびに免疫走査電子顕微鏡によるこれらのマーカーの細胞内局在の検索を行い、口腔扁平上皮癌細胞のリンパ管から所属リンパ節への転移巣の形成過程を明らかにしていく予定である。口腔扁平上皮癌におけるリンパ系を介した所属リンパ節転移は、病気の進行における主な予後左右因子であり治療の指標でもある。今回の研究において腫瘍内リンパ管新生が口腔扁平上皮癌における所属リンパ節転移のリスクと関連するかを明らかにするために所属リンパ節に病組織学的転移を認めた口腔扁平上皮癌30例の生検標本を用いてリンパ管マーカーであるD2-40、腫瘍血管内皮細胞マーカーのCD105、血管内皮細胞成長因子のVEGF-C、細胞増殖マーカーのKi-67を用いて免疫組織学的検索を行った。その結果、リンパ管は腫瘍内に比べ腫瘍周囲において有意に数が多く、大きいことがわかった。また腫瘍内や腫瘍周囲のリンパ管は所属リンパ節転移のある口腔扁平上皮癌症例に有意に高かった。一方、口腔扁平上皮癌組織におけるVEGF-Cの発現と所属リンパ節転移は強い関連性が認められた。

このことより、口腔扁平上皮癌組織におけるVEGF-CとD2-40の陽性所見は所属リンパ節転移を予測する重要なマーカーとなりうることが示唆された。口腔扁平上皮癌における悪性度と予後の評価においてリンパ管数と毛細血管数は非常に重要な指標である。今回口腔扁平上皮癌110例の手術時標本を用いてリンパ管マーカーであるD2-40,腫瘍血管内皮細胞マーカーのCD105、血管内皮細胞成長因子であるVEGF-Cを用いて免疫組織化学的検索を行った。その結果、リンパ管数はVEGF-Cの発現の強い腫瘍組織内において非常に増加していた。また、腫瘍内や腫瘍周囲のリンパ管は、所属リンパ節転移のある口腔扁平上皮癌症例において有意に増加していた。一方、VEGF-Cの発現は、腫瘍の増大と相関が認められた。予後においては、リンパ管数と腫瘍血管の数が多いほど、またVEGF-C発現が強いほど生存率は低い傾向が認められた。このことより口腔扁平上皮癌の腫瘍組織におけるVEGF-CとD2-40に陽性を示す腫瘍組織内のリンパ管数は、所属リンパ節転移を予測する因子となりうる可能性が示唆された。
合成ポリマーアレイを用いた神経幹細胞自己複製ニッチの分子基盤確立

本研究課題は合成ポリマーアレイと蛍光イメージングによる神経幹細胞自己複製評価という斬新な方法を用いたスクリーニング系で、神経幹細胞自己複製ニッチを機能的にミミックするポリマーを得ることを手掛かりとして、神経幹細胞の自己複製の分子基盤を明らかにする目的で実施された。本研究により、神経幹細胞の自己複製に必要なFGF2非添加時においても自己複製能を維持させるポリマーPA518と、そのような機能を有しない対照ポリマーPA417を得た。またPA518特異的結合蛋白質として6種類の分子量のバンドを同定した。これにより今後質量分析による蛋白質同定および神経幹細胞自己複製ニッチ解明への展開が可能となった。神経幹細胞の自己複製機構の分子基盤解明は脳の形成や機能の理解に重要である。その解明には神経幹細胞が自己複製する微小環境(ニッチ)の分子的説明が不可欠であるが、未だ不明確な点が多い。本研究では従来の遺伝子発現プロファイリング等がカバーできない新たなアプローチとして合成ポリマー上で神経幹細胞を自己複製させる斬新な手法でその解決にあたることとした。これまでに海外共同研究者と、数百種類の合成ポリマーをスポットしたアレイスライド上に神経幹細胞を培養して未分化マーカー等を蛍光イメージングする自己複製評価系を確立し、神経幹細胞自己複製ニッチをミミックするポリマー(コード名PA518)を得ている。これを踏まえて本年度末までに得た実績は以下の通りである。PA518が神経幹細胞に対してFGF2非添加でも自己複製能を維持させることを確認するため「二次neurosphere形成アッセイ」で評価した。胎生14.5日目のマウス終脳から調製した培養神経幹細胞画分を、従来の培養皿あるいはPA518コート培養皿に播種し24時間FGF2非添加処理後に二次neurosphere形成を行ったところ、後者の形成が有意に高かった。PA518上でFGF2非添加処理した神経幹細胞が多分化能を有するかどうかも重要である。