hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
単球による抗炎症性生理活性物質エポキシエイコサトリエン酸の産生

RT-PCR法とイムノブロッティング法による解析の結果、ヒト単球はエポキシエイコサトリエン酸(EET)の合成酵素CYP2J2を発現していることが明らかになった。またヒト単球は細胞内でEETを生合成していることが示唆された。ヒト単球をマクロファージに分化誘導すると、経時的にCYP2J2の発現も上昇した。分化後のマクロファージにおいてCYP2J2は細胞質に存在することが免疫組織染色の結果から明らかになった。ヒト単球系細胞株THP-1細胞及びU937細胞からtotal RNAを抽出し、RT-PCR法でCYP2J2の発現を調べたところ、これらの細胞においてCYP2J2のmRNAの発現が観察された。THP-1細胞を100 nMのPMAで7日間刺激したところマクロファージ様に形態が変化した。このとき、CYP2J2 mRNAの発現レベルの変化をリアルタイムPCR法で検出した結果、マクロファージへの分化に伴って発現が上昇することが報告されているMMP-9やApoEに加え、CYP2J2のmRNAレベルも経時的に上昇していることが明らかになった。次いで、ヒト末梢血から調製した単核球(PBMC)からマグネティックセルソーターを用いてCD14陽性の細胞を分離し、CD14陽性細胞よりtotal RNAを抽出して、CYP2J2が発現しているかRT-PCR法により検討した。その結果、PBMCに加えCD14陽性細胞にCYP2J2 mRNAの発現が認められた。ヒトPBMCを100 ng/mlのM-CSFと100 ng/mlのGM-CSFで7日間刺激したところ、細胞の形態がマクロファージ様に変化した。この時のMMP-9、ApoE、CYP2J2の各mRNAの発現レベルの変化をリアルタイムPCR法で測定したところ、THP-1細胞を1OO nMPMAで刺激したときと同様に、いずれのmRNAの発現レベルも刺激前と比べて有意に上昇していた。以上のことから、CYP2J2は従来報告されてきた心血管系あるいは腎臓や肝臓などの組織に加えてヒト単球にも発現していることが明らかになった。また、単球をマクロファージ様に分化させることにより、CYP2J2の発現は上昇することが示唆された。本年度はCYP2J2タンパク質およびアラキドン酸のCYP2J2による代謝産物の同定を試みた。(1)ヒト単球系細胞株THP-1細胞及びヒト末梢血由来単球(PBMC)のcell lysateを調製し、イムノブロッティング法でCYP2J2のタンパク質の同定を試みた。その結果、これらの細胞において分子量約50kDaのCYP2J2タンパク質が同定された。(2) THP-1細胞を100nMのPMAで7日間刺激、あるいはPBMCを100ng/mlのM-CSFと100ng/mlのGM-CSFで7目間共刺激して、マクロファージ様に形態を変化させ、分化した細胞におけるCYP2J2の細胞内分布を免疫組織染色法により解析した。その結果、CYP2J2は細胞質に広く分布することが明らかになった。(3)分化したマクロファージに酸化LDLを貪食させて活性化を誘導した時にCYP2J2レベルが変化するかも検討したが、CYP2J2レベルの有意な増加は認められなかった。(4)ヒト末梢血由来単球と、M-CSFとGM-CSFの共刺激により分化させたマクロファージより総脂質画分を抽出した後、エポキシエイコサトリエン酸の安定代謝産物であるジヒドロキシエイコサトリエン酸の量をEIA法にて測定した。その結果、単球及び分化後のマクロファージからは共にジヒドロキシエイコサトリエン酸が検出され、分化後の細胞では代謝産物の増加傾向が観察された。以上のことから、単球やマクロファージにおいてCYP2J2タンパク質が存在し、エポキシエイコサトリエン酸が産生されていることが示唆された。
タウPETによる認知症神経病態の解明および客観的重症度評価指標確立に関する研究

高齢者に多い認知症(物忘れを起こす病気)は今後急速に増える見込みで、治療法および予防法の確立は急務であります。過去の研究から、さまざまな認知症患者さんの脳内にタウたんぱく病変(以下、タウ)というごみのようなものが出現し、物忘れを引き起こすと考えられています。本研究ではPETという装置と専用の検査薬を用いて、さまざまな認知症患者さんの脳内タウの量を測定する簡便な方法を確立しました。さらにこの方法を用いて、タウが出現する場所と量が、認知症で見られる症状の種類やその重症度と関連することを明らかにしました。本研究の成果は、今後認知症を治す新しい薬を開発する上でも、重要な成果となると期待されます。増え続ける認知症の治療法および予防法の確立は急務である。認知症病態にはβアミロイド(Aβ)蓄積やタウ蛋白病変(以下、タウ)などが密接に関与すると考えられており、創薬分野における標的分子となっている。これらの分子を標的とした治療薬の開発には、ポジトロン断層撮影(PET)などの画像技術を用いたヒト生体での薬効評価系の確立が不可欠である。既にAβを標的とした治療薬はPETによる評価系が確立しているが、これまでのところAβ標的薬は期待された効果が得られていない。一方タウを標的とした治療薬は、今までヒト生体における薬効評価系が存在せず、開発が進んでいなかった。ヒト生体における画像技術によるタウ蛋白病変の可視化は、今まで確立したものはなかった。最近我々は、アルツハイマー病(AD)ならびに非AD性認知症のタウへの高い結合性と選択性を示す新規PET薬剤である[11C]PBB3を開発し、[11C]PBB3 PETで評価したタウの集積程度や分布が、神経障害に密接に関与する可能性があること示した。本研究の目的は、PETにより各種認知症のタウと神経障害の関連を解明し、認知症の客観的な重症度評価指標を確立することである。我々は平成26年度に、AD、非AD性認知症、軽度認知機能障害、健常者を対象に、PET及びMRI検査、臨床神経学的評価、認知機能評価を行い、PETの動態解析などを行った。この結果、[11C]PBB3 PETにおける簡便で妥当な解析法を確立した。さらに高齢健常者ではAβ蓄積の有無に関わらずタウ蓄積を認める症例が散見されること、異なる認知症においてはタウ蓄積分布様式も異なり、各疾患で特徴的な神経症候に関連する部位にタウ蓄積が認められることを確認した。ヒト生体における画像技術によるタウ蛋白病変の可視化技術は、今まで確立したものはなかった。最近我々は、アルツハイマー病(AD)ならびに非AD性認知症のタウヘの高い結合性と選択性を示す新規PET薬剤である[11C]PBB3を開発し、[11C]PBB3 PETで評価したタウの集積程度や分布が、神経障害に密接に関与する可能性があること示した。本研究の目的は、PETにより各種認知症のタウと神経障害の関連を解明し、認知症の客観的な重症度評価指標を確立することである我々は平成27年度に、AD、非AD性認知症、軽度認知機能障害、健常者を対象に、PET及びMRT検査、臨床神経学的評価、認知機能評価を行い、PETの動態解析などを行った。この結果、[11C]PBB3 PETにおける簡便で妥当な解析法と、解析における最適な参照領域設定法を確立した。当初の計画時点で想定した以上に順調に被験者募集、検査、データ解析が進んでいる。これまでの解析結果でも、既に最適な動態解析法並びに参照領域の最適化を達成し、英文誌に複数の論文報告をすることが出来た。これらの分子を標的とした治療薬の開発には、ポジトロン断層撮影(PET)などの画像技術を用いたヒト生態での薬効評価形の確立は不可欠である。既にAβを標的とした治療薬はPETによる評価形が確立しているが、これまでのところAβ標的薬は期待された効果が得られていない。一方タウを標的とした治療薬は、今までにヒト生態における薬効評価系が存在せず、開発が進んでいなかった。ヒト生態における画像技術によるタウ蛋白病変の可視化技術は、今まで確立したものはなかった。最近われわれは、Alzheimer病(AD)ならびに非AD性認知症のタウへの高い結合性と選択性を示す新規PET薬剤である[11C]PBB3を開発し、[11C]PBB3 PETで評価したタウの集積程度や分布が、神経障害に密接に関与する可能性があることを示した。

