hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
化学交換飽和移動法を利用する高感度MRI造影剤の開発

新たなMRI造影剤として、化学交換飽和移動法(CEST法)を利用する高分子の設計を行い、高分子における水分子の配位環境を制御する高感度PARACEST造影剤の開発を目的とした。本研究において、新たなCEST用配位子としてDOTA(Gly(OEt))_3(CH_2COOH)を合成し、ポリエチレングリコール-ポリL-リシン(PEG-P(Lys))への結合反応条件の最適化を行った。作製した高分子PARACEST造影剤は、キレート基の導入数の増加に伴い、水中における高分子PARACEST造影剤の運動性が低下した。その結果、高分子PARACEST造影剤と水分子との間の交換反応は促進され、ラジオ波照射による飽和移動が非常に早くなってしまった。一方、水中における運動性を適切に保つ設計を行ったPARACEST造影剤は、ラジオ波の照射に伴い、飽和交換が観測された。この飽和交換反応は低分子のキレート化合物よりも、より低濃度、低いラジオ波で観測することができ、高感度なPARACEST造影剤となる可能性が示唆された。非侵襲的な画像診断方法である磁気共鳴画像(MRI)において、明瞭な画像を得るためには高投与量のMRI造影剤濃度が必要とされている。本研究は、低投与量でより明瞭なMR画像を得るために新しい画像取得方法である化学交換飽和移動(CEST)法を利用する。これは生体内に多く含まれる水分子をバックグラウンドとして、化学交換させることができれば、例えば観察したい固形がんの領域のみが強調される画像が得られる。このCEST法を高分子合成と自己集合的ナノ粒子形成法によって水分子の交換速度を制御し、ターゲットとなる病変部位のみでバックグラウンドシグナルがなく造影剤存在部位のみが描出され、高いS/N比を有する新規な高感度MRI造影剤(CEST造影剤)の開発を行うことを目的としている。本研究で行う水分子の交換制御に関しては、高分子ミセル親水-ポリイオンコンプレックス領域の界面に疎水性ブロックを導入することによって行う。本年度の研究成果は、1.CEST法に適した高分子の合成、2。ポリイオンコンプレックスの作製を行った。1してポリエチレングルコールに対して疎水性ブロックとなるL-フェニルアラニンの重合数を変化させて導入し、次いでポリアスパラギン酸を合成した。2のポリイオンポリイオンコンプレックスの作製はNMRにて評価するためにCEST用Eu(III)イオンではなく、T1造影用Gd(III)を導入し、その水分子との交換制御を検討した。疎水性ブロックであるL-フェニルアラニンの導入とともに水分子の交換が抑制されることが分かった。しかしながら、これは塩の種類、濃度によることが明らかとなっており、今年度も引き続き検討を行い詳細を明らかにするとともに、CEST法イメージングへの応用を展開していく予定である。非侵襲的な画像診断方法である磁気共鳴画像(MRI)ではあるが、より明瞭な画像を得るために高投与量のMRI造影剤が必要とされる。本研究は、低投与量でより明瞭なMR画像を得るため、新しい画像取得方法である化学交換飽和移動(CEST)法用造影剤を開発することを目的とした。生体内に多く含まれる水分子をバックグラウンドとして化学交換させることで、観察したい領域のみが強調される画像が得られる。平成23年度の研究はCEST用高分子の作製、及びNMRによる交換速度の評価であった。本年度は前年度より引き続いて水分子の交換速度を制御することに重点を置き研究をすすめた。CEST造影剤であるEuDOTA(Gly(OEt))4を合成し、高分子として適切な交換速度を有するキレート化合物を高分子へ結合を行うべく、1置換を高分子結合用にしたDOTA(Gly(OEt)3(CH2CO2H))を合成し、カップリング反応によりPEG-b-P(Lys)側鎖のアミノ基へ結合させ、Eu(III)を配位させた。カップリング反応により結合されたキレート化合物の運動性が非常に落ちていることがNMR測定から明らかとなった。これはキレート化合物とポリリシン鎖との間に強固な相互作用が原因であると考えられる。

高分子の分子運動の緩慢性と残存するアミノ基による影響でキレート中のEu(III)と水分子の交換反応が速くなった。このことより分子運動の制御を行うことで交換速度を最適にできる可能性が示唆された。
迅速ペプチド集積反応の開発と光アフィニティプローブへの応用

本研究の目的は細胞内の生命現象に重要な役割を果たすタンパク質のSUMO化の過程を明らかにするための合成タンパク質プローブを創出することである。SUMO化に関わるタンパク質を化学合成し、合成タンパク質に光アフィニティータグを付加することにより、SUMO化の過程に関わるタンパク質の同定が可能となる。前年度までにタンパク質プローブの基盤となるタンパク質の全合成を達成し、さらに得られた合成タンパク質が生理活性を持つことが確認された。さらに精製のためのアフィニティタグと光クロスリンクのための光アフィニティタグを導入し、タンパク質プローブ候補となる合成タンパク質の誘導体を多数合成した。本年度はこれらの誘導体を用いてモデル系において、SUMO化に関連するタンパク質の捕捉に関して検討を行った。SUMO化に必須の基質タンパク質、SUMO E1リガーゼ、SUMO E3リガーゼおよびSUMOタンパク質を含む系を用い、光クロスリンクのためのUV光を照射することにより対象となるタンパク質の捕捉実験を行なった。結果として、いくつかの合成タンパク質誘導体をプローブとして用いつことでタンパク質が捕捉できることが明らかとなった。捕捉されたタンパク質は質量分析器を用いたプロテオミクス解析により構造を確認することに成功した。本課題終了後も引き続き、本化学合成タンパク質プローブを用いてケミカルバイオロジー研究への応用研究を進行している。特に細胞破砕液を用いることで未知のSUMO化関連タンパク質の同定に展開する予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。今年度はタンパク質プローブの基盤となるタンパク質の全合成研究を行った。固相ペプチド合成法を用いて4つのペプチドフラグメントの合成を達成した。固相合成は自動ペプチド合成装置を用いたFmoc法で行った。4つのペプチドフラグメントをSerine-Threonine Ligation(STL)、Keto acid-hydroxylamine ligation(KAHAライゲーション)、Native Chemical Ligation(NCL)によって連結することで目的のタンパク質の化学合成を達成した。さらに得られた合成タンパク質の生理活性について調査した。RanGAP1のSUMO化反応をモデルとし、化学合成タンパク質と過剰発現系からの精製タンパク質の活性を比較した。その結果、合成タンパク質を用いた系においてもモデル基質RanGAP1のSUMO化反応が進行することが明らかとなった。この結果から化学合成によって得られたタンパク質が活性を有し、プローブとしての適用の可能性を持つことが示された。タンパク質の全合成を達成し、その活性を確認することができたため、目的の第一段階は達成できたと言える。前年度はタンパク質プローブの基盤となるタンパク質の全合成を達成し、さらに得られた合成タンパク質の生理活性について調査した。本年度はタンパク質プローブ候補となる合成タンパク質の誘導体を多数合成した。具体的には精製のためのアフィニティタグと光クロスリンクのための光アフィニティタグを導入した。さらに導入する位置を検証するためにいくつか異なる部位に修飾を加えたものを合成した。次年度はこの誘導体を用いて光クロスリンクの条件検討を行う予定である。ペプチドフラグメントの連結により多数のタンパク質誘導体を迅速に合成することができた。当初の計画よりも多くの誘導体の合成を達成できた。前年度に確立した合成ルートに基づき、アミノ酸残基に改変を加えることで様々なタンパク質誘導体を合成する。具体的には精製のためのアフィニティタグと光クロスリンクのための光アフィニティータグの導入である。