FGF2非添加処理72時間後に一次neurosphereを形成した細胞を、FGF2非添加で5日間培養してTuj1、GFAP、O4に対して免疫染色した。それぞれ陽性細胞が検出されたことからニューロン、アストロサイト、オリゴデンドロサイトへの多分化能が確認された。PA518結合蛋白質の同定のためには適切な対照ポリマーを得ておくことが必要である。合成ポリマーアレイスライド上に培養神経幹細胞画分を播種しFGF非添加培養後に未分化マーカー発現が低下したポリマーについて、細胞接着性が正常に見られるものを絞り込み、対照ポリマーとしてPA417を同定した。これによりポリマー結合性蛋白質の質量分析の準備が整った。数百種類の合成ポリマーをスポットしたアレイスライド上に神経幹細胞を培養して未分化マーカー等を蛍光イメージングする自己複製評価系という斬新な手法で得られたヒットポリマーによる神経幹細胞自己複製効果が確固たるものになり、またこのポリマーに結合する蛋白質の電気泳動と銀染色、さらにはその先の質量分析に円滑につなげるための対照ポリマーの同定も行われたため。中枢神経系の発生と再生の理解には神経幹細胞が自己複製する微小環境(ニッチ)の分子的説明が不可欠である。本研究は海外研究協力者と開発した斬新なアプローチ、すなわち多種類の合成ポリマー群をスポットしたアレイスライドと蛍光イメージングによる自己複製評価系で、ニッチ擬態ポリマーを同定することを軸としてその解決にあたった。前年度までに数百種類の合成ポリマーをスポットしたアレイスライド上にマウス神経幹細胞を培養して未分化マーカー等を蛍光イメージングする系で神経幹細胞ニッチ擬態ポリマーPA518を得たので、スケールアップしてPA518上でマウス神経幹細胞を培養して、PA518に結合する分子を回収し、その同定を試みた。その際、対照となるポリマー上でも同様に神経幹細胞を培養して、非特異的に結合する分子を回収することで比較検討が可能となるが、前年度に絞り込んだ対照ポリマーPA531が予想外なことに、スケールアップした実験では細胞接着性を再現できず、その確認と再度の試行に時間を要することとなった。そこで新たにスケールアップレベルでの対照ポリマーを探索することとし、海外研究協力者と挙げた5種類の対照候補ポリマーからPA417を選定することができた。PA518とPA417のスケールアップレベルでのマウス神経幹細胞自己複製支持能力解析ではPA518の高い能力が再現された。関連して中枢神経系の腫瘍であるグリオーマの幹細胞についても、上述の合成ポリマーアレイスと蛍光イメージング評価系によって、前年度までにニッチ擬態ポリマーPU10を選定しPU10結合蛋白を同定している。平成28年度にはその同定した蛋白である鉄輸送分子トランスフェリンを手掛かりとして、グリオーマ幹細胞でポルフィリン鉄錯体であるヘムの前駆体プロトポルフィリンIXの細胞内レベルが有意に低いことを見出し、中枢神経系の腫瘍幹細胞の特性の一つとして示唆することができた。現在までに研究代表者は海外研究協力者と開発した斬新なアプローチ、すなわち数百種類の合成ポリマー群をスポットしたアレイスライドと蛍光イメージングによる自己複製評価系で、ニッチ擬態ポリマーPA518を同定することができたが、スケールアップしてPA518上でマウス神経幹細胞を培養してPA518結合分子を回収・同定しようとした際に、対照としてこれまでに同定したポリマーPA531上で対照分子を回収して比較検討しようとしたところ予想外なことにPA531がスケールアップした実験では細胞接着性を再現できず、対照となりえなかった。これにより予定していたPA518結合分子同定実験に遅延を来した。