本研究の目的は、PETにおり各種認知症のタウと神経障害の関連を解明し、認知症の客観的な重症度評価指標を確立することである。我々は平成28年度に、AD、非AD性認知症、軽度認知機能障害、健常者を対象に、PETおよびMRT検査、臨床神経学的評価、認知機能評価を行った。さらに平成27年度までに確立した、[11C]PBB3 PETにおける簡便で妥当な解析法を用いたPETデータの解析を行い、タウPETで評価したタウ蓄積がADにおける客観的な重症度評価指標となり得ることなどを示した。当初の計画時点で想定した以上に順調に被験者募集、検査、データ解析が進んでいる。これまでの解析結果でも、前年度までに確立した最適な解析法を用いたデータ解析を行い、タウPETで評価したタウ蓄積がアルツハイマー病における客観的な重症度評価指標となり得ることなどを示し、英文誌に論文報告をすることが出来た。増え続ける認知症の治療法および予防法の確立は急務である。認知症病態にはβアミロイド(Aβ)蓄積やタウ蛋白病変(以下、タウ)などが密接に関与すると考えられており、創薬分野における標的分子となっている。これらの分子を標的とした治療薬の開発には、ポジトロン断層撮影(PET)などの画像技術を用いたヒト生態での薬効評価形の確立は不可欠である。既にAβを標的とした治療薬はPETによる評価形が確立しているが、これまでのところAβ標的薬は期待された効果が得られていない。一方タウを標的とした治療薬は、今までにヒト生態における薬効評価系が存在せず、開発が進んでいなかった。ヒト生態における画像技術によるタウ蛋白病変の可視化技術は、今まで確立したものはなかった。最近われわれは、Alzheimer病(AD)ならびに非AD性認知症のタウへの高い結合性と選択性を示す新規PET薬剤である[11C]PBB3を開発し、[11C]PBB3 PETで評価したタウの集積程度や分布が、神経障害に密接に関与する可能性があることを示した。我々は平成29年度に、AD、非AD性認知症、軽度認知機能障害、健常者を対象に、PETおよびMRT検査、臨床神経学的評価、認知機能評価を行った。さらに平成28年度までに確立した簡便で妥当な解析法を用いたPETデータの解析を行い、タウPETで評価したタウ蓄積がさまざまな非AD性認知症においても客観的な重症度評価指標となり得ること、臨床症状や脳糖代謝、脳萎縮、結合能などと関連することを確認した。これらの研究成果について、複数の国内学会発表と論文投稿(現在under reviewないしはin pressのもの複数を含む)を行った。高齢者に多い認知症(物忘れを起こす病気)は今後急速に増える見込みで、治療法および予防法の確立は急務であります。過去の研究から、さまざまな認知症患者さんの脳内にタウたんぱく病変(以下、タウ)というごみのようなものが出現し、物忘れを引き起こすと考えられています。本研究ではPETという装置と専用の検査薬を用いて、さまざまな認知症患者さんの脳内タウの量を測定する簡便な方法を確立しました。さらにこの方法を用いて、タウが出現する場所と量が、認知症で見られる症状の種類やその重症度と関連することを明らかにしました。本研究の成果は、今後認知症を治す新しい薬を開発する上でも、重要な成果となると期待されます。
精巣内細胞とテロメレース活性

前年度の検討で精巣組織テロメレース活性の測定は、診断的精巣生検でSertoli cell only syndromeと診断された患者がTESE ICSI施行時に精子が回収できるか否かを予想するのに極めて有用であるという知見を得た。今年度は非閉塞性無精子症全体に症例を広げ検討した。対象は本検討に同意した33例に精巣組織のテロメレース活性を定量的に測定した。33例中12(36.4%)で精子が回収できた。精子が得られた症例の精巣組織テロメレース活性値は186.0±51.3TPGU/μgproteinであり,精子なし症例の値は66.5±31.5TPGU/proteinと有意差を認めた。精巣組織テロメレース活性値(カットオフ値30.0TPGU/μgprotein)から精子の存在を予測すると感度83.3%,特異度81.0%と良好であった。また極めて重度な精巣機能障害を呈すことで知られる非モザイク型のクラインフェルター症候群に対しても精巣組織のテロメレース活性測定を行った。24例に施行した。12例で精子が採取できた。カットオフ値を39.00TPGU/μgproteinとすると精子回収成功の感度は91.6%と良好であった。精巣組織テロメレース活性の測定は、あらゆるタイプの非閉塞性無精子症のTESE ICSIに際して精子が回収できるか否かを予想するのに極めて有用であると思われた。さらに不必要な排卵刺激を避けることができる可能性も示唆された。来年度は無精子症全体に症例を広げ検討したい。24例に施行した。
11q13.3領域遺伝子増幅と口腔がんストレス応答骨破壊機構

