hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
統合失調症発症関連因子ＤＩＳＣ１と結合するｍＲＮＡの網羅的同定と機能解析

DISC1のリン酸化の生理的意義については解析を継続しているものの、これまでの知見から申請者はDISC1のmRNA制御プロセスにおける分子基盤の一端を明らかにすることができた。本課題において申請者は、DISC1によるmRNA制御の生理的意義と分子機序を解明するため、1)DISC1と結合するmRNAの網羅的同定、2)DISC1ノックアウトマウスを用いたRNA輸送・翻訳機構メカニズムの解明の2点を挙げ、研究を遂行している。研究計画に沿って、CLIP法によるDISC1結合mRNAの決定を試みたが、精製mRNAが極めて微量であったため同定するまでに至らなかった。そこで申請者は、野生型およびDISC1ノックアウトマウスを用いてDNAマイクロアレイ解析を行い、変動するmRNAを調べた。変動する遺伝子の幾つかはシナプス機能分子であることがin silico解析から分かった。mRNAはタンパク質と結合すると安定化することが知られていることから、DISC1ノックアウトマウスにてmRNA量が減少している分子は、DISC1結合mRNAを含んでいる可能性がある。実際に、マイクロアレイ解析にで同定された一部のmRNAはDISC1と結合することを予備的データとして見いだしている。従って、研究手法の変更があったものの、DISC1結合mRNAのスクリーニングについては代替手法により順調に進んでいるものと考えている。H25年度に引き続きH26年度で申請者は、DISC1のリン酸化の生理的意義について検討を行う。具体的には、DISC1-HZF-IP3R1mRNA三者複合体形成におけるERKリン酸化の影響を検討する。また神経栄養因子BDNFはIP3R1mRNAからの蛋白質翻訳に関与していることが知られていることから、DISC1が関わるmRNA翻訳機構におけるBDNF-MAPKカスケードの関与についても検討を行う。H25年度では、H24年度の計画に引き続き、DISC1結合mRNAの同定を完了させることとともに、同定されたmRNAについて、神経細胞内でのmRNA輸送を詳細に解析する。まず申請者は、DISC1結合mRNAとして同定されたIP3タイプ1受容体(IP3R1),電位依存性イオンチャネルやKalirinをコードするmRNAについて野生型およびDISC1ノックアウトマウス由来の神経細胞を用いてmRNA輸送・翻訳を解析するつもりである。また、mRNA輸送・翻訳機構へのDISC1の関与を詳細に解析する。具体的には、神経栄養因子BDNFはDISC1結合mRNAの1つであるIP3R1のタンパク質輸送・翻訳に関わっていることが知られていることから、BDNF
高精度タンデム質量分析による健康食品に違法添加された強壮成分の探索・同定法の開発

本研究は、健康食品中に混入されるおそれのある違法な強壮成分を迅速に検出かつ高精度に検出できる、タンデム質量分析計を用いたスクリーニング分析法を開発すること、さらには、医薬品成分だけでなく、その構造類似成分をも検出可能とするため、強壮成分のMS/MSスペクトルを用いた特異的な探索・同定システムを構築し、実試料における有用性を検証することを目的とする。計画している具体的な研究内容を以下に示す。
マイクロRNAを介した硬組織ネットワーク機構

骨恒常性維持には骨形成と骨破壊のバランスが重要である。我々は、骨を形成する骨芽細胞に特有の微小胞、骨基質小胞(BMVs)の中にマイクロRNA(miRNA)が包含されていることを見出した。また、骨芽細胞がBMVsを情報伝達輸送体として利用し、骨破壊細胞である破骨細胞の分化・形成を抑制することが明らかとなった。さらにこの際、BMVsに含有される特定のmiRNA、miR-125bが重要であることが示唆された。本研究は、骨代謝調節の新たな機構の発見、解明に寄与する。マイクロRNA(miR)は、それを生合成する細胞に作用するのみならず、エキソソーム内に包含され、他細胞へ輸送され作用を示す"情報伝達因子"としても認知されている。本研究は、新しい骨代謝調節機構を解明することを目的とし、以下の事を検討している。1)骨芽細胞から出芽する基質小胞内のmiRの発現の確認。2)基質小胞由来のmiRの他細胞への取り込みの確認。3)基質小胞を介した新しい骨代謝調節機構の解明。初年度の研究により、以下が明らかになった。1)マウス骨芽細胞細胞株MC3T3-E1から単離した基質小胞中に174種のmiRが検出され、その内67種はヒトでも保持されていた。2)細胞画分と比較し、基質小胞中に高濃度に内包されるmiRが少なくとも数種確認された。3)骨構成細胞のうち、少なくとも造血幹細胞系の細胞に基質小胞中のmiRが取り込まれることが確認された。今後、更なる検討を行っていく予定である。ヒトのマイクロRNA(miRNA)が発見されて以来、遺伝子発現調節の新たな担い手としてmiRNAの解析が各分野で精力的に行われている。当該研究分野においても同様で、miRNAが骨代謝調節に重要であると多数報告されているが、これらはmiRNAを産生する一細胞の細胞内イベントとしてのみ考えられている。しかしながら、実際には、硬組織は多種の細胞間情報伝達・制御が活発に行われており、その細胞間ネットワークを解明することが極めて重要である。従来、細胞から出芽もしくは分泌される微小胞は単に細胞内の老廃物を排泄していると考えられていたが、近年、その微小胞にはDNAやRNAなど様々な因子が内在し、細胞間情報伝達因子になり得ると注目を集めている。そこで、我々は骨芽細胞特有の微小胞、骨基質小胞(BMV)に着目した。前試験により、BMV内に100種以上のmiRNAを発見し、新たな細胞間情報伝達の担い手として期待した。実際、BMV内に含有量の高い15種のmiRNA全ては骨代謝関連因子を標的とすることが明らかとなり、基質石灰化以外の作用が予想された。骨構成細胞(主に骨芽細胞、破骨細胞およびそれらの前駆細胞など)を用い、BMVの標的細胞のスクリーニングを行った結果、破骨細胞前駆細胞にBMVが多数取り込まれることが認められ、さらにBMVは破骨細胞形成を顕著に抑制させることが明らかになった。特に、BMV内のmiRNA-125bが破骨細胞形成抑制作用に重要な役割を果たしていることが示唆された。実験は順調に進展しており、基質中のmiRの存在をマイクロアレイ法およびqPCR法で確認が取れた。また、基質小胞内のmiRの標的細胞も絞り込めてきており、基質小胞を介した新しい骨代謝調節機構の解明への期待度が高まっている。形態系基礎歯科学今後は、標的細胞の同定も兼ね、vitroの試験を行っていく。その後、動物試験を行い、さらに立証していく予定である。また、ヒト骨芽細胞の初代培養系などを用い、動物種を越えて(特にヒトで)骨基質小胞中にmiRが内在することの確認も取っていく。差額が非常に少ない額のため、次年度に回すことにしました。次年度の予算に組み込み、次年度の経費と共に満額使用する予定である。
乳幼児心疾患の心室筋における心房性Na利尿ペプチドの免疫組織学的研究

