hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
酸化亜鉛系光半導体結晶成長と固体ナノ光源への展開

環境デバイスへの展開をねらって、酸化亜鉛系光半導体の成長技術とデバイス技術を中心に低消費電力固体ナノ光源の研究を行った。活性層にZnO系混晶を用いた多重量子井戸構造を持つLEDの作製に成功し、電流注入により緑色のエレクトロルミネッセンスを実現し、酸化物半導体の可視域での光デバイス展開のフィージビリティを初めて示した。また、透明電極としてグラフェン膜の可能性を実験的に明らかにした。酸化物光半導体ZnOはバンドギャップエネルギーが3.28eV、励起子結合エネルギーが60meVと極めて大きい特長があり、新しい光ナノでバイスとして高いポテンシャルを有している。我々は、非平衡度の大きいRPE-MOCVDを新たに開発し、可視から紫外域のZnO系混晶成長を可能とし、ヘテロ接合でRGBのEL発光に成功し、その可能性を実証して来た。今期は1.発光層の時間分解PLを用いて、ZnO混晶の発光寿命とポテンシャル揺らぎの評価を行いモデルとの比較検討をした。また、多層量子井戸作製に成功しブルーシフトを観測できた。2. Cu並びにInを含む新しいZnO系混晶成長の検討を行い、基本的な表面モフォロジー、格子定数、バンドギャップの制御性を明らかにした。光学評価、電気的特性の評価を行いデバイス薄膜としての可能性を探っている。(1)ラジカルを積極的に用いるRPE-MOCVD法成長ウルツ鉱Zn(Cd,Mg)O系薄膜のc軸長など結晶構造と混晶組成のゆらぎの実験的、理論的解析を行なった。Mg組成25%からCd組成60%まで組成制御を可能とし、バンドギャップエネルギーでは3.7-1.9eVの範囲、即ちUVから可視全域に対応する。室温でのストークスシフトと低温での時間分解PLから求めた発光寿命のエネルギー分散から求めたゆらぎEoは約組成0.2で最大値をとることが解った。この系統的な実験結果とエキシトンモデルでの解釈をまとめ、J.Crystal Growthに投稿し、高い評価を受け投稿から10日で、acceptされた。ZnO系光電子デバイスを実現する為、基本となるショットキー・フォトダイオード作製プロセスの検討を行なった。a面サファイア上に成長した(Mg)ZnOを用いてフォトマスク5枚でリフトオフプロセスの確立とAu,Ptのバリアハイトを算出出来た。今後のZnOワイヤ系材料を用いたenergy harvestingデバイスへの展開の基礎固めが出来た。(2)今期は、MgZnO:Cu成長の検討を行ない、昨年度検討したZnO:Cuと比較を行なった。MgZnO系でもCuをドーピング/混晶化することで、ブルーシフトし、抵抗率も増加の傾向が見られた。またMg組成を増加させ、10%程度でp-likeの特性を示した。37th ISCSで発表予定である。ZnO系光半導体はバンドギャップ3.28eV、励起子結合エネルギー60meVと大きく新しい固体光源材料として期待されている。しかし、バンドギャップエンジニアリング、デバイスクオリティ、p型伝導性制御に関し問題があった。我々は、ラジカルを積極的に用いるRPE-MOCVD法を新たに開発し、可視から紫外に至るウルツ鉱Zn(Cd,Mg)0系薄膜を実現し、結晶構造、混晶組成のゆらぎの実験的、理論的解析を行なった。また、ZnCdO/ZnOの多重量子井戸構造の作製にも成功し、ブルーシフト、振動子強度の増強を確認出来た。実際に、量子井戸構造を内蔵するLEDを作製し、電流注入により緑色エレクトロルミネッセンス(EL)発光を実現した(K.Yamamoto,A.Hierro,E.Munoz,A.Nakamura,J.Temmyo,ZnCdO multiple-quantum-well green LEDs,6^<th> Intn.Workshop onZnO and related materials,Changchun,China,Aug,5-7 2010,p81(oral))。また紫外受光デバイスに関して、H_2O_2を用いた表面処理ロセスを中心にPt/MgZnOショットキーデバイスの検討を進め良好なダイオード特性を得た。このように、RPE-MOCDVをベースとしZnO系混晶を用いた発光受光デバイスのフィージビリティを内外で初めて明らかにした。