FADDを中心とした11q13.3領域遺伝子の機能解析を、口腔がん由来培養細胞における遺伝子組み換え変異型分子強制発現系を用いてがん発生機序を明らかにし、また、網羅的にゲノム構造異常を解析することにより、FADDのみならず11q13.3領域遺伝子の中で新たに重要であると予測される遺伝子についても検討することを目的とした。【11q13.3領域遺伝子の強制発現系における生と死への影響】11q13.3領域遺伝子の一つであるFADDの全長cDNAをクローニングし、発現ベクターにサブクローニングを行った。しかし、このベクターでのタンパク発現が非常に弱く、ウエスタンブロットで確認できない程度であったため、あらたにアデノウイルスベクターを導入し、サブクローニングを再度行った。現在、ウイルスベクターへのサブクローニングは終了し、発現の確認まで行っている。【マイクロアレイデータを用いた11q13.3領域遺伝子解析】口腔がん切除標本のホルマリン固定パラフィン包埋ブロックからDNAを抽出し、CGHマイクロアレイ解析を実施し、11q13.3領域の増幅を確認している。CGHマイクロアレイ解析の症例を増やすことで、11q13.3領域中の詳細な増幅範囲が絞り込まれ、11q13.3領域中でがんの発生、性質に関与する遺伝子候補が示された。しかし、このベクターでのタンパク発現が非常に弱く、ウエスタンブロットで確認できない程度であったため、あらたにアデノウイルスベクターを購入し、サブクローニングをやり直すことになった。現在、ウイルスベクターへのサブクローニングは終了したが、発現の確認までは至っていない。【遺伝子プロファイルでータを用いた11q13.3領域遺伝子の発現解析】口腔がん切除標本のホルマリン固定パラフィン包埋ブロックからDNAを抽出し、CGHマイクロアレイ解析を実施し、11q13.3領域の増幅を確認している。FADDを中心とした11q13.3領域遺伝子の機能解析を、口腔がん由来培養細胞における遺伝子組み換え変異型分子強制発現系を用いてがん発生機序およびがんストレス応答骨破壊機構を明らかにし、また、網羅的にゲノム構造異常を解析することにより、FADDのみならず11q13.3領域遺伝子の中で新たに重要であると予測される遺伝子についても検討する。結果として、口腔がんにおける骨浸潤およびリンパ節転移の予測マーカー分子、治療標的分子を抽出することを目的としている。この発現ベクターを用いて目的の分子が発現していることを確認する。その後に核移行シグナルやリン酸化部位の変異体を作製し、増殖、あるいは細胞死への関与を検討する。この際、これまでの研究ですでに11q13.3領域の増幅がないことが判明している細胞SKN3, ZAなどを用いることによって、より生理的な遺伝子増幅の影響を検討できると考えられる。【遺伝子プロファイルデータを用いた11q13.3領域遺伝子の発現解析】これまで蓄積してきた口腔がん、前がん病変のマイクロアレイ解析による発現データから11q13.3領域遺伝子およびMAPキナーゼ経路分子を抽出している。

また、口腔がん切除標本のホルマリン固定パラフィン包埋ブロックからDNAを抽出し、CGHマイクロアレイ解析を実施し、11q13.3領域の増幅を確認している。CGHマイクロアレイ解析の症例を増やすことで、11q13.3領域中の詳細な増幅範囲が絞り込まれ、11q13.3領域中でがんの発生、性質に関与する遺伝子の同定が可能になると考えられる。11q13.3領域遺伝子の一つであるFADDの全長cDNAをクローニングし、発現ベクターにサブクローニングを行ったが、cDNAの構造上PCR反応が不完全で、全長のクローニングに時間を有した。【11q13.3領域遺伝子の強制発現系における生と死への影響】11q13.3領域遺伝子の一つであるFADDが発現していることを確認する。その後に核移行シグナルやリン酸化部位の変異体を作製し、増殖、あるいは細胞死への関与を検討する。この際、これまでの研究ですでに11q13.3領域の増幅がないことが判明している細胞SKN3, ZAなどを用いることによって、より生理的な遺伝子増幅の影響を検討できると考えられる。【遺伝子プロファイルデータを用いた11q13.3領域遺伝子の発現解析】CGHマイクロアレイ解析の症例を増やすことで、11q13.3領域中の詳細な増幅範囲が絞り込まれ、11q13.3領域中でがんの発生、性質に関与する遺伝子の同定が可能になると考えられる。CGHマイクロアレイ解析の症例を増やすために、主にCGHマイクロアレイキット等の消耗品に研究費を使用する。また、途中経過を含めた成果発表をしていく。
がん高齢者の地域生活への移行と継続を支援する看護師のスキルアップ教育枠組みの構築

2018年度は,がん高齢者の住み慣れた地域への療養生活の場の移行や,住み慣れた地域での療養生活の継続に向けた支援を実践する看護師のための「シームレスなケア実践のためのスキルアップ教育枠組み(以下,スキルアップ教育枠組みとする)」案の構築を目指し,収集したデータの分析を行った.その結果,スキルアップ教育枠組み案は,がん高齢者に対する支援の実践において,看護師自身が「習得する必要がある」と認識している知識・技術をあらわす【学習内容】,それらの習得のための手段をあらわす【学習方法】の2つの骨子から成り立つことが示された.前者の骨子には,「地域医療を支える専門職との連携と社会保障制度」が下位の項目として含まれた.一方,後者の骨子には,「在宅療養支援に関するパラダイムシフト」「在宅療養生活の支援に関するリアリティの強化」「実践経験の積み重ねに伴う知識の醸成」「ケア実践の成果のフィードバック」が下位の項目として含まれた.上記の調査に引き続き,スキルアップ教育枠組み案の有用性や活用可能性に関する意見の収集を目的とし,現任教育の実践経験を有する看護師を対象とした半構成的面接調査を行った.調査対象となった看護師からは,「がん高齢者に対する看護実践においては,がんの症状マネジメントに関する知識と技術の習得は必要不可欠である」といった語りが聞かれ,スキルアップ教育枠組み案の見直しを行う必要性が指摘された.したがって2019年度には,がんの症状マネジメントに関する項目等をスキルアップ教育枠組み案に取り入れることで,構築した教育枠組み案の修正作業を行っていく.先にも述べたように申請者らは,スキルアップ教育枠組み案を構築・提示することを目的とし,病院や訪問看護ステーション等に所属する看護師を対象とした半構成的面接調査を実施してきた.そして,その調査結果に基づき「スキルアップ教育枠組み案」を構築するに至った.しかし,上述したスキルアップ教育枠組み案を作成する過程においてデータ分析に多くの時間を要してしまい,研究計画の進行に遅れが生じてしまった.また,本研究では病院や介護保険施設,訪問看護ステーションなどの医療・介護機関に所属し,現任教育に携わった経験のある看護師から上述したスキルアップ教育枠組み案の有用性に関する意見の収集を2018年度に行う計画であったが,この調査対象者の確保に時間を要することとなり,研究計画の進行にさらなる遅れが生じた.現任教育の実践経験を有する看護師を対象とした半構成的面接調査の中で,構築したスキルアップ教育枠組み案の見直しの必要性が指摘された.特に,上述した調査の実施により,がんの症状マネジメントに関する項目が不足している点が明らかになったため,この点に着眼しながら収集したデータの再分析を行うことにより,スキルアップ教育枠組みの修正を行うようにする.また,上述した作業を効率的に実施するため,研究分担者と研究代表者によるミーティングを頻繁に開催し,研究者間の連携を強化するように努める.平成28年度は、高齢がん患者の地域生活への移行とその生活の継続に影響する要因を明らかにするための文献レビューに取り組んだ。具体的には、医中誌Webを用いて「高齢者」「がん」「在宅医療」という3つのキーワードを全て含むものを中心に計22文献を抽出し、レビューを行った。文献内で検討されていた事象のうち最も多かったのは「在宅死」であり、次いで「在宅移行の実現」であった。また、上記の各事象には、「患者本人・家族に在宅療養の希望があること」などの【患者・家族の要因】のみでなく、「病棟看護師と訪問看護師が連携していること」などの【他職種・他部門との協働・連携の要因】も影響を与えることが報告されていた。これらから、高齢がん患者の地域生活への移行等の支援においては、在宅医療等に従事する専門職との協働・連携に関する知識や技術を病棟看護師が身につけておくことが重要であると考えられた。そこで、がん患者のケアに従事する看護師の専門職連携に関するスキルアップに向けた取り組みの現状を把握するため、20112016年の5年間に学術団体が日本国内で開催したがんに関する研修会のうち、「在宅医療等に従事する専門職との協働・連携」を教育内容として含んでいたものをホームページ上で確認した。その結果、日本がん看護学会が開催した3回の研修会のみが該当したことが分かった。また、「がんに関する研修」の成果について20062016年の期間に公表された文献を検索したところ、同様の教育内容を取り入れていたことが確認できたのは5件とわずかであった。以上から、本研究において構築を目指す「スキルアップ教育枠組み」では、病院に所属する病棟看護師の専門職連携にかかる実践力強化を教育目標の中心に据える必要があると考えられた。そのため、今年度に実施を予定している面接調査では、この点に焦点を当てながらデータ収集を行うことする。申請時の計画において、平成28年度での実施を予定していた項目はほぼ終了したため、実施内容をまとめ、平成29年度中に論文投稿もしくは学会発表を行う計画である。平成29年度は、「がん高齢者の地域生活への移行と継続を支援する看護師のスキルアップ教育枠組み」の骨子を明らかにすることを目指し、19名の看護師を研究対象者とした面接調査を実施した。面接対象者の性別の内訳は男性が2名(10.5%)、女性が17名(89.5%)、看護師経験は15年以上の者が10名(52.6%)で最も多く、次いで10年以上15年未満が7名(36.8%)、5年以上10年未満と3年以上5年未満が共に1名(5.3%)の順となっていた。