誘導体の合成と活性の調査を行い、これらの人工修飾に最適な位置について検討し、タンパク質プローブの完成と生物学研究への応用を目指す。モデル基質を用いた生化学反応と光クロスリンクの条件検討を行う。さらに最適化された実験条件下で各誘導体のプローブとしての性質を評価する。必要であれば、その結果に基づきさらに誘導体のデザイン、合成を行い、より優れたタンパク質プローブの開発を目指す。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
流動化粒子内CVD法による非酸化物セラミックス微粉の合成

流動化に適した粒径(数+μm数mm)をもつ多孔質粒子(マイクロコンテナ粒子と名づける)内でCVDを伴う反応により、非酸化物セラミックス微粉を流動層合成し、ハンドリングに適した顆粒状生成物を得ることを目的に研究を進めた。原料粒子は、原料酸化物微粉(SiO_2、Al_2O_3、TiO_2)とフェノール樹脂液に、必要に応じて目的生成物の種晶(Si_3N_4、AlN、TiN)を加えて混合し、樹脂を硬化させた後、粉砕、整粒の炭化して得た。還元窒化反応は、生成物確認と反応速度データを得るための実験を内径18mmの固定層で、また、流動化法固有の性質を調べる実験を内径28mmの炭素管製流動層で、行なった。反応後の余剰炭素は空気中で焼却した。生成物はXRDにより同定し、SEM観察と水銀ポロシ、BET測定を行った。反応速度に関する知見を得るために、反応中の出口ガス濃度をガスクロマトグラフによりモニターし、生成物中の窒素分をケルダール法により定量した。炭素焼却後の生成物はいずれも指圧により容易につぶせる、適度な大きさの顆粒であった。Si_3N_4合成反応は14001500°Cで04h行い、1500°C、4nの反応の場合、初期SiO_2の転化率は96%、層内粒子の窒化率は95%であった。5つの反応式を仮定して反応モデルを展開し、反応率の時間変化をシミュレートした結果、理論とのよい一致を得た。次にAlN合成では、反応中間体の層内からの揮散はほとんどなく、1550°C、6hの反応で層内粒子の窒化率が88%程度であった。また、TiN合成は1300°Cでも1h程度で反応が完結するが、余剰C焼却温度を400°C程度に抑えないと酸化反応が起きた。流動層合成でも目的とする生成物が確認できた。結果を2つの国際会議、日本セラミックス協会をはじめとする学会で発表し、粉体工学会誌に投稿した。
聴覚障害が認知症者の知的機能に及ぼす影響

アルツハイマー病患者の聴覚障害の特徴として、高齢者に比し聴覚障害罹患率が96.1%と高いこと、高音障害漸傾型に続く聴力型の順序と割合が異なることが明らかとなった。また、アルツハイマー病患者における中等度以上の聴覚障害は遅延再生低下、書字能力の高さと関係する可能性が示された。さらに、聴覚障害例へのMini-MentalStateExamination(MMSE)の適正な実施法として、軽度聴覚障害者には、教示の呈示音圧増強、口形呈示が、中等度以上には一部項目の音声と文字呈示が、聴覚障害の影響を軽減し得る適正な実施法と考えられた。本研究の目的は、(1)認知症の原因疾患の中で最も多いアルツハイマー病(AD)患者の聴覚障害の特徴を明らかにすること(第一研究)、(2)聴覚障害が認知症者の認知機能に及ぼす影響を横断的・縦断的に、またMini-Mental State Examination(MMSE)下位項目の分析から明らかにすること(第二研究)、(3)MMSEの聴覚障害例に対する適正な実施法を検討すること(第三研究)、である。分析の結果、以下の点が明らかとなった。(1)AD患者の聴覚障害罹患率は96.1%と高かった。また、オージオグラム聴力型は、高音障害漸傾型61.0%、高音障害急墜型20.7%、不定型8.5%、混合型6.1%であり、高齢者とは高音障害漸傾型に続く聴力型の順序と割合が異なっていた。(2)横断的調査では、聴覚障害を持つAD患者はMMSE遅延再生項目が低得点、言語検査漢字・仮名書字項目が高得点であった。縦断的調査では、中等度以上の聴覚障害はAD患者の1年後のMMSE総点に影響を及ぼさなかった。(3)MMSEの聴覚障害例への適正な実施法として、軽度聴覚障害者には、教示の呈示音圧増強・口形呈示が、中等度以上には一部項目の音声と文字呈示(MMSE for person with hearing loss)が、聴覚障害の影響を軽減し得る適正な実施法と考えられた。2011年度は、「聴覚障害を持つ認知症者用のMMSE(以下、MMSE for HL(仮称))」作成に向けた基礎的資料を得るために、1)アルツハイマー病(以下、AD)患者の聴覚障害の様相に関する調査、2)AD患者の聴覚障害がMMSEに及ぼす影響の横断・縦断的調査、3)MMSE教示文を音声呈示する代わりに文字呈示するwritten MMSE-Jの調査、分析を実施し、以下の知見が得られた。1)AD患者の聴覚障害罹患率は96.1%と高齢者に比し高いこと、オージオグラム聴力型は、高音障害漸傾型61.0%、高音障害急墜型20.7%、不定型8.5%、混合型6.1%と高音漸傾型に続く聴力型の順序と割合が高齢者とは異なること、2)聴覚障害を持つAD患者はMMSE遅延再生項目が低下すること(聴覚障害群0.9±1.0点、非聴覚障害群2.0±0.6点、t(50)=-2.26,p<0.05)、1年後の縦断的調査では、聴覚障害はMMSE総点に影響を及ぼすものではないこと(聴覚障害群(初期評価16.4±3.9点、再評価時14.6±4.3点)、非聴覚障害群(初期評価時17.0±2.8点、再評価時15.6±3.2点))、3)MMSEの教示文をすべて文字化することは、むしろ読解力低下を伴う認知症者にとって得点低下につながる可能性があること(MMSE総点16.6±6.4点,written MMSE-J総点14.0±7.7点t(25)=2.72, p<0.05)、が示された。これらの基礎的資料をもとに、MMSE for HLを作成した。本年度は高齢者20例へ実施した。2011年度は、(1)聴覚障害を持つ認知症者のための認知機能測定法(以下、MMSE for HL(仮称))開発に関する情報収集、(2)MMSE for HLの作成、(3)高齢者の評価、(4)認知症者の評価を予定していた。このうち、実施したのが(1)、(2)、(3)である。また、2012年度に予定していた聴覚障害が認知症者の知的機能に及ぼす影響については、(2)の開発のために必要な調査として、前倒しして実施した。(4)については、予測したよりも高齢者の中には聴覚障害を持つ者が少なく、MMSE for HLの有用性を確認し難い状況であった。そこで、認知症者への施行の前に、高齢でかつ聴覚障害を持つ者を対象とした調査の必要性を認識し、今年度予定していた認知症者への施行には至らなかった。