酵母を用いたポリグルタミン病発症分子機構の解明

ハンチントン病の原因蛋白質ハンチンチンの凝集体には異なる構造(多形)が存在することを同疾患モデルマウスの様々な脳部位由来のハンチンチン凝集体(アミロイド)から明らかにし、線条体由来のアミロイドが最も高い細胞毒性を示した。したがってポリグルタミンのアミロイド構造がハンチントン病の疾患部位特異性を決める一つの要因であることを示した。また、ポリグルタミン凝集体を用いた酵母の遺伝学的スクリーニング系を用いて、新規な酵母プリオンを同定した。神経変性疾患において、細胞老化に伴い、ある蛋白質が凝集し、それを鋳型として初めて神経変性疾患原因蛋白質が異種蛋白質凝集体と交差相互作用して凝集する可能性が考えられる。実際、このような例が酵母プリオンで起こることが知られている。しかし、そのような可能性はこれまでにほとんど調べられていない。本研究では、オリゴマーレベルを含む凝集体を介したクロスシーディングを高効率に検出するために、申請者がこれまでに使用してきた酵母プリオンSup35を用いたレポーター系を用い、神経変性疾患の中でも原因蛋白質の凝集(オリゴマーを含む)化と疾患発症の関与が指摘されているポリグルタミン病に着目し、その新たな発症機構の解明および治療戦略の開発を目的とする。さらに、本研究を通して、「Functional Amyloid(機能的アミロイド)」の発見を目指す。本年度はまず、組み替え酵母に関しては、酵母プリオンSup35蛋白質のアミノ末端に存在する凝集ドメインをポリグルタミンリピート(Q60リピート)で入れ替えたキメラSup35蛋白質を発現する酵母(Q60酵母)を作製した。さらに、非プリオン化状態のQ60酵母に対して、Q60-GFPの過剰発現だけではプリオン化できないように改変を行った。これら組み替え酵母と、酵母の全遺伝子をガラクトース存在下で発現させることのできる遺伝子ライブラリーを構築し、Q60をプリオン化させることのできる遺伝子のスクリーニングを行った。スクリーニングに実験の再現性を異なる方法で確認した結果、5個の遺伝子が有意にQ60をプリオン化させることが明らかになった。また、これらの遺伝子産物をGFP融合蛋白として酵母内で発現させたるプラスミドを作製し、高い発現させたところ、凝集体を形成することが明らかとなった。今後、これら遺伝子産物のアミロイド性やその物性と構造、また、機能変化を調べる予定である。神経変性疾患において、原因蛋白質の凝集化とそれが細胞にもたらす影響には不明な点が多い。本研究では、申請者がこれまでに使用してきた酵母プリオンSup35を用いたレポーター系を用い、神経変性疾患の中でも原因蛋白質の凝集化(アミロイド化)と疾患発症の関与が指摘されているポリグルタミン病に着目し、ポリグルタミンの凝集とポリグルタミン病発症の相関解明を目的とする。また本研究を通して、新たな機能的アミロイドの発見を目指す。異常に伸長したポリグルタミン鎖を含むハンチンチン蛋白質断片を大腸菌で発現、精製し、異なる温度でミスフォールドさせることで、二次構造が異なるアミロイド構造を形成することを明らかにした。また、これらアミロイドを高効率に培養細胞へ導入する手法を新規に開発し、異なるアミロイド構造が細胞毒性にもたらす違いについて検討した。その結果、脆弱な構造をもちβシート構造に富んでいないアミロイドが、強固なβシート構造に富むアミロイドに比べてより細胞毒性が高いことを見出した。