本研究では心房性ナトリウム利尿ペプチド(ANP)の乳幼児心疾患の心室筋における発現について免疫組織学的に検討した。その結果、剖検心において心内膜線維弾性症、拡張型心筋症の左心室心筋にANP免疫反応陽性顆粒を有する心筋細胞を認めた。その分布は心内膜側により多く認められた。肥大型心筋症では一部の症例を除きANP陽性細胞は認められなかった。また先天性奇形心や対照正常心では、ANP陽性細胞は心室には認められなかった。ANP陽性細胞を認める心臓と陽性細胞をみない心臓を比較すると、心重量については差がみられなかったが、左心室容積は前者が後者に比べて有意に大きかった。組織学的には、線維化に囲まれた心筋細胞に陽性細胞の出現率が高く、また陽性細胞の横径は陰性細胞に比べて大きいことが示された。心内膜線維弾性症の左室心筋生検標本における免疫組織学的検討では、ANP陽性細胞の分布量と、心室造影による左心室拡張末期容積および左室駆出率の間に相関を認めた(r=0.735、0.730)。また、この陽性細胞分布量は心筋組織病変度(心筋肥大、変性、間質線維化の程度)と相関を示した(r=0.762)。生検左室心筋の電顕像では、心筋細胞内に直径250ー400nmの均一な電子密度の顆粒がみられ、ANP分泌顆粒と考えられた。さらに、免疫電顕により心室筋の顆粒にANPー金コロイドの集積がみられ、また同一顆粒に脳性ナトリウム利尿ペプチドー金コロイドも集積することが確認された。以上の結果から、乳幼児心筋疾患の心室筋におけるANPの分泌は、心筋組織に加わる負荷、さらに個々の細胞に加わる負荷と密接な関係があることが示唆された。東京女子医科大学病理学教室で解剖を行った、乳幼児心内膜線維弾性症(EFE)14例、拡張型心筋症(DCM)7例、肥大型心筋症(HCM)4例先天性心疾患15例、および対照として同年令層の非心疾患25例について抗ヒトαANP抗体を用いて免疫組織染色を行った。それぞれ心房および心室の標本を10%ホルマリンで固定し、パラフィン包埋ブロックより標本切片を作製し、酵素抗体法(AvidinーBiotin Peroxydase Complex法)により行った。その結果、心房筋では全例にANP免疫活性陽性顆粒が認められた。心室筋ではHCM症例、先天性心疾患例と対照例においてはANP陽性細胞を認めなかったが、EFEの10/14例(71%)、DCM5/7例(71%)にANP陽性細胞の発現をみた。陽性細胞はいずれも左室心筋に認められたが、一部の症例では右室心筋にも同様に陽性細胞が観察された。陽性細胞は心内膜側に多く分布していた。免疫反応陽性顆粒は細胞質内にびまん性に認められる場合や、細胞内の核周囲に集中していたり、細胞の辺縁に認められる場合もあった。心重量とANP陽性細胞の発現には関連はみられなかったが、左室容積はANP陽性心筋を有する心蔵と、ANP陽性心筋を認めない心蔵とで有意の差がみられ、それぞれの左室容積係数は、5.9±1.3および4.3±0.9であった。ANP陽性例において、心筋細胞の横径をANP陽性および陰性細胞について計測し平均横径を比較すると、前者のほうが後者に比べて有意に大きいことが示された。

心室筋におけるANPの発現は、高度の心室拡張と関連があることが推測された。平成3年度は、左心室心筋生検標本におけるANPの存在・分布を免疫組織学的検討し、心室容積や心機能の程度との関係や心筋病変の程度との関連、さらに生検後の自然歴との関係などについて調べた。また同一症例の電子顕微鏡像を観察し、さらに免疫電顕による検討を加えた。その結果、心内膜線維弾性症の左室心筋生検標本において、12例中9例(75%)にANP陽性細胞を認めた。ANP陽性細胞の分布量と、心室造影による左心室拡張末期容積および左室駆出率を比較するとそれぞれ正の相関(r=0.735)および負の相関(r=0.730)を認めた。また、Rackley法により算出した左心室心筋量と左心室拡張末期容積の比をANP陽性細胞の分布量と比べると、やはり正の相関を示した(r=0.727)。拡張末期圧と分布量との間には相関はみられなかった(r=0.430)。心筋組織病変(心筋肥大、変性、間質線維化)を半定量的に分析してその組織病変度を数値化し、ANP陽性細胞の分布量と比較すると両者は正の相関を示した(r=0.762)。生検後の生存期間と生検標本における陽性細胞の分布量とは一定の関係は認められなかったが、生検後経過観察中に死亡した例と生存例について比較すると、陽性細胞の分布量は前者の方が後者に比べて有意に多かった(p<0.05)。電顕像では、心室心筋細胞内に直径250ー400nmの均一な電子密度の顆粒がみられ、ANP分泌顆粒と考えられた。さらに、免疫電顕により心室筋の顆粒にANPー金コロイドの集積がみられ、また同一顆粒に脳性ナトリウム利尿ペプチドー金コロイドも集積することが確認された。以上の結果から、乳幼児心筋疾患の心室筋におけるANPの分泌は、心筋組織に加わる負荷、さらに個々の細胞に加わる負荷と密接な関係があることが示唆された。
リアクティブプログラムの依存性解析とその応用に関する研究