今年度残されている課題は、(1)聴覚障害を持つ高齢者への施行、(2)認知症者の評価、(3)信頼性・妥当性の評価、(4)聴覚障害重度例への施行、(5)研究成果報告、である。(1)については、既に高齢者の人材派遣会社を通じて募集を始めている。(2)は、当初予定していた人数よりも少ない人数での予備的な施行とする。理由は、研究協力を要請していた施設のうち1か所の協力が難しくなったこと、(1)を行う予定が当初なかったため、それに要する負担が大きいこと、による。(4)については、数例の聴覚障害重度例への施行を行う。(5)は、高次脳機能障害学会、認知神経科学会での学会発表、九州保健福祉大学紀要への論文投稿を行う。高齢でかつ聴覚障害を持つ者へ調査を行うため、人材派遣料を要する。学会発表や打ち合わせに伴う旅費を要する。論文発表するにあたり、英文添削料を要する。最終報告書印刷のための、印刷用紙、カートリッジ代などの消耗品費を要する。
金属電解共析系における自己組織化の機構と機能

銀(Ag)とアンチモン〈Sb)の2種の金属イオンを含む水溶液から、電気化学的に鍍金をおこなうと、螺旋状の空間パターンが電極表面に自然にできる。表面をオージェで分析すると、白く見えるところはAg、黒く見えるところにはSbが析出していた。電極表面にできる白黒の唐草模様は、白線と白線の間隔が至る所で一定(約10μm)である。模様は、電気分解開始直後から現れ、時々刻々、「間隔一定」の規則を守りながらその姿を変える。つまり、本系は、3次元的な空間規則が、電気分解という巨視的なパラメーター(電圧、あるいは電流)を制御するだけで得られる特異なシステムといえる。本研究では、このAg/Sb共析系が、空間パターンを発生する機構を解明した。ついで、模様の大きさ(線幅)を定める因子を特定し、3次元的に構造を制御した自己組織化金属膜を作り、この金属膜の物性を、特に、その電気的な特性に注目して調べた。溶液中に銀イオンとアンチモンイオンを混在させ、銅板上に2種の金属を電気化学的に析出させると、唐草模様の様な規則構造が自然に発生する。2D光電子分光により析出表面を観測すると、銀とアンチモンがお互いに固溶せずに析出して空間模様を作り上げていることが判った。この反応には、電極表面を舐める電解質流体の流れが必須である。通常、反応の進行と共に、電極近傍の電解質のイオン濃度が減少するため、密度不安定が発生し流体の運動が始まる。10Tの強磁場中でこの反応を進めると、パターンの進行方向が無磁場中に比べて90度回転した。これは、磁場から流体がローレンツ力を受け、流体の運動方向が自然対流の方向と直行する方向に発達したためである。また、銅電極上のアンチモンの金属析出の核発生エネルギーが成長エネルギーに比べて、150meV以上大きいことを実験から明らかにした。この事実と、流体の運動を考え併せて、自己組織化機構を銀アンチモンの2重拡散場の時間変化と、2次元金属核成長の拮抗から説明することが出来た。
英語の運用力向上につながる総合学習英文法の開発に関する研究