なお、海外研究協力者と共同で再度対照ポリマーの検討を行い、PA417を選定することができた。PA518とPA417のスケールアップレベルでのマウス神経幹細胞自己複製支持能力解析ではPA518の高い能力が再現されたことから、次年度以降の研究展開につなげる見通しができた。また研究代表者の当初予想以上の業務多忙も研究遅延の一因であったが平成29年度には本研究課題の目的達成のための研究展開を実施することが可能な状況になった。神経幹細胞の微小環境(ニッチ)の分子基盤確立による神経幹細胞の自己複製機構解明に挑んだ。これまでに合成ポリマーアレイスライドと蛍光解析による自己複製評価系を海外研究協力者と開発して、神経幹細胞ニッチの機能を有するポリマーを同定することで研究を進めた。376種類の合成ポリマーをスポットしたスライド上にマウス胎仔終脳由来の神経幹細胞を培養して未分化マーカー等を蛍光解析し、神経幹細胞に未分化性を維持させる神経幹細胞ニッチ擬態ポリマーPA518および対照となる未分化性に寄与しないポリマーPA531を得て、PA518ポリマーに特異的に結合する蛋白質の回収実験に着手した。予想外にもスケールアップしてディッシュにコートしたPA531ポリマーが細胞接着性を示さなくなり、再度探索して対照ポリマーPA417を選定するまでに時間を要し、PA518ポリマー結合蛋白質の回収実験が今年度にずれ込んだ。今年度はPA518とPA417をスケールアップしてコートしたディッシュの上に、胎生14.5日目のマウス終脳細胞をFGF2存在下で4日培養して純度を上げた神経幹細胞を播種して1日培養し、ポリマー結合蛋白質の回収実験を行った。ポリマー特異的結合蛋白質の収量を増やす一方、非特異的結合蛋白質を軽減するために、細胞を剥がす条件検討を行った。細胞が十分剥がれるトリプシン反応条件で処理した神経幹細胞培養後のポリマーコートディッシュに結合した蛋白質をSDSポリアクリルアミド電気泳動(SDS-PAGE)サンプルバッファーで回収し、SDS-PAGEを実施してゲルを銀染色した。その結果、PA518特異的な分子量25kD以下の6種類の分子量の蛋白質の存在を示すバンドを同定することができた。同様の実験を繰り返し、類似分子量を示す6種類の蛋白質の存在を確認することができた。これにより今後質量分析による蛋白質同定をはじめとする神経幹細胞自己複製ニッチ解明へと展開が可能となった。本研究課題は合成ポリマーアレイと蛍光イメージングによる神経幹細胞自己複製評価という斬新な方法を用いたスクリーニング系で、神経幹細胞自己複製ニッチを機能的にミミックするポリマーを得ることを手掛かりとして、神経幹細胞の自己複製の分子基盤を明らかにする目的で実施された。本研究により、神経幹細胞の自己複製に必要なFGF2非添加時においても自己複製能を維持させるポリマーPA518と、そのような機能を有しない対照ポリマーPA417を得た。またPA518特異的結合蛋白質として6種類の分子量のバンドを同定した。
呼吸介助とシルベスター法が高齢者の身体と心理に及ぼす効果の検証

本研究は、呼吸介助およびシルベスター法を用いた呼吸法を実施することが、高齢者の呼吸機能・循環機能に及ぼす影響を明らかにし、これらの方法がリラクセーション効果をもたらすのかについて検証した。第1段階では、健康な高齢女性20名(68.9±4.6歳)を対象に、呼吸介助とシルベスター法を行い、これらの手技を行っても循環動態を大きく変化させず、安全に実施できることが明らかとなった。第2段階では、前述のうち14名(69.9±3.6歳)を対象に、呼吸介助とシルベスター法を用いた深呼吸法を行い、安静のみの対照群と比較することで、リラクセーション効果を検討した。生理的指標では個人差が大きくその効果を明確にするには至らなかったが、対象者の主観的な意見では、気持ちの良さが表現され、総合的に評価すると、呼吸介助およびシルベスター法の実施が高齢者に対してリラクセーション効果をもつ可能性が示唆された。呼吸介助やシルベスター法は,呼吸理学療法で用いられる手技であり,どちらの手技も,主に慢性閉塞性肺疾患等の疾患をもった人々に行われている。そして,これらの手技は,先行研究により換気を促すことが明らかとなっている。換気を促すことにより,リラクセーション効果が期待でき,対象者自身が呼吸に意識を向けることにつながるのではないかと考えた。そこで,呼吸介助およびシルベスター法を高齢者に適応し,生理的測定指標,心理的測定指標からその効果を明らかすることを目的に本研究を行った。対象は,65歳から75歳までの前期高齢女性20名である。測定は,平常呼吸,自発的深呼吸,呼吸介助,シルベスター法の4つの条件設定を行い,測定指標(換気指標,血圧,脈拍)の変化をみた。