また、これらアミロイドの構造多型は、ハンチントン病モデルマウス脳由来のアミロイドにおいても観察され、線条体のアミロイドがより高い細胞毒性を示した。この結果は、ポリグルタミンのアミロイド構造が疾患の部位特異性を決める一つの要因になっていることを示唆した。機能性アミロイドに関しては、今年度、酵母由来の遺伝子ライブラリーを用いた遺伝学的スクリーニングなどにより、数個の候補遺伝子を明らかにした。それら蛋白質を大腸菌で発現、精製し、ミスフォールディングさせたところアミロイドを形成した。これらアミロイドがプリオンとして振る舞う可能性を詳細に検討中である。本研究では、ポリグルタミンと酵母プリオンSup35を融合させたレポーター系を用い、神経変性疾患の中でも原因蛋白質の凝集化(アミロイド化)が病態に深くかかわるハンチントン病に着目し、ハンチントン病の病態解明、および、新規な機能性アミロイドやプリオン蛋白質の同定を目指した。異常に伸長したポリグルタミン鎖を含むハンチンチン蛋白質断片は凝集条件によって、異なる構造をもつアミロイドを形成し、その構造に依存して細胞毒性が異なることを見出した。また、そのアミロイドの構造多型は、ハンチントン病モデルマウス脳由来のアミロイドにおいても観察され、線条体のアミロイドがより高い細胞毒性を示したことから、ポリグルタミンのアミロイド構造が疾患の部位特異性を決める一つの要因になっていることを示した。

一方、機能性アミロイドに関しては、遺伝学的スクリーニングなどにより、酵母プリオンSup35のプリオン状態[PSI^+]を誘導する蛋白質を複数同定した。その中には、凝集しやすいグルタミン・アスパラギンに富むドメインを全く含まない、または、ごくわずにかにしか含まないものが存在した。これら蛋白質はin vitroできれいなアミロイド線維を形成し、in vivoでも、ポリグルタミンやSup35と共凝集することが明らかになった。また、これら蛋白質は、少量のポリグルタミンアミロイドの存在下で、その凝集化が加速された。さらに興味深いことに、同定した蛋白質の一つは新規な酵母プリオンであることが示唆された。以上から、本研究で用いたスクリーニング系は機能性アミロイドの探索に優れており、このような共凝集化は生体内で様々な機能性アミロイドを作り出す源になっていることが明らかになった。
型理論に基づく法的正当化推論機構の研究

法律エキスパートシステムの開発には、(1)複雑で大規模な法律知識の表現法,(2)判例や曖昧な知識からの推論などの特徴を踏まえた新しい非演繹的推論機構,(3)推論の効率化,などが基本的な問題としてある.本研究では,型理論を基に法律エキスパートシステムのためのこれらの問題について次の具体的課題を設定して研究を行った.(1)知識表現言語の研究:知識の概念階層や類似性,多義性などを記述可能な知識表現法を型理論を用いて形式化する.さらに,型階層や部分型などの性質を応用して,継承や抽象化,モジュール化などの機能を備えた,法的推論のための知識表現言語を設計する.(2)法的推論機構の研究:法的推論のためには,類推や仮説からの推論といった非演繹推論の能力を備えた推論手法が必要となる.そのため,シークエント計算に基づく一般的論理プログラムの証明のための推論機構を開発する.それを基に,知識の類似性に基づく推論処理を行う法的推論システムの定式化とシステム設計を行う.知識表現に関しては,ロジカルフレームワーク理論の基に,順序構造,概念記述などが可能な知識表現言語モデルの形式化および知識表現言語の設計を行った.設計した知識表現言語を開発するために,LF型理論をもとに設計された言語eLFをワークステーションに実装し,簡単な知識表現言語を試作した.その知識表現言語を用いて,従来の論理型言語の表現との比較,抽象化や一般化などの概念を導入した推論処理の効率化に関する研究,などの検討を行なった.また、類似性や仮説からの推論などの発見的推論システムの定式化を行い,シークエント計算に基づく類推定理証明に関する実験システムを開発して,現在,本格的システム開発のための基礎的研究を行った状況である.