リアクティブプログラムには多重制御流れとデータ流れが存在しうるので、その挙動の予測は一般に非常に難しい。このため、リアクティブプログラムの理解、テスト、及び保守はコストが高くて非常に時間がかかる。本研究では、信頼性の高いかつ効率の良いリアクティブプログラムの開発支援環境を基礎付けるために、リアクティブプログラムの挙動における構成要素間の依存関係を究明すると共に、リアクティブプログラムにおける新しい依存性モデルを構築した。また、構築された依存性モデルをリアクティブプログラムの理解、テスト、及び保守へ適用し評価すると共に、信頼性の高いリアクティブプログラムの開発支援に対するその有効性を明確にした。リアクティブプログラム(Reactive Program)には多重制御流れとデータ流れが存在しうるので、その挙動の予測は一般には非常に難しいである。このため、リアクティブプログラムの理解、テスト、保守、及び再利用はコストが高くて非常に時間がかかる。本研究では、信頼性の高いかつ効率の良いリアクティブプログラムの開発支援環境を基礎付けるために、リアクティブプログラムの挙動における構成要素間の依存関係を究明し、リアクティブプログラムにおける新しい依存性モデルを構築することを目指す。また、構築された依存性モデルをリアクティブプログラムの解析、テスト、保守、及び再利用へ適用し評価すると共に、信頼性の高いリアクティブプログラムの開発支援に対するその有効性を明確にすることを目指している。本研究ではこれまで得られた主な研究成果は以下の通りである。(1)リアクティブプログラムにおける多重制御流れとデータ流れを解析し、その情報を表現できる有向グラフを定義した。(2) (1)で定義された有向グラフに基づいて、リアクティブプログラムにおける構成要素間の構造と挙動に関する依存性を洗い出して抽象化し、これらの依存性概念に基づいてリアクティブプログラムの新しい依存性モデルを提案した。(3)リアクティブプログラムから(1)で構築された依存性モデルへの変換アルゴリズムを開発した。(4) (1)で構築された依存性モデルに基づいてリアクティブプログラムを静的にスライスするアルゴリズムを開発した。本研究は当初予期の通り進展している。リアクティブプログラミング(Reactive Programming)はデータの流れ(data flow)とデータの値の変化の伝播にフォーカスしたプログラミングパラダイムである。使用されるプログラミング言語で静的/動的なデータフローが簡単に表現でき、実行モデルは自動的にデータフローを通じて変更を伝播する。このため、リアクティブプログラムの理解、テスト、デバッグ、保守、及び再利用はコストが高くて非常に時間がかかる。本研究では、信頼性の高いかつ効率の良いリアクティブプログラムの開発支援環境を基礎付けるために、リアクティブプログラムの挙動における構成要素間の依存関係を究明すると共に、リアクティブプログラムにおける新しい依存性概念を提案し、リアクティブプログラムの依存性モデルを構築することを目指す。また、構築された新しい依存性モデルをリアクティブプログラムの理解、テスト、デバック、保守、及び再利用へ適用し評価すると共に、信頼性の高いリアクティブプログラムの開発支援に対するその有効性を明確にする。(1)リアクティブプログラムにおける依存性解析ツールの開発を開発した。(2)リアクティブプログラムの動的なスライシングツールを開発した。(3)開発されたリアクティブプログラムの依存性解析ツールと動的なスライシングツールをリアクティブプログラムの理解、テスト、保守などへ適用することを行った。今後の研究の推進方策:(1)リアクティブプログラムにおける依存性解析ツールの開発(2)リアクティブプログラムの静的・動的なスライシングツールの開発(3)リアクティブプログラムの理解、テスト、保守、及び再利用へ適用する29年度が最終年度であるため、記入しない。ソフトウェア工学29年度が最終年度であるため、記入しない。
ナノサイズのリング共振器による光波長フィルタの開発

我々は表面プラズモンポラリトンを利用したレーストラック型共振器を開発した.開発した共振器はトレンチ型の構造を適用し,レーストラックの曲線部分の半径は500nmである.このサイズはこれまでに報告されたプラズモニック共振器の中では最も小さい.ただし,レーストラック形状とすることで共振器として重要なパラメータであるQ値が低下するため,これに対する対策としてレーストラック共振器を2つ並べる構造を提案した.提案した構造ではQ値は1つの場合と比較して1.5倍程度改善できることが明らかになった.我々は表面プラズモンポラリトンを利用したレーストラック型共振器を開発した.開発した共振器はトレンチ型の構造を適用し,レーストラックの曲線部分の半径は500nmである.このサイズはこれまでに報告されたプラズモニック共振器の中では最も小さい.ただし,レーストラック形状とすることで共振器として重要なパラメータであるQ値が低下するため,これに対する対策としてレーストラック共振器を2つ並べる構造を提案した.提案した構造ではQ値は1つの場合と比較して1.5倍程度改善できることが明らかになった.平成22年度はμmサイズのプラズモニックリング共振器およびプラズモニックレーストラック共振器の作製を完了し,その評価を行った.プラズモニックレーストラック共振器は従来のプラズモニック共振器と比較して,結合係数を大きくすることができるため,出力も大幅に増大できると考えられている.数値解析結果からはプラズモニックリング共振器と比較して20倍程度出力を増大できることが明らかになっている.作製した共振器に対して可視光領域においてプラズモニック共振器として動作するか確認するための実験を行った.結果として可視光領域においてプラズモニック共振器として動作することを確認できた.プラズモニックレーストラック共振器の作製およびレーストラック型構造をプラズモニック共振器として動作することの確認を行ったのは我々が世界で初めてである.次に通信波長帯域においてプラズモニックレーストラック共振器の出力を増大できる構造を求めるためFDTD法により解析を行った.解析結果から,導波路の幅,高さ,レーストラックの曲線部分の半径,レーストラックの直線部分の長さなどについて最も出力が大きくなる組み合わせを求めた.三次元によるプラズモニックレーストラック共振器の解析を行ったのは我々が初めてである.また解析により求められたnmサイズのプラズモニックレーストラック共振器については,平成23年度から作製を行う予定である.平成23年度はレーストラックの曲線部分の半径が500nmのプラズモニックレーストラック共振器をトレンチ構造により作製した.作製したレーストラック共振器は曲線部分の半径が500nmであり,直線部分の長さが1000nmである.トレンチ構造の深さは500nmであり,シングルモードのみ伝搬できるよう設計した.時間領域差分法を用いた解析ではプラズモニックレーストラック共振器は同じサイズのプラズモニックリング共振器と比較した場合,出力強度を50倍程度にできることが明らかになった.既に報告されているプラズモン共振器と比較して今回作成した共振器は1/10程度のサイズである.この構造の挿入損失は-10dBと大きいため,これに対する対策を考慮した.その結果,トレンチ構造をPMMAなどのポリマーにより充填することで挿入損し値は-3dB程度までにできることを数値解析により明らかにした.また,ポリマーなどを充填することで共振器のサイズを数100nmまで微小化しても,特性に大きな変化がないことも明らかにした.しかし,レーストラック共振器は共振器の重要なパラメータであるQ値が大幅に低下する.リング形状では80程度であったQ値がレーストラック形状では38程度と半分以下となるため,対策が必要である.これに対してQ値を改善するための構造検討を開始した.その結果,複数の共振器を組み合わせることでQ値を改善できることが明らかになった.この構造ではQ値を2倍程度である70まで改善できる.また組み合わせる共振器の間隔などを変えることでQ値を改善できる波長帯域などを変化させることが可能であることも明らかにした.平成24年度はレーストラックの曲線部分の半径が500nmのプラズモニックレーストラック共振器の評価を実施した.最初の評価は波長633nmのHe-Neレーザを用いて実施した.その結果,波長633nmの光を入射ポートに入射することで,共振器内を表面プラズモンポラリトンが伝搬する様子を確認した.次にレーストラックの曲線部分の半径が1500nmのプラズモニックレーストラック共振器を用いて入射光の波長を630nm,650nm,658nm,670nm,690nmの5種類変化させて波長による特性を確認した.実験結果とFDTD法を用いて求めた波長特性と比較した場合,波長特性のピークとなる波長633nm,686nm付近の波長630nm,690nmではプラズモニックレーストラック共振器の内部を表面プラズモンポラリトンが伝搬する様子を確認できた.つまりプラズモン共振器として動作することを確認できた.それ以外の波長においては表面プラズモンポラリトンが伝搬する様子を確認することができなかったことから,これら波長ではプラズモン共振器内で表面プラズモンポラリトンは共振しないことを確認できた.