面接対象者の所属先は病院の病棟が11名(57.9%)、病院の退院支援部門と訪問看護ステーションは共に3名(15.8%)で、その他が2名(10.5%)となっていた。研修への参加状況については、「過去1年以内に『がん看護に関する所属施設内の研修』に参加した経験」のある者は10名(52.6%)、「過去1年以内に『がん看護に関する所属施設外の研修』に参加した経験」のある者は6名(31.6%)であった。また、「これまでに『退院支援、または在宅療養支援に関する研修』に参加した経験」のある者は11名(57.9%)と半数以上を占めており、そのうちの2名が「参加した時の研修のテーマが『地域包括ケアシステム』であった」と答えていた。その一方で、「これまでに『専門職連携に関する研修』に参加した経験」のある者は5名(26.3%)と少なかった面接の中では、「がん高齢者自身の『療養生活の場の移行に関する意思の確認』をすること」と共に、「療養生活の場を住み慣れた地域に移行するには、がん高齢者を支える家族の意思確認も重要になる」という意見が多く聞かれた。さらに、「自宅や介護保険施設等において療養生活を営む場合には介護職の関与の度合いが大きいため、医療者と介護職のスキルアップを共に図っていくことが重要である」という意見を収集することができた。研究計画書に記載したスケジュールに沿って面接調査を実施することはできた。しかし、19名の対象者から質的データを収集したため、面接データの分析に時間を要してしまい、研究活動の進行がやや遅れてしまった。2018年度は,がん高齢者の住み慣れた地域への療養生活の場の移行や,住み慣れた地域での療養生活の継続に向けた支援を実践する看護師のための「シームレスなケア実践のためのスキルアップ教育枠組み(以下,スキルアップ教育枠組みとする)」案の構築を目指し,収集したデータの分析を行った.その結果,スキルアップ教育枠組み案は,がん高齢者に対する支援の実践において,看護師自身が「習得する必要がある」と認識している知識・技術をあらわす【学習内容】,それらの習得のための手段をあらわす【学習方法】の2つの骨子から成り立つことが示された.前者の骨子には,「地域医療を支える専門職との連携と社会保障制度」が下位の項目として含まれた.一方,後者の骨子には,「在宅療養支援に関するパラダイムシフト」「在宅療養生活の支援に関するリアリティの強化」「実践経験の積み重ねに伴う知識の醸成」「ケア実践の成果のフィードバック」が下位の項目として含まれた.上記の調査に引き続き,スキルアップ教育枠組み案の有用性や活用可能性に関する意見の収集を目的とし,現任教育の実践経験を有する看護師を対象とした半構成的面接調査を行った.調査対象となった看護師からは,「がん高齢者に対する看護実践においては,がんの症状マネジメントに関する知識と技術の習得は必要不可欠である」といった語りが聞かれ,スキルアップ教育枠組み案の見直しを行う必要性が指摘された.したがって2019年度には,がんの症状マネジメントに関する項目等をスキルアップ教育枠組み案に取り入れることで,構築した教育枠組み案の修正作業を行っていく.先にも述べたように申請者らは,スキルアップ教育枠組み案を構築・提示することを目的とし,病院や訪問看護ステーション等に所属する看護師を対象とした半構成的面接調査を実施してきた.
骨芽細胞成熟過程におけるRunx2のTln2を介した突起形成制御機能の解明

骨芽細胞特異的にRunx2を過剰発現したTgマウスでは、骨芽細胞の成熟が抑制され、骨は未熟骨芽細胞で占められていた。全身の骨は、線維骨によって形成されており、高頻度に骨折が起こり、ほとんど骨細胞が存在せず、骨細胞突起の著減が観察された。この時、Runx2の下流で骨芽細胞突起形成を阻害する分子を探索したところ、Talin2 (Tln2)の関与が示唆された。本研究では、骨形成におけるTln2の生理的機能を明らかにするとともに、骨芽細胞突起形成を抑制する分子メカニズムを解明する。これは、骨の成熟を促進させる方法を提供し、骨再生研究に大きく貢献する。
分散符号化による適応的計測・通信システムの提唱と構築