これまで得られた知見を法的推論に応用可能なように修正・拡張して行くかが今後の課題である.法律エキスパートシステムの開発には、(1)複雑で大規模な法律知識の表現法,(2)判例や曖昧な知識からの推論などの特徴を踏まえた新しい非演繹的推論機構,(3)推論の効率化,などが基本的な問題としてある.本研究では,型理論を基に法律エキスパートシステムのためのこれらの問題について次の具体的課題を設定して研究を行った.(1)知識表現言語の研究:知識の概念階層や類似性,多義性などを記述可能な知識表現法を型理論を用いて形式化する.さらに,型階層や部分型などの性質を応用して,継承や抽象化,モジュール化などの機能を備えた,法的推論のための知識表現言語を設計する.(2)法的推論機構の研究:法的推論のためには,類推や仮説からの推論といった非演繹推論の能力を備えた推論手法が必要となる.そのため,シークエント計算に基づく一般的論理プログラムの証明のための推論機構を開発する.それを基に,知識の類似性に基づく推論処理を行う法的推論システムの定式化とシステム設計を行う.知識表現に関しては,ロジカルフレームワーク理論の基に,順序構造,概念記述などが可能な知識表現言語モデルの形式化および知識表現言語の設計を行った.設計した知識表現言語を開発するために,LF型理論をもとに設計された言語eLFをワークステーションに実装し,簡単な知識表現言語を試作した.その知識表現言語を用いて,従来の論理型言語の表現との比較,抽象化や一般化などの概念を導入した推論処理の効率化に関する研究,などの検討を行なった.また、類似性や仮説からの推論などの発見的推論システムの定式化を行い,シークエント計算に基づく類推定理証明に関する実験システムを開発して,現在,本格的システム開発のための基礎的研究を行った状況である.これまで得られた知見を法的推論に応用可能なように修正・拡張して行くかが今後の課題である.
性腺刺激ホルモン・プロラクチン放出に関与する神経機構のモニタリングとその制御

本研究の目的は,性腺刺激ホルモンやプロラクチンの分泌を調節する視床下部神経機構の制御機構の解析を行うことである.そのために,まずラットにおいてはGnRHパルスジェネレーターの電気活動の記録を行い,サイトカインのGnRHパルスジェネレーターの抑制効果におけるグルココルチコイドの役割について検討した.感染ストレス時にはサイトカインにより脳内でCRHの放出が高まり,視床下部ー下垂体ー副腎系が賦活され,視床下部ー下垂体ー性腺系が抑制されると考えられている.しかし,グルココルチコイドはかえってGnRHパルスジェネレーターの興奮生を維持する作用を持つことが明らかとなった.すなわち,視床下部ー下垂体ー副腎系は視床下部ー下垂体ー性腺系をサポートする機能も持ち,ストレス環境下においても性腺機能の廃絶を阻止し,ストレスが解除された場合の生殖活動の速やかな再開を保証しているものと考えられた.ヤギにおいては,GnRHパルスジェネレーターに対する生殖フェロモンの効果を明らかにすることができた.また,マウスにおいて,一部のフェロモンはプロラクチン分泌を制御するドーパミンニューロンの興奮生を高めることにより,流産を誘起することが明らかとなった.さらにGnRHサージとの関連を示唆する活動も記録されたが,これについてはさらに今後の検討を要する.一方,エストロジェンにより視床下部において発現の高まるクローンについて解析を進めた結果,その中の一つは上皮系の細胞成長因子であるグラニュリンであることが判明した.この遺伝子を発現する細胞を組織学的に検討した結果,視床下部腹内側核や弓状核シこおいて発現していることが明らかとなった.さらに,グラニュリンアンチセンスDNAによりエストロジェンの作用が抑制されたことから,エストロジェンの中枢作用の少なくとも一部はグラニュリンを介して発現していることが明らかとなった.