よってFDTD法を用いて求めた結果と実験の結果の波長特性は一致していると考えられる.さらにレーストラックの曲線部分の半径が500nmのプラズモニックレーストラック共振器を用いて同じように入射光の波長を630nm,650nm,658nm,670nm,690nmに変化させて実験を行った.ただし,入力ポートに光を入射すると散乱光により,プラズモニックレーストラック共振器の状態が確認できなくなる問題が発生したため,それぞれの波長における波長特性を確認することができなかった.そのため,今後は入力ポート形状について散乱光を削減できる構造を検討する必要があることが明らかになった.レーストラック共振器のQ値低下を改善するため,1つのレーストラック共振器だけでなく,複数の共振器を組み合わせた構造を検討を開始した.予定では既に作製済みの1つのレーストラック共振器構造に対して通信波長帯域において評価を実施する予定であったが,Q値を改善できる新しい構造の作製および可視光領域での評価を優先するため,通信波長帯域での評価が遅れる,24年度が最終年度であるため、記入しない。Q値を改善できる構造については平成23年度で検討できており,平成24年度はこの新しい構造についての作製および評価を実施する予定である.まずは可視光領域での評価を実施して,Q値を改善できる構造であることを確認できた後,通信波長帯域においての評価を実施する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
三層構造ビスマス系高温超伝導体の高品質単結晶育成法の研究

3枚のCuO_2面(n=3)を持つ銅酸化物高温超伝導物質Bi_2Sr_2Ca_2Cu_3O_<10+δ>(Bi-2223)は、CuO_2面の多層化に伴う高温超伝導体の超伝導転移温度Tcの向上の要因を探る上で格好の材料である。本研究では、この物質の大型で高品質な単結晶を育成することに見通しを得た。また、高温超伝導理論の最大の争点である擬ギャップ(常伝導状態で低エネルギーの状態密度が減少する現象)の起源について、超伝導とは競合するなんらかの秩序形成を意味する可能性を、磁場中のc軸抵抗率の測定から実験的に明らかにした。銅酸化物高温超伝導材料を広範囲な実用につなげていくために、少しでもその超伝導転移温度Tcを高めることが望まれている。興味深い経験則として、Tcは結晶構造に含まれるCuO_2面の枚数を増加させるにつれ増加することが知られている。その原因を調べるためには、単結晶を用いた詳細な物性研究が必要である。ここでは、三枚のCuO_2面を有するビスマス系高温超伝導物質(Bi_2Sr_2Ca_2Cu_3O_10(Bi-2223))に着目し、その大型・高品質(高純度)な単結晶を従来より高速度(0.1mm/h以上)で育成する方法を開発することを目的とする。今年度はまず、石英管の一部にアルミホイルを巻くことによって光照射の角度を制限し、従来より急峻な温度勾配を実現しその効果を調べた。また、不純物相であるBi-2212相の生成を抑制する目的で原料棒にややCu-richな組成を用いた。その結果、0.1mm/hの成長速度であっても比較的大型(2x1mm^2)の単結晶が育成できることを見出した。しかしながら、不純物のBi-2212相を多量に含んだ結晶であった。以上の結果は、急峻な温度勾配が結晶の大型化や高速度育成に有利であることを示唆する一方で、Cu-richな原料棒組成は不純物相の抑制に逆効果であることを示す。今後は、原料棒組成をストイキオメトリックな組成に戻し、温度勾配を更に急峻にする効果を調べる。そのための、レーザ加熱源の立ち上げ調整を完了した。その際の消耗品の購入に、科研費を使用させて頂いた。また、高速度育成のための別の方法としてPbドーピングを考えている。Bi-2223相へのPbドーピングに先立って、報告例があるBi-2212(Bi_<2-x>Pb_xSr_2CaCu_2O_8)を検討し、Pbドーピングに関する基本的な技術を蓄積することとした。今年度は、化学量論組成のpristine(x=0)Bi-2212とPb量(x)=0.2の単結晶の育成に成功し、基礎特性の評価を進めた。1. Bi-2223単結晶の育成温度勾配を急峻にすることにより、高速度育成化(0.1mm/h以上)が可能であることが分かった。しかしながら、従来結晶に比べ純度が充分でなく、高純度化が今後の課題である。一方、適切な温度勾配下で非常に低速で(0.03mm/h)成長させることにより、高純度で大型の結晶が得られる見通しを得た。その際、育成中のガス雰囲気(酸素分圧)が重要なパラメータであることが分かった。2.充分に過剰ドープなBi-2212単結晶を用いた擬ギャップ図の研究擬ギャップの起源を調べるため、Bi-2212単結晶の磁場中(H//c)c軸抵抗率を調べた。as-grown結晶では、Tc近傍(120K程度以下)で明瞭な負の磁気抵抗が観測された。この負の磁気抵抗は、超伝導ゆらぎによる面内状態密度(DOS)の減少に起因すると考えられる。c軸抵抗率のupturnは最初に(高温側では)擬ギャップによってもたらされるが、Tc近傍では超伝導ゆらぎの効果が重畳されていると考えられる。また、1000気圧程度の超高圧の酸素中で熱処理することによって、Tc直上まで金属的なρ_cを示す充分に過剰ドープな試料の作製に成功した。この試料に高磁場を印加したところ、ρ_cはTc以下の温度からupturnを示した。これは、超伝導のオンセットに隠されていた擬ギャップの開始温度T^*が、磁場印加に伴う超伝導の破壊によって顔を出しだものと考えられる。これらの結果は、擬ギャップと超伝導が一義的には起源を異にする描像(量子臨界点)を支持する。
がん治療を目指した遺伝子増幅の抑制の分子基盤の解明