本研究は、日本語を母語とする英語学習者にとって何が困難なのか、また、母語からどのような影響があるのかを、現代理論言語学研究の知見を反映した文法解説を通して検討し、学習者のメタ言語知識の育成を進めることのできる効果的な学習文法の記述を試みた。例として、英語の項構造、関係代名詞、受動態などについて、日本人学習者の陥りやすい誤りを分析して、これらの統語的な特性について明らかにした。これらの基礎研究によって得られた知見に基づき、日本語母語話者の第二言語としての英語習得に関する調査のデザインを行った。そして、言語への気づきを高める方法を提案した。研究初年度である平成27年度は、以下の研究実績を挙げた。(1)定期的に研究会を開催し、研究を深めることができた。この1年間で7回の研究会を実施し、方向性が明確になり、次年度への展望も明確である。(2)大学英語教育学会(平成27年9月)で研究発表を行い、研究成果を広く周知することができた。(3)語学教育エキスポ(平成28年3月)で研究発表を行い、研究成果を広く周知することができた。(4)研究初年度として、当初の目標としていたことを明確に進めている。すなわち、(4ー1)現代理論言語学研究の知見を反映した文法解説を試みることにより、学習者のメタ言語知識の育成を目指しており、英語と並行する日本語の言語事実を解説に含めることにより、大学生のメタ言語知識の育成に貢献しようと検討を重ねている。(4ー2)日本語を母語とする英語学習者にとって何が困難なのか、また、母語からどのような影響があるのかを検討することにより、学習者にとって効果的な学習文法を開発しようとしている。また、既存の学習文法において個別の解説がなされていた複数の言語現象について、統一的な説明を行うことにより、学習者にとって分かりやすい解説を行っている。(4ー3)理論言語学、第二言語習得、英語教育を専門とする研究者の共同研究により、学習英文法とタスクベースの課題の有効な関連付けが進んでいる。以上が、初年度終了時点としての研究実績の概要である。当初の目的に沿って定期的に研究会を行い、運用力を高める学習英文法の研究を進めている。中学校や高等学校で学んだ断片的な英文法知識を統合して母語への気づきを促し、さらに学んだ文法知識を内在化させるための明示的な課題を作成することを目指しているが、現在、幾つかの文法項目を拾い出し、日本人大学生学習者が産出しやすい間違いに注目し、その文法項目の理論言語学的な解釈に基づいてそれらの間違いの原因を考察し、その間違いに気づかせ、母語である日本語と比較し、さらにどのようにすればその間違いをおかさずにコミュニケーションができるか、考えさせる課題を作成している。具体的には、他動詞と自動詞、関係代名詞、受動態まで研究を進めている。また、4名の共同研究者で2名ずつ「理論グループ」と「タスク課題作成グループ」に分かれ、仕事の分担を明確化して作業の効率化を図っている。研究2年目である平成28年度は、以下の研究実績を挙げた。この1年間に8回の研究会、打合せ会などを実施し、さらに、調査とデータ収集および分析を行い、初年度に行ってきた研究をデータで確認することができた。(2)大学英語教育学会(平成28年9月)で研究発表を行い、研究成果を周知することができた。(3)CercleS International Conference (University of Calabria, Italy)で研究成果を発表し、EUの外国語教育研究者と意見交換をすることができた。(4)研究2年目として、当初の目標としていたことを明確に進めることができている。すなわち、前年度に引き続き、記述すべき英語のメタ言語知識の選定を行い、大学生を対象とした調査を行った。さらに、英語のメタ言語知識を学習者にわかりやすく記述するため、既存の学習英文法解説文の分析を始めた。(5)理論言語学、第二言語習得、英語教育の各分野の研究者が共同研究をすることにより、学習英文法とタスクベース課題の有効な関連付けが進んでいる。以上が、2年目終了時での研究実績の概要である。当初の計画に沿って定期的に研究会・打合せを行い、「運用力を高める学習英文法」の作成を目指す研究を進めている。初年度に引き続き、大学生が中学校・高等学校で学んでいるにもかかわらず間違いやすい文法項目を拾い出し、その文法項目の理論言語学的な解釈に基づいて間違いの原因を考え、それをもとに、大学生がどうすればその間違いをせずにコミュニケーションできるようになるか、気づきをもたらす課題を作成した。他動詞と自動詞、関係代名詞、受動態についての研究を継続している。本研究では、日本語を母語とする英語学習者の英語の様々な統語構造に関する知識調査を行った。その中で、日本語の母語話者の受動文に関するメタ言語知識について検討した。特に受動文を派生する際の受動形態素、また、各種受動文内の名詞句及び後置詩句の統語的特性について明らかにした。具体的には、direct / indirect passiveの2種類に分類し、さらにtransitive / ditransitive等に項目を整理し、統計分析を行った。被験者を3つのタイプに分け、分散分析を行った結果、被験者の少数のみがhave-causativeを使用したことが鮮明となり、have-causativeの使用、習得の困難さが顕著となり、また、direct / indirect passiveを肯定文と解釈する被験者が多いことが示された。

これらの基礎研究によって得られた知見に基づき、日本語母語話者の第二言語としての英語習得に関する調査のデザインを行い、母語への気づきを促す指導の重要性を主張した。これらの成果に基づき、平成29年度には、日本第二言語習得学会で発表をおこない、また、この成果をもとに、各自の研究も深めた。永井は複言語主義教育の有り方を検討しており、2018年9月に予定している国際学会での発表では、第二言語習得における言語間の影響に関する研究(Kellerman 1995など)から得られた「言語間の客観的類似性と差異性は、学習者が認識する主観的類似性と差異性と必ずしも一致しない」という知見を基に、複言語主義教育ではまず母語への気づきを促し、学習者に学習言語に対する内省的態度を養成する必要があることを主張している。また、岡田は、高校生の英語習得における言語への気づきを高める高大連携の研究を進めている。このように、本研究を実施した意義は大きかったと思われる。本研究は、日本語を母語とする英語学習者にとって何が困難なのか、また、母語からどのような影響があるのかを、現代理論言語学研究の知見を反映した文法解説を通して検討し、学習者のメタ言語知識の育成を進めることのできる効果的な学習文法の記述を試みた。例として、英語の項構造、関係代名詞、受動態などについて、日本人学習者の陥りやすい誤りを分析して、これらの統語的な特性について明らかにした。これらの基礎研究によって得られた知見に基づき、日本語母語話者の第二言語としての英語習得に関する調査のデザインを行った。そして、言語への気づきを高める方法を提案した。今後の研究の推進方法としては、「理論グループ」と「タスク課題作成グループ」にわかれてそれぞれが共同研究を行うことにより、より効率的に研究を進め、さらに、従前通りのペースで全体の研究会も行うことで、より大きな成果が見込まれる。平成28年度は、実証研究を行うことでより理論の裏づけができることとなり、理論言語学の知見を活かした学習英文法作成への具体的な道筋をつける予定である。初年度より「理論グループ」と「タスク課題作成グループ」に分かれているが、2年目もこの分担を継続し、それぞれが共同研究を行い、効率的に研究を進めることができている。実証研究である程度良質のデータを集めることができたため、今後はこの結果を参考にしつつ、また、サンプル数を拡大しながら、学習英文法作成への具体的な取り組みを進めていく。英語教育平成27年度には、本研究の発表に応募する予定の国際学会のテーマが本研究とややなじまなかったため、参加を見送った。また、資料収集に関しては、ヨーロッパでのテロ行為などがあったため、海外での資料収集を行わなかった。平成27年度(研究初年度)応募予定だった国際学会テーマが本研究テーマとややなじまなかったため参加を見送った経緯、また、ヨーロッパでのテロなどに鑑みて海外資料収集を行わなかった経緯により、平成27年度に残額が出た。平成28年度は採択されたイタリアでの国際学会に予定通り参加したが、平成27年度の残額がまだ残っている。
骨細胞による周囲骨基質の溶解および石灰化沈着における微細構造学的検索