本研究の目的は,性腺刺激ホルモンやプロラクチンの分泌を調節する視床下部神経機構の制御機構の解析を行うことである.そのために,まずラットにおいてはGnRHパルスジェネレーターの電気活動の記録を行い,サイトカインのGnRHパルスジェネレーターの抑制効果におけるグルココルチコイドの役割について検討した.感染ストレス時にはサイトカインにより脳内でCRHの放出が高まり,視床下部ー下垂体ー副腎系が賦活され,視床下部ー下垂体ー性腺系が抑制されると考えられている.しかし,グルココルチコイドはかえってGnRHパルスジェネレーターの興奮生を維持する作用を持つことが明らかとなった.すなわち,視床下部ー下垂体ー副腎系は視床下部ー下垂体ー性腺系をサポートする機能も持ち,ストレス環境下においても性腺機能の廃絶を阻止し,ストレスが解除された場合の生殖活動の速やかな再開を保証しているものと考えられた.ヤギにおいては,GnRHパルスジェネレーターに対する生殖フェロモンの効果を明らかにすることができた.また,マウスにおいて,一部のフェロモンはプロラクチン分泌を制御するドーパミンニューロンの興奮生を高めることにより,流産を誘起することが明らかとなった.さらにGnRHサージとの関連を示唆する活動も記録されたが,これについてはさらに今後の検討を要する.一方,エストロジェンにより視床下部において発現の高まるクローンについて解析を進めた結果,その中の一つは上皮系の細胞成長因子であるグラニュリンであることが判明した.この遺伝子を発現する細胞を組織学的に検討した結果,視床下部腹内側核や弓状核シこおいて発現していることが明らかとなった.さらに,グラニュリンアンチセンスDNAによりエストロジェンの作用が抑制されたことから,エストロジェンの中枢作用の少なくとも一部はグラニュリンを介して発現していることが明らかとなった.GnRHパルスジェネレーターの神経活動の記録は既にラット,シバヤギにおいて成功しているが,本研究の第一の目的は,未だ神経活動が実際に記録されていないGnRHとPRLサージジェネレーターの神経活動を多ニューロン発射活動記録法によって同定することである.第二の目的は,3つの神経機構のリズム発振機構の解明と,それらの相互作用の解析を行うことである.一方,我々は視床下部内でエストロジェンにより特異的に誘導される遺伝子をcDNAサブトラクション法により検討したところ,核内転写調節因子のモチーフを持つ新規遺伝子をはじめ,数種の新規遺伝子cDNAをクローニングすることに成功した.第三の目的はこのような遺伝子工学的戦略で,GnRHサージジェネレーターに対するエストロジェン作用(性腺刺激ホルモン分泌に対するエストロジェンのポジティブフィードバック作用といわれてきた作用)を仲介する遺伝子産物を同定することである.これらの目的のために,まず自由行動下のラットおよびシバヤギの視床下部より,多ニューロン発射活動記録法を用いてGnRHサージェネレーターの,また妊娠マウスを用いてPRLサージジェネレーターの電気活動を記録することを試みたが,現在のところまだ成功していない.一方,既に得ている,エストロジェンにより視床下部において発現の高まる未解明の幾つかのクローンについて,全長の塩基配列の決定などの解析を進めた結果,その中の一つは上皮系の細胞成長因子であった.この遺伝子を発現する細胞をin situ RT-PCRにより組織学的に検討した結果,視床下部腹内側核において特に顕著な発現が認められた.次年度にはこの遺伝子についてさらに検討し,GnRHサージジェネレーターを構成するニューロンの実体を追究する予定である.GnRHパルスジェネレーターの神経活動の記録は既にラット,シバヤギにおいて成功しているが,本研究の第一の目的は,未だ神経活動が実際に記録されていないGnRHとPRLサージジェネレーターの神経活動を多ニューロン発射活動記録法によって同定することである.