RRM1遺伝子の増幅が観察されるMGEM6細胞からテトラサイクリン誘導性にBHLHE41を発現するの細胞株を複数単離した。ドキシサイクリン存在下にゲノムDNAのPCRでほぼ4週以上の発現でRRM1の遺伝子増幅のコピー数が再現よく減少することを確認できた。さらにSNPアレイを行い、ほぼRRM1の遺伝子領域周辺に限ってゲノム変化が起きていることを観察した。myc遺伝子の増幅のある複数の細胞株についてBHLHE41の導入細胞を作成したが、mycの遺伝子コピーを減少させるには至らなかった。TCGAのデータベースを用いたin silicoの解析から肺腺癌ではBHLHE41が予後良好なマーカーであることが分かった。そこで、テトラサイクリン誘導性にBHLHE41を発現する肺がん細胞株を作成した。ドキシサイクリン存在下ではがん細胞の増殖抑制が観察された、このとき切断されたカスパーゼ3は観察されず。LC-3IIの増加が観察され増殖抑制はクロロキンで阻害されたので、オートファジーによる細胞死が誘導されていると考えられる。呼吸器外科と共同研究により、実際の手術症例での肺がん組織の免疫染色の解析結果からBHLHE41の発現はほぼ早期がんに限られ、予後良好のマーカーである結果を得ており、がん抑制遺伝子としての機能についても解析を進めている。肺がんでの発現低下にはmRNAの発現低下だけでなく、翻訳後修飾も関係してることを見出した。プロテアゾーム阻害剤やラベルユビキチンを用いて、BHLHE41がユビキチンプロテアゾーム系で分解されている証拠を得ることができた。BHLHE41の発現が早期あるいは非浸潤性腫瘍部位に見られていることから、この遺伝子はがん発生後早期の特定のステップで不活性化されるものであると考えている。ドキシサイクリンによるゲノム遺伝子変化の誘導にほぼ一か月を要することから、実験条件の検討や細胞の選別やサンプルの調整などの各ステップで時間がかかった。現在、ドキシサイクリンで一定期間培養したのちに細胞を保存して、作業効率を上げる工夫を行っている。また、実験条件はほぼ確定したので今後は計画的に実験を進行できる予定である。誘導性の細胞株が複数単離できたので全ゲノムのシークエンス、CHIP-Seq、発現解析などを進めていく。全ゲノムシークエンスで増幅遺伝子の境界を知ることで今後変化の起こっている部分の検出を容易にできることが期待できる。ABCB1増幅遺伝子を持つKB-C2細胞についても同様な解析を進める。このことでBHLHE41が間接あるいは直接に作用する特定の配列などゲノム変化の起こる共通因子などを見つけることが容易になる。一方、肺がん細胞株の解析から見出したオートファジーが誘導やユビキチン修飾についてはその機構についても解析を進める。RNA-Seqあるいはアレイ解析によってオートファジー誘導に作用する分子の活性化や転写の変化する。また、共沈実験を行って直接にユビキチン化働く分子を同定し、これらを阻害したときに抗腫瘍効果が見出されるかどうかを検討する。RRM1の遺伝子増幅のある細胞株にテトラサイクリン誘導性のBHLHE41発現細胞を樹立した。ドキシサイクリン処理後に経時的にゲノムのコピー数変化を観察して、2週間程度で再現よくコピー数の減少を認めることを確認できた。この細胞株を用いてSNPアレイでドキシサイクリンのない状態では11番染色体上のRRM1のコード領域の2.5megabaseにわたる部分のプローブについてコピー数が5倍増加していることを確認した。同領域に注目してさらに詳細な解析を行う。また現在、MDR1の遺伝子増幅のある細胞株KB-C2細胞でもテトラサイクリン誘導性のBHLHE41発現細胞を樹立して遺伝子コピー数の解析を継続中である。ストレプトタグ付加したBHLHE41発現ベクターを作成した。この分子を動物細胞に発現させて、結合タンパク質の同定を行っているが候補分子の絞り込みに時間を要している。免疫沈降を用いてBHLHE41がユビキチン化を受けること、通常の状態で2量体を形成していることを確認した。但しマウスで報告されているBHLHE40とのヘテロ二量体の形成は確認できていない。BHLHE41のユビキチン化に関わるE3ライゲースの候補についてBHLHE41タンパク質発現の高いU251細胞と低いA549細胞のmRNAの発現の違いをデータベースで調べて、複数のE3ライゲース候補分子を同定している。今後はこれらの分子が実際にBHLHE41タンパク質のユビキチン化に関わっているか確認する。A549細胞ではメチル化によってBHLHE41の発現が抑制されていることは確認できたが、5'UTRにメチル化領域を確認できていない。発現に関わる転写因子がメチル化制御を受けていると考えられ転写制御タンパク質の同定を行っている。当初の細胞の条件検討に解析の時間を要したが、その後はSNPアレイの結果を得てゲノム構造の解析の準備が進行している。結合タンパク質のプロテオミクス解析はやや遅れているが、肺癌細胞A549にテトラサイクリン誘導性のBHLHE41を発現した細胞を用いた解析でBHLHE41による再現のよい細胞数の減少が観察できたことから。これらの解析から細胞生存に関わる分子の同定できる可能性がひろがり、全体としてはほぼ順調な進行と判断している。ドキシサイクリン存在下にゲノムDNAのPCRでほぼ4週以上の発現でRRM

1の遺伝子増幅のコピー数が再現よく減少することを確認できた。さらにSNPアレイを行い、ほぼRRM1の遺伝子領域周辺に限ってゲノム変化が起きていることを観察した。myc遺伝子の増幅のある複数の細胞株についてBHLHE41の導入細胞を作成したが、mycの遺伝子コピーを減少させるには至らなかった。TCGAのデータベースを用いたin silicoの解析から肺腺癌ではBHLHE41が予後良好なマーカーであることが分かった。そこで、テトラサイクリン誘導性にBHLHE41を発現する肺がん細胞株を作成した。ドキシサイクリン存在下ではがん細胞の増殖抑制が観察された、このとき切断されたカスパーゼ3は観察されず。LC-3IIの増加が観察され増殖抑制はクロロキンで阻害されたので、オートファジーによる細胞死が誘導されていると考えられる。呼吸器外科と共同研究により、実際の手術症例での肺がん組織の免疫染色の解析結果からBHLHE41の発現はほぼ早期がんに限られ、予後良好のマーカーである結果を得ており、がん抑制遺伝子としての機能についても解析を進めている。肺がんでの発現低下にはmRNAの発現低下だけでなく、翻訳後修飾も関係してることを見出した。プロテアゾーム阻害剤やラベルユビキチンを用いて、BHLHE41がユビキチンプロテアゾーム系で分解されている証拠を得ることができた。BHLHE41の発現が早期あるいは非浸潤性腫瘍部位に見られていることから、この遺伝子はがん発生後早期の特定のステップで不活性化されるものであると考えている。ドキシサイクリンによるゲノム遺伝子変化の誘導にほぼ一か月を要することから、実験条件の検討や細胞の選別やサンプルの調整などの各ステップで時間がかかった。現在、ドキシサイクリンで一定期間培養したのちに細胞を保存して、作業効率を上げる工夫を行っている。また、実験条件はほぼ確定したので今後は計画的に実験を進行できる予定である。テトラサイクリン誘導性のBHLHE41発現レンチウイルスの系を確立した。このウイルスをRRM1, MDR1の遺伝子増幅のある細胞株に感染し、経時的にゲノムのコピー数変化を観察した。誘導後に再現性のあるコピー数減少を確認した。現在最適なサンプル回収時期を決定するためにより短い時間での検討を開始した。ストレプトタグ付加したBHLHE41発現ベクターを作成した。この分子を動物細胞に発現させて、結合タンパク質の同定について条件を検討中である。また、BHLHE41のKnockout細胞を作成し、遺伝子発現の変化についても解析中である。N-myの増幅細胞株とc-mycのdouble minute, HSRそれぞれの形式の遺伝子増幅株細胞にBHLHE41を導入して強制発現している細胞についてmycのコピー数の変化を調べたが、軽度の減少は見られることもあったがmycのコピー数の減少を再現よく観察することはできなかった。ただし、mycはBHLHE41とDNA結合配列が重複しており特異な相互作用も考えられるので、増殖因子EGFRなど別の遺伝子増幅細胞を用いてさらに解析を行う。
日中間の科学的交流の中の翻訳機能に対する社会ネットワーク分析