本研究では、骨細胞性骨溶解の可能性を確実にするため、破骨細胞が存在しないRANKL-/-マウスおよび血中Ca濃度が低下している授乳期マウスを用いて実験を行った。原子間力顕微鏡(AFM)により骨細胞周の骨基質の弾性率は低下し、透過型電子顕微鏡(TEM)観察するとやや拡大した骨小腔は粗造な壁面を示し、骨小腔内部にはコラーゲン線維が分解されたと思われる不定形構造物を認めた。また骨小腔周囲には一層の骨基質が観察され、42Ca安定同位体を用いて同位体顕微鏡にて観察すると骨小腔周囲に一致して42Ca安定同位体の沈着が認められた。以上より、骨細胞は周囲骨基質を溶解し、その後石灰化沈着する可能性が示唆された。申請者は平成28年度において、授乳期マウスに低Ca餌を与えることによって低Ca血症状態を誘導することで、骨細胞周囲の骨基質が融解する、骨細胞性骨溶解の検索を進めてきた。授乳期マウスにBP製剤であるアレンドロネート(ALN)を投与することで、破骨細胞の活性を抑制し、破骨細胞の影響を排除した環境下で骨細胞が周囲の事基質を溶解するか、実験を行った。すると、授乳期マウスでは、ALN投与の有無に関わらず、1)骨芽細胞の活性は保たれ、骨梁において骨芽細胞の活性を抑制するsclerostinの発現が低下すること、2)Ca欠乏食を給餌すると、継時的に血中Ca濃度が低下していることがわかった。加えてvon Kossa染色による准超薄切片観察すると骨細胞周囲に青く抜けた未石灰化基質が露出し、そのような骨細胞を透過型電子顕微鏡(TEM)にて観察すると、骨小腔の外形は凹凸を示し、骨小腔内部には分解されたコラーゲン線維のような構造物が認められた。また骨小腔周囲の骨基質の弾性率を、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて測定すると低下していることが明らかとなった。以上より、骨細胞が周囲の骨基質を溶解している可能性が強く示唆された。さらに、骨細胞は周囲の骨基質溶解だけでなく、溶解後は骨基質の添加を行う可能性を検索するため、カルセイン標識による蛍光顕微鏡観察、Ca安定同位元素による同位体顕微鏡観察を行った。すると、骨小腔と骨細管に一致してカルセイン標識が認められ、また骨小腔周囲の未石灰化領域に一致してCa安定同位元素が沈着していたことから、骨細胞は周囲の骨基質に石灰化沈着を誘導する可能性が示唆された。申請者は野生型および授乳期マウスを用いて実験を行っているため、使用動物の供給が安定している。また使用薬剤であるPTH・ALNは数社の製品の中から確実に効果のあるものをに選んでいるため、動物実験での失敗が少なく、また、試料作りに煩雑な工程と技術が必要な透過型原子顕微鏡観察は日常的に行っている観察手法であるため研究成果を安定してあげることができている。申請者は平成28年度において、授乳期マウスに低Ca餌を給餌することによって低Ca血症状態を誘導することで、骨細胞周囲の骨基質が融解することを検索した。授乳期マウスにBP製剤であるアレンドロネート(ALN)を投与することで、破骨細胞の活性を抑制し、破骨細胞の影響を排除した環境下で骨細胞周囲の骨基質が溶解することを、准超薄切片によるvon Kossa染色観察、透過型電子顕微鏡観察(TEM)にて明らかにしてきた。平成29年度はそれに加えて、プロトンポンプであるV-ATPaseを構成し、破骨細胞および腎臓にも検出されるd2サブユニットと、破骨細胞に特異的なa3サブユニットを免疫染色および金コロイド法によるpost-embedding法を用いた免疫電顕を行ったところ、授乳期マウスの骨細胞にd2サブユニットを検出した。このことから骨細胞は酸を産生し、周囲の骨基質を溶解している可能性が強く示唆された。次いで、融解した骨基質が再度石灰化するかを検索するために、破骨細胞が存在しないRANKL欠損マウスを用いて、PTH投与後の骨基質を透過型電子顕微鏡(TEM)にて観察すると、骨小腔壁を取り囲むようにして、一層の骨基質を観察することができた。その層の外形は凹凸を示し、溶解して拡大した骨小腔壁の外形と一致しており、一度溶解した骨基質の周囲に骨が添加された可能性が推測された。これはカルセイン標識による蛍光顕微鏡観察にて骨小腔周囲にカルセイン標識が観察されたこと、およびCa安定同位元素を用いた同位体顕微鏡観察において骨小腔周囲の未石灰化領域に一致してCa安定同位元素が沈着していたことからも、骨細胞は周囲の骨基質を溶解し、その後、石灰化沈着を行う可能性が強く示唆された。

以上より、骨細胞は周囲骨基質を溶解し、その後石灰化沈着する可能性が示唆された。1)プロトンポンプの局在およびpH感受性プローブ解析骨細胞で産生された酸は細胞膜上にあるプロトンポンプを介して細胞外へ分泌される。従って、透過型電子顕微鏡(TEM)の免疫電顕(金コロイド法によるpost-embedding法・可能であれば、微細な金コロイドを用いたpre-embedding法)を用いて、破骨細胞特異的なプロトンポンプsubunit/a3、および、腎臓からも検出されるプロトンポンプsubunit/d2を検出する。さらに、実際に酸性環境になっているか明らかにする必要があげられる(pH4.7-6.8程度の酸性環境でハイドロキシアパタイトの溶解が起こる)。そこで、pHの低下により蛍光を発するスイッチ機能を導入したpH感受性プローブを用いて解析を進める。2)骨融解後の石灰化沈着の解析Caが沈着する足場となるコラーゲン線維について検索を行う。まずは透過型電子顕微鏡(TEM)にて再石灰化部位を観察するほか、原子間力顕微鏡(AFM)によるナノインデンテーションを行うことで、骨小腔周囲の骨添加された骨基質の物性を検索する。29年度が最終年度であるため、記入しない。組織化学29年度が最終年度であるため、記入しない。
情報伝達における数学の役割について

本研究の目的は、情報を表現し、保存し、伝達する過程で、数学的対象としての“数"、“図形"、“関数"、“集合"がはたしている役割を明らかにすることであった。その意味で、本研究は“情報処理の過程で数学はどんな役に立つか"ということの研究といえる。この意味での研究は、全く新しい研究である。この新しい試みを、研究代表者が最近提唱している新しい論理学の立場から解明しようというのが本研究の目的である。この研究を推進する為には、1.情報伝達の機構そのものの研究2.情報伝達の場面での数学の役割の研究の二つの研究が計画され、さらに、前者については1.1情報の表現手段、保存手段、伝達手段の研究1.2表現手段、保存手段、伝達手段と情報量との関係の研究1.3情報量と論理との関係の研究が、後者については、2.1具体的な数学的対象、例えば“数"、“図形"、“関数"、“集合"等自身の構造の研究2.2具体的な数学的対象の持つ構造が、情報伝達でどのように用いられかの研究。等が必要が計画された。研究1.については、本橋を中心とする情報数学のグループが担当し、情報伝達の立場からの論理学の再構成の一つに試みとして、「情報時代の論理」(本橋著、日本評論社)を出版した。この本で提唱された一般論を個々の数学に適用する研究2.は末だ研究途上であるが、神田によるマルコフ過程の研究、杉浦による統計的推論の研究、佐々木による近似の理論等徐々に成果が得られている。
多体エンタングルメントの定量化