また,主観的な指標として,呼吸介助とシルベスター法に対する評価質問紙,POMS (Profile of Moodstates : POMS)短縮版を測定した。倫理的配慮として,研究対象者に口頭及び文書で研究の目的や概要等を十分説明し,研究の趣旨が理解された後,文書により同意を得た。まだ,測定中に身体状態に負担がないか,測定前後で体調の変化がないかを十分観察した。その結果,リラクセーション効果を測定する指標として,POMS短縮版を用いたが,高齢者ではその指標による変化はとらえにくく,明かな変化を認めなかった。現在,リラクゼーション効果を測定する指標として,高齢者の負担になりにくく,その効果を鋭敏にとらえられる別の測定指標を検討中である。呼吸介助およびシルベスター法は、呼吸を効果的に行うための方法であり、先行研究により換気を促すことが明らかとなっている。また、20歳代女性にこれらの手技を行った先行研究では、リラクセーション効果が示唆される報告もなされている。本研究は、呼吸介助およびシルベスター法の実施が高齢者に対してリラクセーション効果をもたらすのかについて、生理的測定指標と心理的測定指標から検証するものである。今年度は、昨年度から継続して測定が可能であった65歳から77歳までの高齢女性14名を対象に、呼吸介助とシルベスター法を組み入れた呼吸法として、(1)呼吸介助を用いた胸式深呼吸、(2)シルベスター法を用いた上肢の運動を取り入れた深呼吸、(3)腹式深呼吸を行い、安静のみの対照群と比較することで、リラクセーション効果を検討した。その結果、生理的測定指標では、対照群と比較して呼吸伝実施時に血圧値で変化がみられた。心拍変動解析では、個人により傾向は異なり、一定した傾向はみられなかった。また、対象者の意見では、呼吸法を実施することで、気持ちの良さを表現されることが多かったが、心理的測定指標として用いたSTAIでは、明らかな変化がとらえられなかった。本研究を通じて、呼吸に注意を向ける簡単な深呼吸法を組み合わせることにより、対象者の主観的な意見では、気持ちの良さが表現されたが、測定指標からその効果を明確にするには至らなかった。しかし、2年間にわたり呼吸に関する研究に参加することで、ふだん注意を向けない呼吸に意識を向けることの重要性について、認識が高まったと考えられる。今後も引き続き検討を重ねていくことが必要であると考える。
進行消化器癌に対する免疫遺伝子治療と自殺遺伝子治療の併用療法の確立

進行消化器癌に対する遺伝子治療を臨床応用可能とする目的で,免疫遺伝子治療と自殺遺伝子治療を併用する基礎的研究を行い,将来の臨床応用の際に注意を払うべき問題点について検討した.同系マウスモデルを用いて大腸菌由来cytosine deaminase(CD)発現アデノウイルスベクター(AdCD)とインターロイキン2発現アデノウイルスベクター(AdmIL-2)の併用による治療効果を検討した.マウス大腸癌皮下腫瘍モデルを用いて,AdCD,AdmIL-2を腫瘍内注入した後5-fluorocytosine(5-FC)を腹腔内投与した結果,2×10^8pfuのAdCDと1×10^6pfuのAdmIL-2の併用によって治療したマウスが2×10^8pfuのAdCDの単独治療に比べて生存期間が有意に延長した(p<0.01).さらに,これらのマウスの40%で腫瘍が完全に退縮し,治療14日目に誘導した脾細胞の親株腫瘍に対する細胞傷害性Tリンパ球活性が生存率とよく相関した.Coldtarget competition assayでこの反応が親株腫瘍細胞特異的であることが判明した.消化器癌の遺伝子治療の臨床応用として,アデノウイルスベクターによるCD/5-FCの自殺遺伝子とIL-2を用いた免疫遺伝子の併用治療は期待できることが判明した.また,ヒトへの臨床応用に際し,併用療法におけるサイトカインの発現量の違いにより治療効果に違いが生じる可能性も示唆され,今後のさらなる検討が必要である.平成10年度の研究から,以下の実績を得た.さらに,CsClを用いた2段階濃縮法を用いて,それぞれのAdの感染力価を10^<11>Pfu/mlにまで高めることができた.2.