ノイズのある環境で計測したデータを統合して観測精度を向上させようとすると,普通,非常に困難なトレード・オフに直面する.つまり,計測するデータの数を増加させることによって質の高い観測を実現することができるが,あまりにその数が大きすぎると,せっかく集めた多数のデータをうまく統合することができなくなるのである.本研究では,このような計測システムの一般的挙動を数学的モデルで分析し,特に不可逆データ圧縮による通信容量を超えたデータ統合の示す性質を明らかにした.主要な研究成果として,通信容量とシステム全体としての情報利得にいわゆるスケーリング則が存在することを示し,あるノイズレベルを越えると不可逆データ圧縮による大規模なデータ統合がいつでもそれを用いないシナリオよりすぐれた情報統合戦略になることを発見した.さらに,このスケーリング則と臨界的なノイズレベルに関して,システムの通信容量が無限大に発散する極限で普遍的な表現を導くことに成功した.これらの結果は,確率論における大偏差理論を統計力学のアプローチで援用したことで得られた.(1)本研究では,計測ノイズが存在し,かつネットワークの全データ転送率が一定になるという現実的制約のもと,センサーネットワークに内在する情報理論的「トレード・オフ」をシステム科学的立場で分析する.(2)そして,これら外部要因に対する最適応答としてシステムの分散化レベルを適応的に決定するための汎用公式を導出する.ノイズのある環境で計測したデータを統合して観測精度を向上させようとすると,普通,非常に困難なトレード・オフに直面する.つまり,計測するデータの数を増加させることによって質の高い観測を実現することができるが,あまりにその数が大きすぎると,せっかく集めた多数のデータをうまく統合することができなくなるのである.本研究では,このような計測システムの一般的挙動を数学的モデルで分析し,特に不可逆データ圧縮による通信容量を超えたデータ統合の示す性質を明らかにした.主要な研究成果として,通信容量とシステム全体としての情報利得にいわゆるスケーリング則が存在することを示し,あるノイズレベルを越えると不可逆データ圧縮による大規模なデータ統合がいつでもそれを用いないシナリオよりすぐれた情報統合戦略になることを発見した.さらに,このスケーリング則と臨界的なノイズレベルに関して,システムの通信容量が無限大に発散する極限で普遍的な表現を導くことに成功した.これらの結果は,確率論における大偏差理論を統計力学のアプローチで援用したことで得られた.今年度は,情報理論における主要な国際学会として知られるISITにおいて,主要な研究者との意見交換を行った.特に,実践的立場からセンサーネットワークの研究に関心のある技術者とも積極的に交流の機会を作り,今後の研究計画に有益な人脈を形成した.また,イスラエルで開催された統計物理学者を中心として会合にも出席し,理論面での最新動向を確認した.同時に,米電気電子学会(IEEE)の主要出版物ロスアラモスのe-printアーカイブ(arXiv.org)を定期的に購読することで,関連する研究資料の効率的な収集を行った.また,数値シミュレーションに必要となる計算機環境の構築を行うため,最新のワークステーションを1台購入した.そして,この計算機環境を用いてセンサーネットワークの数値モデルを構築し,理論と計算機実験による重層的なアプローチを可能とする研究環境を実現した。本年度は,この計算機環境によって,情報理論による既存の成果をモデリングによる構成的な立場から検証できた.特に,レート・歪み限界に漸近する性能を持つアルゴリズムの動作状況を綿密に検証し,さらなる性能の向上と適用範囲の拡大を目指すための基礎データが収集できたことは重要な成果である.これらの基礎データに基づいたアルゴリズムの拡張形式については,来年度以降の研究課題である.さらに,領域メンバーを中心とした国内研究者との意見交換も積極的に行うため,関連する国内学会での調査・研究や,自発的な研究集会にも積極的に参加した.特に,情報通信班の他のメンバーとの議論を重要視し,班としての戦略性や問題意識の共有をはかることができた.平成19年度は,符号化と圧縮関連の技術に周辺諸分野からの技術導入を試みる目的で,国際学会やワークショップにおける情報収集活動を積極的に展開した。特に,米電気電子学会(IEEE)とニューラル・インフォメーション・プロセッシング・システム(NIPS)財団が開催する旗艦的な会合に出席し,最新の技術動向を調査、検討した。また,不可逆データ圧縮の技術開発で現在主流となっている信号処理の方式に提案手法を融合していく技術的可能性を模索し,購入したワークステーションを用いた大規模な数値実験を実施してきた。しかし,離散コサイン変換などの信号処理技術と低密度符号化における確率論的要素技術は親和性が低く,両者の組み合わせで良好な成績を出すことは困難であった。今後は,辞書法などの情報理論的技術にも対象を広げて低密度符号化の要素技術を導入していくことを検討したい。さらに,本年度までに蓄積した学術的知見を情報発信する目的で,ハワイで開催されたIEEEの国際学会でオーガナイズド・セッションを連続企画した。このセッションでは,大学と企業の研究者6人によって新たに「制御」をキーワードにした符号化の研究開発の方向性を提案、検討することができた。また3月には、中国科学院のKavli理論物理学研究所で開催された長期滞在型学術プログラムに招待参加者として招聘された。ここでは,ハワイでの方向性をさらに発展させた話題をセミナー発表者として提供し,世界中から集められた有力研究者との活発な議論が実現できた。

本年度は,センサー集団のシステム化における情報利得(システム化利得)発現のメカニズムを大偏差理論のアプローチで再分析し,情報統計力学による諸結果を現代的な確率論の枠組で捉え直すことに成功した.情報統計力学によるアプローチでは,対称性の高い符号化(あるいは復号)モデルによって定義される繰り返しアルゴリズムの精密な性能評価を可能としたが,対称性の低い符号化(あるいは復号)にモデルによって定義されるアルゴリズムの分析にはむしろ不向きである.このため,情報理論的に実現可能なすべての符号化特性を前提条件とした汎用的議論には別の分析枠組を用いる必要があり,それに最適なのが大偏差理論である。大偏差理論とはシステムの平衡状態(平均値)からの「ゆらぎ」を定量的に分析するために発展した応用確率論の一分野であり,情報統計力学の数学的基礎を与えるより汎用的な枠組である.本年度は情報統計力学と大偏差理論のこの理論的親和性に注目し,前年度までに提唱した情報統合理論の精密化・一般化を実現した.これによって,より解像度の高いセンサー集団のシステム化の分析が可能となり,情報利得を最大化する計測データのデータ圧縮率(の逆数)があるノイズ閾値を境界として連続転移する事実が数学的に証明できた.この発見により,システム化利得発現のメカニズムをより立体的に考察することが理論上可能となり,現実的なシステムに対してもその設計指針を与えることができたと考えられる.さらに,最適データ圧縮率(の逆数)の連続転移は磁性体の相転移現象と極めて類似した構造を持っているので,物理学の立場からも興味深い話題を提供できた.本計画研究では,計測機器と無線回路が実装されたセンサー端末が大規模に相互接続している計測・通信システムが次世代の社会基盤となると予想し,そこに立ち現れる協同現象の発見と解明,及びその工学的応用に資するソフトウェア基盤の構築を目指した.ここでは情報理論の定式化を援用し,有限の電力消費と計測ノイズの存在に対応した数学的抽象化を実施した.さらに,各センサーに計測データの不可逆な分散符号化を行う自由度を与えた実装を提案することで,センサー集団の現実的システム化における「計測」と「通信」の干渉メカニズムを解明することを狙った.そして,この現実的な状況設定では,センサーの数とデータの圧縮率の間に情報理論的な意味でのトレード・オフの関係が存在することを発見した.これは,不可逆データ圧縮による分散符号化を行うことで,システム全体の情報利得を最適化できることを意味する.昨年度は,シャノン限界を達成する最良符号の適用を前提に,計測・通信システムが普遍的に持つべき数学的構造の抽出を試みた.この結果,計測ノイズのレベルに対応した固有のデータ圧縮率が存在し,この圧縮率での協同センシングが情報理論的には最適な方法であるという理論的予想(conjecture)を提出した.特に,外部環境要因による計測ノイズにある臨界値が存在し,それを超えたノイズ領域では最適データ圧縮率の値が限りなく小さくなるという発見は顕著である,今年度は,この理論的予想の正当性を数値実験等により検証し,近似理論の適用限界を指摘している.
新視点にたったマグネシウム材料の実用的リサイクルにおける不純物除去法