今年度は、量子情報理論の最先端の物理的・数学的な知識を駆使して、量子熱機関における二つの未解決問題を解決することに成功した。以下に簡単に説明を行う。【解決した問題1:統一的な量子熱機関の定式化の不在】これまでに、量子熱機関の定式化は、非常に様々に提唱されてきたが、統一的な定式化は存在しておらず、異なるモデル同士の関係はあまり深く議論されてこなかった。そこでまず、量子熱機関の一般的な定式化を測定理論に基づいて与えた。これは、「取り出したエネルギーの量が数値的に与えられる」ような任意の量子熱機関が含まれる、極めて一般的なものである。既知の様々な量子熱機関の定式化は、我々の定式化の特殊な場合として分類でき、これによって既存のモデルのうちの幾つかは、実は取り出した仕事の量が測定不能になるなどの欠陥がある事が明らかになった。【解決した問題2:微小熱機関の効率上限】量子系の熱機関の性能限界を調べる為には、マクロ系の熱力学においては無視できた、量子効果、有限サイズ効果、揺らぎの効果を取り扱わなくてはならない。この3つを取り扱う為には、有限の量子多体系を熱力学的極限を取る事無く、正面から取り扱う必要がある。しかし、これは超多次元のヒルベルト空間の上での最適化問題という、数学的に極めて困難な問題を解決する必要を意味していたため、これまで解析が進んでこなかった。一方で、近年、量子情報理論の分野においては、高次漸近論と呼ばれる計算手法によって、有限量子データ列の最適な圧縮効率を求める事が可能になりつつある。私は、情報処理機械と熱機関との間の対応関係に着目し、量子熱機関の状態変化を、この有限データ列の変換と捉える事によって、有限粒子熱浴の熱機関の効率上限を量子情報理論の枠組みで議論できる形に落とし込み、高次漸近論の計算手法を用いる事で、達成可能な効率上限を求めた。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、以下の三つを主たる目標にしている。(I)多体系のシングルコピーでのdeterministic LOCC (d-LOCC)の必要十分条件の導出(II)多体系のマルチコピーでのd-LOCCの必要十分条件の導出と、それを用いたエンタングルメントの定量化(III)情報の、エンタングルメントの一側面としての再定式化。すなわち、多体量子系の内部での情報の振る舞いをエンタングルメントの生成消滅および移動で捉える事ができるような枠組みの導出これら三つの目標に対し、本年度は特に(I)と(III)について研究を行い、(I)について二つ、(III)について一つの結果を得た。(I)に関する結果: 4キュービット純粋状態に対する一般化Schmidt分解の導出、及び、3キュービット混合状態に対する解析計算可能なエンタングルメントパラメータの導出シングルコピーのd-LOCCの必要十分条件の導出には、Schmidt分解の一般化とエンタングルメントパラメータが必要不可欠である。本年度は、多キュービット系のSchmidt分解とエンタングルメントパラメータについて研究を行い、4キュービット系に対する一般化Schmidt分解の導出と、3キュービット混合状態に対する解析計算可能なエンタングルメントパラメータの導出に成功した。(III)に関する結果:熱力学的観点からのエンタングルメントと情報の等価性の立証。観測とフィードバックを含んだ熱力学過程(情報熱力学過程)において、従来の熱力学第二法則の代わりに、情報熱力学不等式(沙川不等式)が成立する事が知られている。この不等式のQC-相互情報量IQCは、観測が古典観測の場合、系と観測結果の間の相互情報量になることが知られている。一方で、観測が古典観測でない場合、IQCの物理的な意味は不明瞭であった。そこで、新たな情報量として、観測の際のエンタングルメントの移動量というはっきりとした物理的意味を持つIEを与え、新しい情報熱力学不等式を与えた。新しい不等式は、沙川不等式(1)よりも緩い等号達成条件を持つ。(i)情報処理のエネルギーコストをエンタングルメント移動量を用いて量る(ii)情報理論を用いて、有限粒子数、有限動作時間の熱機関効率上限を求めるという二つの研究を行い、以下に示す結果を得た。〈研究課題(i)〉(情報処理のエネルギーコストのエンタングルメント移動量による記述)観測、情報消去の二種類の情報処理を等温過程として扱い、昨年度求めたエンタングルメント移動量IEを用いて、これらの情報処理を行うのに必要なエネルギーコストの不等式を導出した。こうした不等式は沙川-上田によってQC-相互情報量を用いて与えられていたが、我々の不等式は彼らのそれよりもtightになっている。こうした、より厳しい不等式を用いる事によって、測定が非古典的な場合には、情報熱力学は厳密な不可逆性を示す事も示された。〈研究課題(ii)〉(有限粒子、有限動作時間の熱機関効率上限の情報理論を用いた導出)熱機関はエンジン、発電機、エアコンなど、現代文明の根幹をなす機器として日常のあらゆる場所で使われている。しかし、熱機関効率に関する研究には、以下の様な3つの未解決問題が残されていた。1.カルノー効率の達成証明の、統計力学からの導出2.有限粒子の熱機関の一般的な効率上限。3.有限時間の熱機関の一般的な効率上限。