本研究プロジェクトの目的は日中間の交流における科学翻訳の機能に対する社会ネットワークの分析。本研究の重要な特徴の一つは,環境科学について現代科学翻訳のコーパスを構築し、実証的な研究を行う。実際に使用された言語資料の集成をコーパスと呼ぶが、最近では特に電子化された言語資料のことを指す。今年の研究目的は、現代日中のコーパス言語学的研究の基盤を整備するために、現代日本語と中国語書き、特殊目的コーパスを構築する。収集あるいは作成されたコーパスを加工し、情報を付与し、手間を省き、研究の効率化を図ることができます。この目的のために、2012年9月10月,日本語と中国語の関連資料を読み、過去の研究を整理した。2012年11月7日12月24日まで、中国国家図書館(中国国家数据;万方数据)と北京外国語大学日本学研究センター(北京日本学研究中心資料)にて、研究データを収集した。この期間に、三つの国際会議・討論会に参加して、論文を発表しました。また、北京航空航天大学外国大学;学院及び翻訳研究中心にて、客員教授による講演会を開催しました。第2回全国語彙学シンポジウム寧波大学浙江;異文化コミュニケーション研究と応用国際シンポジウム中南政法大学武漢(発表タイトル:経験主義的な中国語言語研究);第4回全国談話研究学シンポジウム中国媒大学北京(発表タイトル:テキスト統計学からコーパス可視化へ:コーパスに基づく言語学の方法論的革新);航空航天大学翻訳研究中心講演会北京(発表タイトル:翻訳コーパスの観察に基づく翻訳行為の特徴の分析)。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
原子核乾板における低エネルギー電子飛跡の高速自動同定

原子核乾板の自動飛跡装置の高速化により大規模実験が可能になる一方で全自動飛跡読み取り装置では本物飛跡のみならずノイズ飛跡が大量に認識される。ノイズ飛跡の主成分にコンプトン電子飛跡がある。本研究課題ではコンプトン電子の認識及び削減を行った。まず原子核乾板の断層映像の層数を16層から32層にしてノイズ飛跡を従来比の10分の1にした。またアルファー線の自動認識にも取り組み20ミクロン以上の飛程を持つα線を90%の検出効率で捉える事に成功した。ノイズ飛跡と宇宙線飛跡の分別を多変数BDT解析で行い、ノイズ飛跡が多くフィルム間のアライメントに失敗していたデータに適応しアライメントをとることに成功した。本研究の目的は原子核乾板を用いた解析において通常使われる高エネルギー荷電粒子による飛跡検出の邪魔になる低エネルギー電子、アルファー線などの飛跡を積極的に同定することである。数MeV程度の低エネルギーの電子の飛跡は原子核乾板1枚の物質量でも電磁多重散乱の為にぐにゃぐにゃに折れ曲がった飛跡になる。一方でアルファ線は電離損失が大きく飛跡の濃さは大きいが原子核乾板の乳剤層に数10ミクロンの短い飛跡を残すのみである。通常の高エネルギー物理学の研究においてはこれらの飛跡は高エネルギーの最小電離粒子検出のノイズになる。本研究では低エネルギーの電子飛跡を積極的に捉える事でダブルベータ崩壊実験など低エネルギーの電子を高検出効率で捉える実験の足掛かりとする。またアルファー線の同定はアルファー線と同様に濃い飛跡を残す中性子による反跳陽子の飛跡の検出の基礎とする。H24年度は、読み出し断層映像の層数を従来の16層から32層に増やすことでノイズ量を従来比の10分の1になることを確認した。H25年度はアルファー線の飛跡認識に取り組み人がマニュアルチェックで確認した長さ20ミクロン以上のアルファー線に対して90%以上の確率でアルファー線と同定できることを確認した。原子核乾板は通常、厚み200ミクロンの透明なプラスチックの両面に厚み45ミクロンの乳剤層が塗布してある。塗布、乾燥後から荷電粒子に感度を持ち、目的の荷電粒子の飛跡以外にも環境ガンマ線によるコンプトン電子、ベーター線、乳剤自身に極微量含まれるトリュウム等からのアルファー崩壊による飛跡を蓄積する。本研究の目的は、通常の解析で検出目的とする高エネルギー荷電粒子の飛跡とその他のノイズ飛跡を分離する事である。特に全自動飛跡認識装置では今まできていなかったノイズ飛跡をノイズと同定することを目指す。今年度は読み出しカメラの高ピクセル数化及び断層映像数を16層から増やしてデータ取りのテストを行った。まずは通常の高エネルギー荷電粒子の飛跡を読み出すアルゴリズムでノイズ飛跡の数の変化を画像の2値化の閾値を変えて研究した。従来の16層、1ピクセルあたり0.3ミクロンの読み出しでの飛跡読み出しに比べ、32層で1ピクセルあたり0.1ミクロンの読み出しでの飛跡読み出しを行った、その結果、高エネルギー荷電粒子の飛跡検出効率を従来と同程度に保つパラメータ時にノイズ飛跡の量を従来比約1/10にすることに成功した。ノイズ飛跡の主成分はわずか40ミクロンの乳剤でも電磁多重散乱で飛跡がくねくねに曲がったものである。さらなるノイズ削減のためには積極的にくねくね曲がった飛跡の形状を正しく再構成する事が課題であり、H25年度以降、新たなアルゴリズムの開発およびその処理の高速化を行ってゆく。本研究の目的は全自動飛跡読み取り装置による飛跡データを高効率で正しく分類する手法の開発である。原子核乾板を用いた解析は主に数GeV/以上のエネルギーの荷電粒子の飛跡および反応を再構成して行われてきた。200ミクロン厚のベースの両面に45ミクロン厚の原子核乳剤が塗られたフィルムが基本単位で、飛跡の自動認識は高倍率の顕微鏡で乳剤層を16層の断層画像で取得し銀粒子が直線状に連なるものを探索することで行われる。充分な飛跡検出効率を担保する為に飛跡認識の銀粒子連なり断層数の閾値は低く設定され、コンプトン電子によるノイズ飛跡も混入する。コンプトン電子の飛跡は通常解析の邪魔ものであり削減すべき対象である。一方で低エネルギー電子飛跡を検出したい場合には飛跡の認識率が低いなどの問題を抱えていた。本研究課題ではH24年度に乳剤読み取り断層数を16層から32層に増やしコンプトン電子によるノイズ飛跡が従来の10分の1になることを確認した。H25年度は別のノイズ飛跡源であるα線の自動認識を試み