軽量・高比強度なマグネシウム材料の普及に不可欠な実用的なリサイクルプロセスの確立に資するため,マグネシウム材料の特性に有害で,リサイクルの際に混入が予想される鉄と銅の除去方法について検討した.鉄がマグネシウムより炭素と結合しやすいことに着目し,マグネシウム溶湯に炭素源と助剤を加えるという単純な方法で,鉄が除去可能であることを明らかにした.銅については,マグネシウム溶湯に浸漬したチタン棒に吸収可能であることを明らかにした.軽量・高比強度なマグネシウム材料の普及に不可欠な実用的なリサイクルプロセスの確立に資するため,マグネシウム材料の特性に有害で,リサイクルの際に混入が予想される鉄と銅の除去方法について検討した.鉄がマグネシウムより炭素と結合しやすいことに着目し,マグネシウム溶湯に炭素源と助剤を加えるという単純な方法で,鉄が除去可能であることを明らかにした.銅については,マグネシウム溶湯に浸漬したチタン棒に吸収可能であることを明らかにした.本年度は,融解したマグネシウム試料中の不純物元素と添加金属との結合・吸収について検討を行い,一方向凝固による晶析についても検討した.試料には融解した純マグネシウム金属に鉄,銅,ニッケルを溶解させたものを模擬試料として用いた.研究目的を達成するため本経費で3領域の温度を独立制御し,炉体を上下に移動できる縦型電気炉を設計・制作して実験に供した.この装置により加熱温度や凝固速度を任意に制御して融解試料全体の一方向凝固を行えるようになり,融解中の試料のサンプリングを適宜併用することにより研究目的に即した実験が行えるようになった.本年度はマグネシウム中の鉄や銅を除去するための添加金属としてチタンを用いた.面積が明確に定まるチタン金属板を浸漬してチタン金属板に吸収された鉄や銅の量を分析した.分析は,チタン板表面および断面の鉄・銅の分布を電子顕微鏡により観察し,付属するEPMAにより定量することにより行った.鉄・銅の含有率,浸漬時間を変化させて実験を行い,除去速度を推算するとともに,チタン金属による鉄・銅の除去可能性について検討した.さらに,表面積の大きいスポンジ状チタン金属を用いて,チタン金属板を用いた場合の結果と比較検討することにより,チタン金属による鉄・銅の除去可能性について検討した.本年度は,電気炉設計・制作の時間,模擬試料作成や実験条件の最適化に時間を要したため,当初計画の選択炭化実験を行うに至らなかった.選択炭化実験については来年度の当初計画に合わせて実施する予定である.融解したマグネシウム試料中の不純物元素と添加金属との結合・吸収について,昨年度に引き続き検討を加えた.融解した純マグネシウム金属に鉄,銅,ニッケルを溶解させたものを模擬試料として用い,面積が明確に定まるチタン金属棒を浸漬して,これに吸収された鉄や銅の量を,電子顕微鏡に付属するEPMAにより定量した.鉄・銅の含有率,浸漬時間を変化させて実験を行い,深さ方向へのこれら元素の濃度分布から,除去速度を推算した.その結果,銅については一定の除去が可能であることが確かめられた.一方,鉄についてはマグネシウム溶湯への溶解量が小さいこともあり,チタン面積あたりの除去量はかなり小さく,効率的な除去は困難であることが確かめられた.本年度は,選択炭化法による鉄の除去についても検討した.実験には鉄を飽和したマグネシウム金属を用い,これを炭素るつぼ,およびマグネシアるつぼ中で溶解して,一定時間後に冷却・凝固させ,得られた鋳塊の鉄の分布を比較検討した.その結果,炭素るつぼを用いて得た鋳塊では表面付近に鉄が浮上・濃縮し,一定の鉄の除去効果が発現することが確かめられた.さらに,マグネシウム溶湯にカルシウムを添加した場合,得られた鋳塊中には鉄の晶析がほとんど見られなくなり,除去効果を高める効果があることが確かめられた.鉄を飽和したマグネシウム溶湯中へのCO_2ガス吹込実験も行ったが,炭素るつぼを用いたため,その効果を特定できず,今後改めて検討する予定である.マグネシウムからの銅の除去についてはチタンへの吸収による方法に絞って研究を行った.融解した純マグネシウム金属に銅を溶解させたものを模擬試料として用い,チタン金属棒を浸漬して,これに吸収された銅の量を電子顕微鏡に付属するEPMAにより定量した.深さ方向への濃度分布から,チタン中への銅の吸収は拡散律速であることが示された.拡散係数は報告値よりかなり大きな値となり,銅の拡散がマグネシウムの存在によって促進されることが示唆された.昨年度までの成果を参考にし,溶湯温度やチタン棒表面状態を変化させた実験も行ったが,依然として吸収速度や吸収量はあまり大きくならなかった.マグネシウムからの鉄の除去については,選択炭化による方法に絞って検討した.実験には鉄を飽和したマグネシウム金属を用い,これを炭素るつぼ,およびマグネシアるつぼ中で溶解して,一定時間後に冷却・凝固させ,得られた鋳塊の鉄の分布をSEM(EPMA)やICPにより測定した.カルシウムを助剤として添加することが,鉄の除去に非常に効果的であることが確かめられた.炭素とカルシウムを同時に用いて処理を行った場合,鋳塊中で鉄を含む介在物はルツボ近傍,および引け巣周辺に濃縮しており,鋳塊中心部付近ではかなり除去されていた.また,このような処理をした鋳塊を再溶解・再凝固させると,鉄を含む介在物がさらに除去されることがわかった.このような結果から,炭素とカルシウムを用いることによって,マグネシウム中の鉄を簡便かつ効率的に除去可能であることが確かめられた.