第二の目的は,3つの神経機構のリズム発振機構の解明と,それらの相互作用の解析を行うことである.一方,我々は視床下部内でエストロジェンにより特異的に誘導される遺伝子をcDNAサブトラクション法により検討したところ,核内転写調節因子のモチーフを持つ新規遺伝子をはじめ,数種の新規遺伝子cDNAをクローニングすることに成功した.第三の目的はこのような遺伝子工学的手法により,GnRHサージジェネレーターに対するエストロジェン作用(性腺刺激ホルモン分泌に対するエストロジェンのポジティブフィードバック作用といわれてきた作用)を仲介する遺伝子産物を同定することである.これらの目的のために,まず自由行動下のラットおよびシバヤギの視床下部より,多ニューロン発射活動記録法を用いてGnRHサージュネレーターの,また妊娠マウスを用いてPRLサージジェネレーターの電気活動を記録することを試みている.一方,エストロジェンにより視床下部において発現の高まるクローンについて,全長の塩基配列の決定などの解析を進めた結果,その中の一つは上皮系の細胞成長因子であるグラニュリンであることが判明した.この遺伝子を発現する細胞を組織学的に検討した結果,視床下部腹内側核や弓状核において発現していることが明らかとなった.今後,この遺伝子についてさらに検討し,GnRHサージジェネレーターを構成するニューロンの実体をさらに追究していく.本研究の目的は,性腺刺激ホルモンやプロラクチンの分泌を調節する視床下部神経機構の制御機構の解析を行うことである.そのために,まずラットにおいてはGnRHパルスジェネレーターの電気活動の記録を行い,サイトカインのGnRHパルスジェネレーターの抑制効果におけるグルココルチコイドの役割について検討した.感染ストレス時にはサイトカインにより脳内でCRHの放出が高まり,視床下部ー下垂体ー副腎系が賦活され,視床下部ー下垂体ー性腺系が抑制されると考えられている.しかし,グルココルチコイドはかえってGnRHパルスジェネレーターの興奮生を維持する作用を持つことが明らかとなった.すなわち,視床下部ー下垂体ー副腎系は視床下部ー下垂体ー性腺系をサポートする機能も持ち,ストレス環境下においても性腺機能の廃絶を阻止し,ストレスが解除された場合の生殖活動の速やかな再開を保証しているものと考えられた.ヤギにおいては,GnRHパルスジェネレーターに対する生殖フェロモンの効果を明らかにすることができた.また,マウスにおいて,一部のフェロモンはプロラクチン分泌を制御するドーパミンニューロンの興奮生を高めることにより,流産を誘起することが明らかとなった.さらにGnRHサージとの関連を示唆する活動も記録されたが,これについてはさらに今後の検討を要する.一方,エストロジェンにより視床下部において発現の高まるクローンについて解析を進めた結果,その中の一つは上皮系の細胞成長因子であるグラニュリンであることが判明した.この遺伝子を発現する細胞を組織学的に検討した結果,視床下部腹内側核や弓状核において発現していることが明らかとなった.
口腔外科領域における拡張現実感技術を用いた次世代立体画像手術支援システムの開発

口腔外科分野では、とくに三次元的な形態・位置・方向を正確に把握することが重要である。術者が直接見ることのできない部位を直接視覚的に認識するには、異分野における先進的技術の積極的な導入が不可欠である。本研究では、手術支援システムに拡張現実とコンピュータビジョンを導入し、三次元画像マッチングによりマーカーレスにて三次元CT画像を実空間に高速・高精度・非侵襲にレジストレーションすることを可能とした。最近のCCDカメラの高画素化や最近のコンピュータグラフィックス演算処理テクノロジーの急速な進歩により、画像センシング、三次元映像処理、マシンビジョン、拡張現実感技術などの様々な分野への応用が進んできている。我が国が強みを持つ立体映像およびデジタル技術関連の革新的な技術を統合して現実空間に医用画像および情報を投影・可視化する未来の新しい手術環境を実現することが目的である。従来の両眼立体視による三次元ディスプレイでは、左右の眼に異なる映像を見せることで、物体が浮き出たり、奥行きがあるように見えるが、正確な三次元的位置関係を再現できないという欠点がある。医療機器としての立体映像には、従来の両眼立体視技術では不可能な「両眼視差および運動視差」の両方による正確な三次元的位置関係を裸眼で認識可能な新技術が求められる。本研究では、リアルタイム画像誘導手術支援システムによる拡張現実感映像と三次元カメラより構成されるマシンビジョンシステムから認識される現実空間の特徴点を照合することにより、実空間での位置・画像情報のレジストレーションを行ない、物体の位置・方向・姿勢・大きさ・形状・間隔など、物体が三次元空間に占めている状態や関係を認識する。術者の技量に大きく依存している外科手術をより科学的な領域へと向かわせるためには、異分野における先進的技術の積極的な導入が不可欠であり、科学的根拠に基づいた予知性・安全性の高い医療が求められる。