20ミクロン以上の飛程のα線に対し90%以上の効率で検出できる事を示した。本年度は宇宙線の飛跡とコンプトン電子によるノイズ飛跡の分別を他変数の解析手法(BDT)で行った。BDTの特徴としては変数間に相関がある場合、明らかにライクリーフッド法に比べ信号対ノイズ比が良いことが知られている。実際のフィルムに写った飛跡の特徴量としては飛跡の濃さ(PH)とマイクロトラックのベーストラックの角度差(dax,day)を用いた。本物の飛跡の場合PHと角度差に相関がある一方でノイズ飛跡の場合はランダムである。。OPERA実験の反応解析で原子核乾板フィルム間のアライメントが失敗していたサンプル約100例に対して新たにBDTを用いた解析手法を開発、適用しフィルム間のアライメントに成功した。素粒子物理学原子核乾板の飛跡認識におけるノイズ飛跡を断層映像数を増やすことで従来比の10分の1にできている。また電離損失が大きい事でノイズ飛跡を残してしまうアルファー線の同定に取り組み90%程度の効率でアルファ線と同定できることを示した。また低エネルギー電子飛跡の分析に関して線分情報のクラスタリング手法のおおよその見込みがついている。原子核乾板の飛跡自動読みとり装置は驚異的な高速化を達成し続けている。名古屋大学物理F研究室の中野助教らはニュートリノ振動検証実験OPERAにおいて活躍中のSUTSの100倍の読み出し速度の自動飛跡読み取り装置、HTSを開発中であり平成25年度にも稼働する状況である。今まで、はがき大サイズの原子核乾板1枚の両面の全飛跡読み出しに5時間を要していたがこれからは3分で読み出すことができさらに大面積の読み出しが可能になる。しかしノイズ飛跡の混入率を改善しない限りノイズ飛跡を除くために行っている人の目による詳細確認を従来の100倍の量行う必要がでてくる。飛跡の詳細確認する人数を現在の100倍投入できれ今まで通りで良い。しかしこの要求は事実上不可能である。そこで積極的にノイズ飛跡を減らす読みだし方法、およびアルゴリズムの開発が本研究課題である。本年度は従来の読み出しに関しハードウエアーでの改善、読み出しピクセルを小さなカメラを導入し断層映像の数を従来の16から32層に増やすことでノイズ飛跡を従来にくらべ10%までに減らす事に成功している。最終的なノイズ削減目的である従来比1%までにするために飛跡再構成のアルゴリズムの改善に着手し始めたところである。アルゴリズムの完成により、この目標は十分到達可能であると考えている。H26年度は低エネルギー電子の飛跡のトラッキングに取り組む。低エネルギー電子飛跡は電磁散乱によりぐにゃぐにゃに折れ曲がっているので直線でのトラッキングをすると複数の線分として認識される。乳剤1層(40ミクロン厚)分のトラック線分は実在の1トラックについて複数発生するため角度、場所が近い線分はクラスタリングして1つにまとめている。低エネルギーの電子による線分情報はもとの電子の折れ曲がりを表現している事が期待され、クラスタリングによっても1個の線分にはまとめられず複数個の線分としてトラッキングされている。この特徴を生かしたトラック線分のクラスタリングの最適化及びクラスタリング後のトラックの数の分布から積極的に低エネルギー電子の飛跡の検出する。高エネルギーの直線飛跡、低エネルギーの電子による飛跡とフォグと呼ばれるランダムに分散した1個の銀粒子のチャンスコインシデンスによるノイズ飛跡の3つを分別する。
河川環境の保全を軸とした流域ネットワークの発展過程に関する調査研究

河川環境は流域住民にとっての共有財であり、その保護には行政と住民が提携することが重要である。その際、流域自治体で河川環境に関する活動を行うボランティアの環境団体は、相互の意見を伝達し利害を調整する仲裁役として期待できる。しかし実際には、環境団体に対する住民の関心が低く、一部の住民から構成される環境団体と行政が対立する地域も多い。本研究では平成10年度から11年度にかけ、環境団体と住民との乖離を調べるために、兵庫県武庫川をフィールドとして、環境団体のボランティア・ネットワークへ参加している団体員と、そうした集団行動へ加わらない一般住民との、武庫川に対する態度・行動の比較調査を行った。武庫川の環境保護を目指した活動を展開する29団体の団体員202名、ならびに武庫川流域の4市町から抽出した1300名の一般住民を対象にアンケート調査を実施し、それぞれ95名(有効回収率45.5%)、735名(有効回収率56.5%)から回答を得た。一般住民のうち、合成洗剤を使わない、署名に応じるなどの行動をとる者は比較的多く、団体員との差は見られなかった。しかし、団体に寄付をする、実際に参加するという行動をとる住民は1%程度であった。ただし、参加したいという意図は、5割近くの住民が持っていた。河川に対する愛着感や環境を守るべきという義務感には団体員と一般住民で差がなく、団体と接触する機会を持っているか否かには、両者に明確な差が見られた。これらのことから、河川環境を保護する個人行動には団体員と一般住民で差がなく、何らかの集団行動をとろうとする際に、団体や周囲の人々と連絡する機会がどの程度あるかによって、両者の差異が生じてくると考えられる。同一河川の上流部(山間部)から下流部(都市部)の複数の自治体に居住する住民が,河川環境の保全を共通目的とした交流から環境保護運動のボランティア・ネットワークを形成する過程について調査した.フィールドとしては,兵庫県丹南町を源流として三田市・宝塚市を流れ,西宮市・尼崎市を河口とする2級河川の武庫川を取り上げた.武庫川流域では,1970年代より有機栽培農産物の産直運動を媒体とした丹南町・三田市の生産者団体と西宮市・尼崎市の消費者団体の結びつきがあったこと,現在西宮市の武庫川中流域で進行中であるダム建設計画をめぐって流域全体の住民が参加する住民運動組織が結成されていること,など住民の流域ネットワークが実際に発展中であり,調査地点として選出した.武庫川流域で,特に河川環境の保全を目的としたボランティアの住民団体を,源流域の丹南町から河口域の西宮市・尼崎市に至る地域より16団体選出し,それぞれの代表者にインタビュー調査を実施した.これらの団体の活動は,河原の清掃活動・河川改修に関する行政との交渉・近隣住民を交えた川遊びイベントの実施・有機農産物の産直など,多岐にわたっていた.従来,こうした活動は,その団体の中心メンバーが在住する地域の内部で実施されることが多かったが,現在は,先のダム建設計画をめぐって諸団体が相互に連絡を取り合い,1997年に上位団体として「武庫川を愛する会」という団体を組織化している.この上位団体を結成するに至った,それぞれの活動地域を越えた団体間の地域外ネットワークの発展過程,ならびに地域内における近隣住民との結びつきから成る地域内ネットワークの現状について,これらの団体のメンバーを対象とするアンケート調査を実施した.今後,この調査の結果を,団体に参加していない一般住民を対象とした調査の結果と比較検討する予定である.また,これらの調査と併行して,武庫川全体の生態調査を実施し,兵庫県内でレッドデータ記載種となっている水生動植物の生息地を発見した.河川環境は流域住民にとっての共有財であり、その保護には行政と住民が提携することが重要である。
ポリシアル酸合成に関与する2種のシアル酸転移酵素の特性解析