さらに,このような処理によって得られた鋳塊中の鉄を含む介在物の分布が明らかになり,これらを積極的に分散させた材料の開発を行う上での知見を得ることができた.
二次元培養下での脱分化軟骨細胞の再分化促進因子／低分子化合物の網羅的探索

脱分化した軟骨細胞を再分化させる低分子化合物のスクリーニングを行った。当初、化合物処理から4日後でスクリーニングを行っていたが、5日目で再処理を行い10日目に評価を行う系に変更し、最終的に1つの候補化合物を同定した。さらに、この化合物による再分化能を軟骨細胞マーカー遺伝子発現の有無や、化合物の濃度依存性に着いても検討し、確かな候補であることを確認している。現在、再分化誘導の詳細なメカニズム等について研究を進めている。siRNAライブラリーを用いた再分化因子の探索については、siRNAの二度の導入で著しく細胞の損傷が見られるため中止し、shRNAライブラリーを用いた系に変更し実験を続けている。脱分化した軟骨細胞を硝子軟骨細胞に戻す低分子化合物の1次スクリーニングを行うための実験系の構築を行った。播種細胞数、固定の有無、細胞イメージング解析装置の解析アルゴリズムの設定などを行い、その後1次スクリーニングを行った。低分子化合物の内訳は、既存薬が2560、バイオ活性を有する化合物が2560、天然物由来が1920、化学構造式不明の化合物が11200で、計18240の化合物をスクリーニングした。17化合物が候補化合物として1次スクリーニングを通過した。現在、濃度依存性試験を含めた2次スクリーニングの実験系を構築中である。sIRNAライブラリースクリーニングについては、実験系の構築を終了した。siRNAの導入効率、ノックダウン効率を確認した。化合物ライブラリーによる脱分化型軟骨細胞の再分化を誘導する候補化合物を1次、2次スクリーニングによりピックアップした。しかしながら、これまでの実験より、脱分化阻止や再分化には10日前後の培養基間が必要なことが判ってきたため、化合物添加を2回行い、最終的に10日間の培養を行う系に変更し、1次スクリーニングを行った。現在、1次スクリーニングの再現性と2次スクリーニングの実施を検討中である。siRNAライブラリースクリーニングでは、導入効率やノックダウン効率などの実験の基本となる部分は昨年度に完了していた。しかしながら、前述のように脱分化阻止や再分化には10日前後の培養基間が必要であり、導入したsiRNAの効果が平均34日であることから、siRNAの導入を23回行い10日間の培養を試みた。23回のsiRNAの導入は、導入試薬の影響と思われるダメージを細胞に与えることが判明した。現在、shRNAライブラリーの使用に移行し、脱分化阻止の系を行い、候補分子の同定まで終了した。化合物ライブラリースクリーニングの実験系の構築がスムーズに行うことができたため、1次スクリーニングが思いの外早く終了した。分子細胞生物学化合物スクリーニングについては、2次スクリーニングを進める。siRNAライブラリースクリーニングについては、実際に開始する。また、再分化因子の同定のための実験系を構築する。
構造用FRP形材の接合部の応力伝達と崩壊特性

Eガラス繊維と不飽和ポリエステル樹脂で構成された,連続引抜成形FRP形材の接合部の,応力伝達と崩壊特性を明らかにすることを目的として,以下のような各種の実験を実施した。1.接合部における円孔母材の引張実験の結果からは,最大荷重は欠損面積が大きくなるほど減少し,実円孔径を1.3倍にして欠損させた有効断面積を用いると,脆性材料とされてきたFRPについても,高靭性材料である鋼材を用いるときと同様の方法で,接合部における母材の設計用引張耐力を概略評価できること。2.ファスナー接合による継手接合部の引張実験の結果からは,端あきとピッチがともにファスナー径の3倍以上の場合には支圧破壊が生ずる一方,どちらかが2倍以下ではせん断抜けで接合部崩壊が生ずること。3.接着接合による継手接合部の引張実験の結果からは,接着長さの増加に伴い接合部耐力は非線形的に上昇し,その破壊形式は母材のマット層の層間剥離であること。4.AE計測をもととした耐力予測法として,初期不整を有する圧縮柱のアナロジーが応用できること。5.柱・梁接合部の曲げ実験結果からは,接合形式,補剛材の材料と形状,マット材の材料を変えると,接合部耐力並びに破壊形式は大きく変化すること。特に,母材のマット材としてチョップ付きクロスマットを用いることで,最大耐力後の接合部靭性を大きく向上させることができること。以上,これまで国内外を問わず明らかにされていなかった多くの有用な学術知見を得ることができた。Eガラス繊維と不飽和ポリエステル樹脂で構成される連続引抜成形FRP形材の接合部の基本的な力学性状を解明することを目的として、合計で68体の載荷実験を実施した。試験体は、H形断面形材や箱形断面形材などのフランジやウェブの板要素を想定して、幅65mm,厚さ4mm,長さ300mmの母材を、(R)軸直径d=4.8mmの鋼リベット: (B)軸直径d=6mmの鋼ボルト:(A)エポキシ系接着剤のいずれかを用いて、せん断面が2面の接合方式を採用したものである。11項目について検討した結果を以下に示す。(1)FRP母材を、FRP添板に接合したときと鋼板添板に接合した時の耐力の相違は無視できる。(2)リベット接合における本数が多くなる程、耐力はほぼ比例的に上昇する。(3)リベット接合における端あきeが大きくなる程、耐力は上昇し、e=2d,3dではせん断抜け破壊型であったのに対し、e=4dでは支圧破壊型に変化する。(4)リベット接合におけるピッチwについては、w=2d,3dではせん断抜け破壊型であったのに対し、w=4dでは支圧破壊型に変化する。(5)リベット接合における接合材間の摩擦が耐力に及ぼす影響は小さく無視できる。(6)ボルト接合における接合材間の摩擦の存在で、ボルト締め力の大きい程耐力は上昇する。(7)以上のファスナ接合でのリベットとボルトを用いることの相違は主としてボルト締め力の効果で、グリースを貼付して摩擦を除去すれば両者の平均支圧接合耐力はほぼ一致する。(8)ファスナ接合で板幅方向の引張力による破壊は、主繊維方向のせん断破壊型である。(9)接着接合の初期剛性は大きく、耐力は接着長さLが大きくなるほど大きく、破壊はマット層のせん断破壊型で脆性的に生ずる。(10)このマット層を除去した接着接合では主繊維層でせん断破壊し、10%程度の耐力上昇する。(11)接着接合にファスナ接合を併用しても、耐力上昇は期待できない。Eガラス繊維と不飽和ポリエステル樹脂で構成される連続引抜成形FRP形材の接合部の基本的な力学性状を解明することを目的として,昨年度に引き続き載荷実験を実施した。