そこで私は、上記3問題を一気に解決する研究計画を建て、シンガポール国立大学の林正人教授とこれを実行、3問大全てを解決した。具体的には、情報処理機械と熱機関との間の対応関係に着目し、熱機関による熱浴からの仕事の取り出しを、ある種の有限乱数列の変換と捉える事で、有限粒子及び有限時間の熱機関の効率上限を量子情報理論の枠組みで議論できる形に落とし込み、情報理論の最先端の結果である高次漸近論の計算手法を用いる事で、達成可能な効率上限を求めた。今年度は、量子情報理論の最先端の物理的・数学的な知識を駆使して、量子熱機関における二つの未解決問題を解決することに成功した。以下に簡単に説明を行う。【解決した問題1:統一的な量子熱機関の定式化の不在】これまでに、量子熱機関の定式化は、非常に様々に提唱されてきたが、統一的な定式化は存在しておらず、異なるモデル同士の関係はあまり深く議論されてこなかった。そこでまず、量子熱機関の一般的な定式化を測定理論に基づいて与えた。これは、「取り出したエネルギーの量が数値的に与えられる」ような任意の量子熱機関が含まれる、極めて一般的なものである。既知の様々な量子熱機関の定式化は、我々の定式化の特殊な場合として分類でき、これによって既存のモデルのうちの幾つかは、実は取り出した仕事の量が測定不能になるなどの欠陥がある事が明らかになった。【解決した問題2:微小熱機関の効率上限】量子系の熱機関の性能限界を調べる為には、マクロ系の熱力学においては無視できた、量子効果、有限サイズ効果、揺らぎの効果を取り扱わなくてはならない。この3つを取り扱う為には、有限の量子多体系を熱力学的極限を取る事無く、正面から取り扱う必要がある。しかし、これは超多次元のヒルベルト空間の上での最適化問題という、数学的に極めて困難な問題を解決する必要を意味していたため、これまで解析が進んでこなかった。一方で、近年、量子情報理論の分野においては、高次漸近論と呼ばれる計算手法によって、有限量子データ列の最適な圧縮効率を求める事が可能になりつつある。私は、情報処理機械と熱機関との間の対応関係に着目し、量子熱機関の状態変化を、この有限データ列の変換と捉える事によって、有限粒子熱浴の熱機関の効率上限を量子情報理論の枠組みで議論できる形に落とし込み、高次漸近論の計算手法を用いる事で、達成可能な効率上限を求めた。26年度が最終年度であるため、記入しない。交付申請書に記載した通りの進展の仕方をしているわけではないが、その目的である「情報の物理的意味の把握」という点において、予定を上回るペースで結果を上げている。この2点を勘案して、2の評価が適当であると考える。本研究は前年度の研究を受け継ぎ、それを大幅に発展させた。とくに有限粒子、有限時間の熱機関効率の上限導出は、学問的にも産業的にも極めて重要な意味を持つ、正にbig resultと言って良い結果である。有限粒子の熱機関はナノマシンの開発、有限時間の熱機関はエンジンや発電機の性能向上等の応用を期待できる。こうした結果を与える事が出来たので、本年度の評価は1以外にあり得ないと自信を持って断言できる。情報の量子物理学的
尿細管糸球体代謝連関とMetabolic Kidney Diseaseの病態解明

生活習慣病の重積を基盤とするCKDを新たにMetabolic Kidney Dis easeと捉えた。近位尿細管におけるiNAMPTの意義について、iNAMPTはTGFβにより発現が低下することを明らかにした。iNAMPTプロモータ解析を行いこの発現調節の詳細を明らかにした。さらに糖尿病性腎症ではiNAMPTの発現低下によるSirt6の発現低下が組織線維化へ寄与する。NNMTの線維化に関わるメカニズムの検討を遂行した。NMMT過剰発現マウスの肝臓線維化は肝臓のメチオニン代謝反応の低下のためのメチル基の欠乏がCTGF遺伝子の発現をepigeneticに増加させて、線維化が亢進したと考えられた。平成26年度の基礎研究は生活習慣病の基盤病態、Rho/Rhoキナーゼ経路、ニコチン酸代謝異常との関連を検討する。iNMPT遺伝子の発現調節を検討したところ高糖条件では調節されず、線維化促進因子であるTGFbによって発現が上昇することが明らかとなった。NamptのPromoter領域を配列予測soft(Promo)で解析したところ、ヒトー323ー56、マウス-510-28にCpG islandが局在し、その内部に4個のE-box(Enhancer Box)が存在し、遠位2boxがAhR/ARNT、近位2boxがc-Junの転写因子結合領域と同定した。更にIn-vitro(培養近位尿細管細胞)でLuciferase assayとEMSAを施行し、まずbasal transcriptionは近位E-boxのAhR/ARNTによる高い転写活性レベルに依存する事、更にTGF-βはDnmt1を活性化し、同部位のCpGメチル化を上昇させる事を明らかにした。更にIn-vivoでも、近位尿細管部位をmicrodissection採取した検体のMSP(Methylation Specific PCR)とbisulfite sequenceの検討から、同2boxのCpGメチル化率がControlで低く、糖尿病性腎症で亢進することを確認した。つぎに肥満では近位尿細管Rho/Rhoキナーゼ活性化により腎障害が増悪することを明らかにした。我々は、肥満関連腎症の尿細管細胞におけるRhoキナーゼの役割を近位尿細管特異的dominant negative RhoA過剰発現マウス(DN)を用いて検討した。6週齢のC57BL/6Jマウス(WT)、DNをそれぞれ低脂肪食群(LFD)、高脂肪食群(HFD)の計4群に分け、12週後腎組織を摘出し組織像、分子生化学的変化を検討した。高脂肪食投与によって、近位尿細管中心にRho/Rhoキナーゼの活性化を認め、DNではその活性化が抑制されていた。WT+HFDで増加をみとめた尿Alb、尿NGALは、DN+HFDでは有意に低下し、また炎症性サイトカインであるMCP1、腎組織における炎症細胞浸潤、線維化の改善を認めた。metabolic kidney diseaseの病態につきとくに糖尿病性腎症におけるニコチン酸代謝に関する検討を進めた。一つは近位尿細管において糖再吸収を司るSGLT2の役割についた検討し、糖尿病の初期のこのトランスポーターの活性化が、近位尿細管中のグルコース濃度を上昇させニコチン酸代謝の一端を担うSirt1の発現を低下させるることを明らかにした。さらにニコチン酸代謝中間産物であるNMNの意義について検討した。NMNの直接の賛成酵素であり、ニコチン酸代謝salage経路の律速酵素であるiNMPTの糖尿病性腎症における意義を明らかにする目的でiNAMPTの糖尿病性腎症(DN)での発現推移と近位尿細管特異的iNMAPT欠損マウスおよび過剰発現マウスを作成し、表現系の解析を行った。その結果ControlマウスでNamptは近位尿細管に発現し、足細胞で発現を認めなかった。DNでは、STZ投与とdb/dbマウスともに、発症8週の早期から近位尿細管Sirt1が低下し、24週の中期になって同部位のNampt低下を認めた。CKOマウスでは、尿細管・ボーマン嚢・血管周囲の線維化、尿細管・ボーマン嚢基底膜の肥厚を認めた。DNでは、STZとdb/dbに共通し、同変化はCKOにおいては増悪した。一方、TGマウスでは、DNにおける同変化が軽減した。CKOマウス腎のDNAマイクロアレイでは、線維化因子TIMP1(Tissue Inhibitor of Metalloproteinase 1 )・LTBP2(Latent Transforming Growth Factor Beta Binding Protein 2)の発現上昇を同定した。promoter解析で、転写因子RelAが共通して両因子を調節することを確認した。さらに、CKOマウスではSirt1とSirt6の活性を低下し、RelA、H3K6のアセチル化レベルを上昇させる結果、TIMP1・LTBP2の発現を上昇させる可能性が考えられた。DNにおいて近位尿細管Namptの低下はRelの発現をepigenticに制御し間質の線維化に寄与すると考えられた。iNAMPT遺伝子改変マウスの表現型が意味あるのもとなり、解析が進んでいる。