組み換えadenoviral vectorのin vitroでの発現大腸癌細胞株CT26にAdmIL-2を感染させた結果,MOI(重複感染率)依存性にIL-2を産生し,MOIが1でも2.55ng/mlの産生を得ることができた.また,AdmIL-2とAdCDを重複感染させてもIL-2の産生に影饗を及ぼすことはなかった.以上の研究実績は当該年度予定を達成している.進行消化器癌に対する遺伝子治療を臨床応用可能とする目的で,免疫遺伝子治療と自殺遺伝子治療を併用する基礎的研究を行い,将来の臨床応用の際に注意を払うべき問題点について検討した.同系マウスモデルを用いて大腸菌由来cytosine deaminase(CD)発現アデノウイルスベクター(AdCD)とインターロイキン2発現アデノウイルスベクター(AdmIL-2)の併用による治療効果を検討した.マウス大腸癌皮下腫瘍モデルを用いて,AdCD,AdmIL-2を腫瘍内注入した後5-fluorocytosine(5-FC)を腹腔内投与した結果,2×10^8pfuのAdCDと1×10^6pfuのAdmIL-2の併用によって治療したマウスが2×10^8pfuのAdCDの単独治療に比べて生存期間が有意に延長した(p<0.01).さらに,これらのマウスの40%で腫瘍が完全に退縮し,治療14日目に誘導した脾細胞の親株腫瘍に対する細胞傷害性Tリンパ球活性が生存率とよく相関した.Coldtarget competition assayでこの反応が親株腫瘍細胞特異的であることが判明した.消化器癌の遺伝子治療の臨床応用として,アデノウイルスベクターによるCD/5-FCの自殺遺伝子とIL-2を用いた免疫遺伝子の併用治療は期待できることが判明した.また,ヒトへの臨床応用に際し,併用療法におけるサイトカインの発現量の違いにより治療効果に違いが生じる可能性も示唆され,今後のさらなる検討が必要である.平成11年度の研究から以下の実績を得た。すべての群に対して5-Fluorocytosine(5-FC)500mg/kg/bodyを7日間連続で腹腔内投与すると、Group4とGrpup5のマウスは最終的には全て腫瘍死した.low doseのAdmIL-2(5×10^5pfu)の併用では生存期間の延長には寄与したが、その効果は一過性であった.それとは異なり、1×10^6pfuのAdmIL-2を併用した治療群はAdCDと5-FCの治療単独群よりの有意に生存期間の延長効果を認め、40%のマウスで腫瘍からの寛解を得ることができた。さらに治療14日目に,腫瘍を拒絶したマウスの対側皮下に致死量の親株CT26を再接種しても腫瘍の形成を完全に抑制できた。さらに細胞傷害性T細胞誘導能における比較をすることで生存期間の延長に抗腫瘍免疫応答が関与しているか否かを親株腫瘍細胞に対する細胞傷害性T細胞活性を^<51>Cr release assayで検討した結果,1×10^6pfuのAdmIL-2を併用した治療群から誘導した脾細胞は,親株腫瘍細胞に対して他の投与量に比べて細胞傷害活性が高く,生存率とよく相関していることが判明した。以上の研究実績は当該年度予定を達成している。平成12年度の研究実績として,(1)BALB/cマウス由来大腸癌細胞株CT26を用いて同所移植モデル(orthotopic model)を作製した.このモデルは盲腸漿膜に腫瘍片を縫縮することにより,大腸癌の遠隔転移モデルとして有用であった.実際の転移形式は局所増殖と肝転移を主体とするものであった.(2)(1)にて作製した同所移植モデルを用いて免疫遺伝子と自殺遺伝子の併用治療実験を行った.

治療方法の概略は,遺伝子発現ベクターを同所移植モデルに対して,(1)経静脈的投与(2)腹腔内投与のプロトコールとした.結果は(1)において主病変の増殖抑制が不可能であること,(2)においては肝転移の抑制効果が不十分であることが判明した.(3)(2)の実験結果から,前年度に行った皮下腫瘍モデルの治療実験結果とは解離があることがわかり,臨床応用に向かっての改善を余儀なくされたので,Tリンパ球にTh1タイプサイトカイン遺伝子を導入する免疫遺伝子治療を考案して同様の実験系を組んだところ,ベクター自体の投与よりも治療効果が期待出来ることが判明した.以上の研究実績は当該年度目標にほぼ達している.