すなわち,昨年度は,(1)接合方法(ボルト,リベット,接着,ボルトと接着との併用),(2)接合形態(ファスナー間隔,へりあき,はしあき,ファスナーの本数,接着面積)を実験変数として合計68体の実験を行い,基本的な破壊特性を明らかにした。本年度は,新たに5体追加して73体とするとともに最大荷重時点での破壊状況をより詳細に観察することで,最終的にはせん断型破壊とみられた試験体であっても,最大荷重時は支圧型破壊のモードのものもあることを明らかにした。また,そうした各試験体の観察による破壊形式は,予めアコースティックエミション(AE)を計測することで推測した破壊形式と各々良く対応することも調べた。次に,新たに,ボルトやリベットでの接合部の設計に必要な,ボルトやリベット孔(円孔)を有する母材の引張試験を実施した。本年度は,孔の大きさや個数を変化させながら合計15体の試験体に対する実験を実施した。一般には,実験脆性材料の場合には,円孔による応力集中で耐力は,理論的に約1/3以下にする。本実験では,連続引抜FRP形材の破壊がトランスバースクラックの蓄積によるため,その蓄積過程で応力再配分が生じた結果,母材引張度は,母材断面積から欠損部を除いた有効断面積に比例する関係が得られた。そうした結果から等価な欠損径の算出を試みたところ,いずれの試験体でも,実際の円孔径の約1.3倍となることを解明した。以上,本研究により,継ぎ手接合部の設計に必要な接合材の耐力算定法並びに母材の耐力算定法が確立された。Eガラス繊維と不飽和ポリエステル樹脂で構成される連続引抜成形FRP形材の接合部の基本的な力学性状を解明することを目的として,一昨年度並びに昨年度に行った継手接合部の実験結果をもとに,新しい耐力予測法を提案するとともに,柱梁接合部の載荷実験を実施した。すなわち,先ず,アコーステックエミッション計測をもととした耐力予測法の提案と実験結果との比較から,初期不整を有する圧縮柱との現象のアナロジーを利用して最大耐力を推定した結果,実験値との比は,0.81.2の範囲にあり,本予測法により接合部の破壊耐力の推定が概略可能であることを明らかにした。次に,新たに柱梁接合部の曲げ実験を行った。試験体はいずれも柱通し型であり,柱材・梁材とも成10cmで幅10cmの引抜成形H形材であり,エポキシ系接着剤によって接合されている。接合部補剛材としてFRPアングル材を用いたもの,アングル形鋼を用いたもの,並びに母材のマット材を通常のストランドマットを使用したもの,チョップ付クロスマットを用いたものと接合詳細を変化させ4体の三点曲げ実験を行った。それらについて耐力・変形・破壊形式を比較分析した結果,以下の点が明らかになった。1.接合形式,補剛材,マット材の種類により,接合部の最大耐力だけでなく,破壊形式と最大耐力後の応力の伝達性能(靭性)は大きく異なる。2.母材マット材にチョップ付クロスマットを用いることで,最大耐力後の靭性を向上させることが可能である。3.通し柱の接合部にスチフナーを設置することで,接合部剛性の改善と大幅な接合部耐力の向上が計れる。
呼吸器疾患における時計遺伝子発現の分子生物学的機能解析

肺癌培養細胞株16種および肺切除術をうけた肺癌患者18名の切除肺組織について時計遺伝子発現(Per1,Per2,Per3,Clock,Bmal1)を検討した.各培養細胞において時計遺伝子の発現パターンは大きく異なることが明らかとなった.さらに遺伝子導入による時計遺伝子の過剰発現,RNA干渉による発現抑制の実験が現在進行中である.また,これまで癌組織では時計遺伝子Per1の発現が低下していると報告されていたが,本研究では肺癌組織が正常肺組織に対して必ずしも発現が減弱しているものではないとの結果が得られた.肺癌培養細胞株16種および肺切除術をうけた肺癌患者18名の切除肺組織について時計遺伝子発現(Per1,Per2,Per3,Clock,Bmal1)を検討した.各培養細胞において時計遺伝子の発現パターンは大きく異なることが明らかとなった.さらに遺伝子導入による時計遺伝子の過剰発現,RNA干渉による発現抑制の実験が現在進行中である.また,これまで癌組織では時計遺伝子Per1の発現が低下していると報告されていたが,本研究では肺癌組織が正常肺組織に対して必ずしも発現が減弱しているものではないとの結果が得られた.近年,哺乳類の視交叉上核に約24時間の周期を刻む体内時計の存在が確認された.時計遺伝子に視交叉上核に発現する中枢時計遺伝子と,末梢組織に発現する末梢時計遺伝子とがあり,末梢時計遺伝子の一部は発生,肥満,循環器疾患,精神疾患,腫瘍などに関与することが既に報告されている.しかし,時計遺伝子における研究は端緒についたばかりであり,とくにヒトにおける解析は十分とは言えず,各疾患におけるこれらの遺伝子の役割は不明な点が多い.今回,呼吸器疾患における時計遺伝子の分子生物学的機能を解明するために研究を進めた.時計遺伝子研究により病態の新たな知見が得られれば,新たな治療法の開発に結び付く可能性もあると考えている.平成21年度は,主に肺癌培養細胞株からの時計遺伝子mRNAの抽出を行った.当科の所有する各種培養細胞株においてmRNAを抽出し,RT-PCRの条件設定を行った.引き続きタンパク解析のためにWestern blot法を試みたが,結果が一定して得られす細胞間の比較は困難であった.手技的な問題か,抗体等の問題かは不明であるが,新たな適当な抗体の入手が難しくWestern blot法による解析は断念した.よって,本研究ではmRNAを主体に解析を行っていく方針とした.また,次年度に計画している臨床検体での解析の準備として,当院において肺切除術を受けられた肺癌患者様より手術検体を提供して頂き,サンプル収集を行った.その他の呼吸器疾患として,間質性肺炎における解析も計画している.間質性肺炎に対する検討については,平成21年度は適切な外科的肺生検症例がなく現時点では検体の収集ができていない.哺乳類の時計遺伝子には、視交叉上核に発現する中枢時計遺伝子と末梢組織に発現する末梢時計遺伝子が存在する.今回,我々はヒトの呼吸器疾患における時計遺伝子発現の関与およびその機能を評価することを目的とした.しかし,現実的にヒトでは中枢時計遺伝子の評価は不可能であるため,末梢時計遺伝子モデルとして培養細胞を,in vivoでの臓器レベルの末梢時計遺伝子解析のために肺癌患者の外科的切除肺組織を用いて検討を行った.培養細胞での検討では,当科の保有する肺癌培養細胞株16種に対して網羅的に時計遺伝子hPer1,hPer2,hPer3,hClock,hBmal1のmRNA発現を測定した.その結果,発現量の多い細胞と少ない細胞との各時計遺伝子発現量の比はおよそhPer1では13:1,hPer2では57:1,hPer3では42:1,hClockでは9:1,hBmal1では8:1であり,それぞれ比較的大きな差が得られた.しかし,5種の時計遺伝子をすべて高発現するといった細胞は存在せず,細胞の種類によって時計遺伝子の発現パターンは様々であった.現在,hPer1についてはA431とLK79,hPer2については11-18とH1975を用いて時計遺伝子の過剰発現・発現抑制を行い機能解析中であるが,まだ成果の集積が十分でなく報告するに至らない.外科的切除肺組織での検討では,同一サンプルを組織学的に癌部・非癌部に分け,各種時計遺伝子mRNA発現量を比較した.その結果,癌組織であるからといって一定してある種の時計遺伝子発現が多い(少ない)とは限らなかった.これは組織型や分化度などの要因が影響している可能性もある.今後,さらに症例数を増やしてサブ解析を行っていく予定で研究を継続中である.間質性肺炎については,平成22年度も適切な外科的肺生検症例がなく,残念ながら本研究期間中には検体の収集ができなかった.