NNMTの線維化に関わるメカニズムの検討を遂行した。NMMT過剰発現マウスの肝臓線維化は肝臓のメチオニン代謝反応の低下のためのメチル基の欠乏がCTGF遺伝子の発現をepigeneticに増加させて、線維化が亢進したと考えられた。遺伝子改変マウスの供給が順調であることがおおむね順調に進展している大きな理由である。しかしながらnicotinmide N-methytransferaseの研究に関してはその遺伝子改変マウスの表現型が明確でないため解析が難渋している。5/6腎摘モデル、糖尿病腎症モデル、肥満腎症モデル等様々なモデルを用いて検討を加えている。iNAMPTの尿細管特異的欠損マウスの解析を進めるとともにその腎繊維化促進作用のメカニズムを明らかにする。内分泌学、腎臓病学内因性NMNの励起現象を利用して組織のNMN濃度の測定を幅広く行うことを主眼にしたい。腎組織NMN濃度を比較したところ、糖尿病の早期で既に近位尿細管でのNMN産生は低下し、近位尿細管特異的Sirt1過剰発現マウスではこのNMN低下が阻止されることを見出だした。さらにATP・GTP等のヌクレオチドの動態観察に使用される蛍光物質Mant基(Methylanthraniloyl基)に注目し、Mant-NMN合成に成功した。今後糖尿病性腎症モデルマウスでのNMNの組織濃度測定と共にMant-NMNを腎動脈から投与し、近位尿細管からpodocyteへのNMNの移行などのリアルタイムin vivo imagingを施行する。CKDに伴うニコチン酸代謝連関に関与するシグナル分子の発現を臨床サンプルで実証する。申請者は倫理審査委員会における承認・患者への説明及び文書による同意を得て、既に8検体の糖尿病性腎症の予備検討を開始している。すなわちSirt1、Claudin-1抗体によるヒト検体における免疫染色のプロトコールを確立し、実施した(図15)。その結果、尿細管のSirt1低下と足細胞のClaudin-1上昇が相関し、足細胞のClaudin-1上昇と一日蛋白尿量が相関し、ヒトでもClaudin-1の重要性が示唆される結果を得ている。現在ヒト腎生検サンプルおよび尿検体を更に収集中である。これらを用いニコチン酸代謝、Sirt1/Foxo経路、Rho/Rhoキナーゼ経路の活性化状態につき、以下の解析を進めていく。検尿サンプルに関してはClaudin-1蛋白上昇、NMN低下、NMNAM上昇。腎生検サンプルでは形態所見、Sirt1/iNAMPT/NMMT/Foxo/FCoRの免疫染色、Rhoの活性化指標(phospho-MYPT)、Claudin-1などの細胞間接着分子の免疫染色を検討する。電顕下も形態所見Sirt1/iNAMPT/NMMT/Foxo/FCoRの免疫電顕、Claudin-1など接着分子発現の免疫電顕を行う。
ヒト癌の多様性とマイクロRNA発現

(1)胃癌切除例110例におけるHMG2Aの発現検索で高発現症例は予後不良であり、漿膜浸潤、リンパ管侵襲、血管浸潤が有意に強い傾向を認めた。マイクロRNAの一つであるlet-7はHMG2Aをターゲットとすることが報告され、胃癌におけるlet-7の発現とHMG2Aについて検索したところ、胃癌臨床例においてもHMG2Aはlet-7によって制御されていることを見出したのでこれをClin Cancer Res(in press)に報告した。(2)大腸癌臨床検体4例の腫瘍部と非腫瘍部を用いて、癌と正常組織におけるmicroRNAの発現プロファイルを作成し、大腸癌特異的に高発現するmiRNA(21個)を同定した。21個の中で選択した6個(miR-31、miR-183、miR-18a、miR-17-5p、miR-20a、miR-92)についてはリアルタイムRCRシステム(Applied Biosystems社)とTaqMan[○!R]MicroRNA Assays(Applied Biosystems社)を用いて計測し、約69症例の大腸正常組織と比較して大腸癌組織で高発現していることを確認した。前述した6個のmicroRNAは大腸癌組織において高発現していることから、大腸癌の発癌・進展において重要な役割を果たしていることが示唆された。6個のmicroRNAの中で、miR-18a高発現群は低発現群と比較して予後不良となる傾向があること見出した。今後、miR-18aを大腸癌患者において予後予測マーカーとして使用できる可能性が示唆された。平成18年度(1)TaqMan【○!R】MicroRNA Assays:大腸癌特異的に高発現するmicroRNAをAppliedBiosystems社のリアルタイムRCRシステムとTaqMan【○!R】MicroRNA Assaysを用いて計測することに重点を置いた。40症例の大腸癌患者の腫瘍部と非腫瘍部(正常大腸粘膜)のRNAを用いて、これまでに欧米で文献的にnorthern blottingやmicroRNAアレイで大腸癌特異的に高発現しているとされるmicroRNA(miR-19a、miR-20a、miR-21など)を計測した。これらのmicroRNAは報告どおり、正常大腸粘膜と比較して大腸癌特異的に高発現していることを確認した。また、miR-21の発現量は大腸癌の深達度、ステージ分類と関連していることも確認し、これらのmicroRNAが大腸癌の悪性度と関連し、大腸癌患者における新規バイオマーカーであることを見出した。更に大腸癌特異的に低発現しているとされるmicroRNA(miR-143、miR-145)を同様の手法、材料を用いて計測し、文献どおりの傾向があることを確認した。(2)microRNAアレイ:レーザーマイクロダイセクションを用いて、大腸癌細胞のみを回収し、正常大腸細胞と比較して大腸癌細胞特異的に高発現、または低発現している新しいmicroRNAを探したいと考えている。レーザーマイクロダイセクション後のサンプルからのRNAの抽出は簡便なカラム法を使うことができないため、microRNAアレイに使用可能な高品質のRNAを抽出することは現段階では困難を極めているところであるが、現在、改善しているところであり、平成19年度は包括的miRNA解析を施行する予定である。