神経細胞接着因子(N-CAM)に特徴的に見いだされるポリシアル酸の発現は組織特異的であり、発現時期が厳密にコントロールされている。申請者らは2種のα2,8-シアル酸転移酵素遺伝子(STX, PST)をクローニングしている。しかしこれらの酵素がどのようにポリシアル酸の発現制御に関与しているかということについては依然不明である。本研究では細胞レベルでのポリシアル酸の発現がこれら2種のポリシアル酸合成酵素によってどのように制御されているかを明らかにすることを目的としている。当該研究期間の以下のことを明らかにした。1)マウスのPST遺伝子のゲノム構造を明らかにし、そのプロモーター領域について解析した。その結果、以前明らかにしているマウスSYX遺伝子とゲノム構造はよく似ていたが、プロモーター領域に存在する転写モチーフは全く異なっており、2種のポリシアル酸合成酵素の発現がそれぞれ全く別に転写制御されていることが明らかとなった。2)ポリシアル酸を発現していないマウスの神経芽腫瘍細胞Neuro2aにそれぞれSTXあるいはPSTのcDNAを導入しポリシアル酸合成酵素を過剰発現させたところ、STXのcDNAを発現させた細胞ではN-CAMの140kDaと180kDaの2つの分子種だけが特異的にポリシアリル化されたが、PSTのcDNAを発現させた細胞においてはそれらに加え、N-CAMの120kDa分子種及びN-CAM以外のタンパク質もポリシアリル化されていた。従って細胞内では2種のポリシアル酸合成酵素の糖タンパク質に対する基質特異性は異なっていることが示唆された。基質糖タンパク質側の糖鎖構造に注目し、フコースを含む糖鎖を合成できない変異株CHO Lec13をもちいてin vivoにおけるポリシアル酸の合成と発現の解析を進めた。その結果、変異株CHO Lec13でのポリシアル酸の発現は親株に比べて著しく低かった。糖鎖構造の解析ならびにパルス-チェイス実験の結果、変異株CHO Lec13でのポリシアル酸の発現の低下はおもに、N-結合型糖鎖のα1,6-Fucoseが存在しない基質糖タンパク質(N-CAM)へのポリシアル酸合成後、ポリシアリル化糖タンパク質が分解されることによるものであることが判明した。N-CAM上のポリシアル酸はN-CAMを介する細胞接着を弱めることにより神経細胞の移動・ニューロンの伸長やがん転移に密接に関わっていることが多くの研究から示されている。従って、神経系の構築及び記憶や学習あるいはがん転移等におけるポリシアル酸の機能・意義を研究する上で、ポリシアル酸の合成・発現機序の解明は必須である。申請者らは2種のα2,8-シアル酸転移酵素遺伝子(STX,PST)をクローニングしている。しかし細胞内でこれら2種のポリシアル酸合成酵素がどのような役割分担をし、どのようにポリシアル酸の発現制御に関与しているかということについては依然不明である。

本年度は以下のことを明らかにした。1)マウスのPST遺伝子のゲノム構造を明らかにし、そのプロモーター領域について解析した。その結果、以前明らかにしているマウスSYX遺伝子とゲノム構造はよく似ていたが、プロモーター領域に存在する転写モチーフは全く異なっており、2種のポリシアル酸合成酵素の発現がそれぞれ全く別に転写制御されていることが明かとなった。2)ポリシアル酸を発現していないマウスの神経が主要細胞Neuro2aにそれぞれSTXあるいはPSTのcDNAを導入しポリシアル酸合成酵素を過剰発現させたところ、STXのcDNAを発現させた細胞ではN-CAMのl40kDaと180kDaの2つの分子種だけが特異的にポリシアリル化されたが、PSTのcDNAを発現させた細胞においてはそれらに加え、N-CAMのl20kDa分子種及びN-CAM以外のタンパク質もポリシアリル化されていた。従って細胞内では2種のポリシアル酸合成酵素の糖タンパク質に対する基質特異性は異なっていることが示唆された。神経細胞接着因子(N-CAM)に特徴的に見いだされるポリシアル酸は、神経系の構築や記憶などの現象に密接にかかわっていることが明らかになりつつある。従って、ポリシアル酸の合成・発現機序を明らかにすることは、神経系の構築や記憶などの機構解明に必須である。我々はこのポリシアル酸合成に直接関与する2種のα2,8-シアル酸転移酵素(STX,PST)をクローニングし、これら2種のポリシアル酸合成酵素がどのように役割分担をし、どのようにポリシアル酸の発現制御に関与しているかを明らかにしようと試みた。昨年度それらのゲノム構造ならびにプロモーター領域の解析を行うとともに、in vivoにおける基質特異性の違いを明らかにした。しかし、発現制御の観点から考えれば、酵素の特性だけでなく、基質となる糖タンパク質(N-CAM)側の糖鎖構造にも注目する必要がある。特に、in vitroの酵素活性解析から、N-結合型糖鎖のα1,6-Fucoseの存在がポリシアル酸の合成に関与する可能性が考えられていた。本年度は特に基質糖タンパク質側の糖鎖構造に注目し、フコースを含む糖鎖を合成できない変異株CHO Lec13をもちいてin vivoにおけるポリシアル酸の合成と発現の解析を進めた。その結果、変異株CHO Lec13中でのポリシアル酸の生合成速度は親株と比べて大きな違いはなかった。しかし、変異株CHO Lec13でのポリシアル酸の発現は親株に比べて著しく低かった。糖鎖構造の解析ならびにパルスーチェイス実験の結果、変異株CHO Lec13中でのポリシアル酸の発現の低下はおもに、N-結合型糖鎖のα1,6-Fucoseが存在しない基質糖タンパク質(N-CAM)ヘのポリシアル酸合成後、ポリシアリル化糖タンパク質が分解されることによるものであることが判明した。
低酸素イメージング誘導high-LET炭素イオン線治療の開発に向けた基礎的検討

腫瘍内部の低酸素化はがんの悪性度に関与し、X線に抵抗性となることが知られている。これに対して、high-LET放射線である炭素イオン線は、酸素増感比が低く、低酸素性腫瘍に対する効果が期待される。本研究は、低酸素イメージングとして用いられる64Cu-ATSMの腫瘍内集積とX線や炭素イオン線に対する放射線感受性の関連をヒトがん細胞株やヌードマウス皮下腫瘍移植片モデルにて明らかにする。また、その生物学的な応答機序については、whole transcriptome sequencing等を行い、得られたデータを機械学習にて解析するなどして、関連する遺伝子発現プロファイルを探索することを目的とする。