ケイ素の特性を利用する光線力学的治療用ポルフィリン分子の創製

次世代の光線力学的治療(PDT)用ポルフィリン光増感剤には、光線過敏症を発症しない「速やかな薬物代謝」、及び高い組織透過性や他の生体物質へのダメージを最小限に抑えることのできる「吸収波長の長波長化」の二点が求められている。本研究では、シリルメチル基やジシラニル基などのケイ素官能基をポルフィリン環に導入すると酸化電位の大幅な低下や吸収波長の著しい長波長化が期待できることに着目し、これらのケイ素の特性を利用した新たなPDT用ポルフィリン光増感剤の開発基盤構築を試みた。次世代の光線力学的治療(PDT)用ポルフィリン光増感剤には、光線過敏症を発症しない「速やかな薬物代謝」、及び高い組織透過性や他の生体物質へのダメージを最小限に抑えることのできる「長波長化」の二点が求められている。本研究は、シリルメチル基やジシラニル基などのケイ素官能基をポルフィリン環に導入することにより酸化電位の大幅な低下や吸収波長の著しい長波長化が期待できることに着目し、これらのケイ素の特性を利用した新たなPDT用ポルフィリン光増感剤の開発基盤を構築することを目的に遂行するものである。平成27年度は、これまで例のなかったポルフィリンのβ位への直接的シリル化について検討した。その結果、Irを触媒に用いるとポルフィリンのβ位のCーH活性化を伴い、シリル基が位置選択的に導入できることを見出した。この反応は、対応するホウ素かとは異なり、様々な置換基をもつポルフィリン化合物に適用可能で、しかも、1種類の生成物のみを与えるなどの複雑なポルフィリン化合物を構築する上での優れた利点をもつ。現在本成果を適当なジャーナルへの投稿を準備中である。また、本研究の関連事項として、新規なポルフィリン二量体の構築と不斉認識能をもつホスト分子としての利用を検討し、本二量体が様々なアルコールの非破壊的絶対配置決定に利用できることを報告した。さらに、エステルなどの官能基をもつKnochel型のGrignard反応剤を用いたポルフィリンの新規修飾反応を開発した。当初の予定通り、CーH活性化を伴うポルフィリンのβ位へのシリル基の導入反応を首尾良く開発することが出来た。また、この反応は類似のホウ素化よりも位置選択性や適用範囲に予想以上に優れていることを見出した。本研究成果については近々適当なジャーナルへ投稿する予定である。平成28年度は、これまで例のなかったポルフィリンのβ位への直接的シリル化について検討した。その結果、ケイ素源としてHSiMe(OSiMe3)2を用いたIr触媒C-H活性化によるmeso-無置換ポルフィリンへの効率的なβ位選択的シリル基導入反応を開発した。さらに、このシリル基は、緩和な条件で酸化、ハロゲン化、及びクロスカップリング反応により官能基変換することができ、β-シリルポルフィリンが様々な機能を持つポルフィリンを構築する上で有用な合成中間体として利用できることを明らかにした。上述のように、ポルフィリンへの効率的なβ位選択的シリル基導入反応を開発することができたが、より嵩高いmeso位へのシリル基導入はよりチャレンジングである。最近、Ni触媒存在下、ケイ素源としてとしてシリル亜鉛反応剤R3SiZnClを用いてmeso-ブロモポルフィリンと反応させると、比較的効率良くmeso位へのシリル基導入が進行することを見出した。現在、収率等のさらなる向上について、反応条件の精査中である。また、拡張ポルフィリンへシリル基を導入すると、酸化電位の低下や吸収波長の長波長シフトなど、特徴的な物性を持つようになることを見出し、PDT用ポルフィリン光増感剤の設計指針を得ることができた。当初の予定通り、CーH活性化を伴うポルフィリンのβ位へのシリル基の導入反応を開発することが出来た。また、β位よりもはるかに嵩高いため困難とされてきたmeso位へのシリル基導入が、求核性カップリングパートナーとしてシリル亜鉛反応剤R3SiZnClを用いると比較的容易に達成できることを見出した。本研究は、シリルメチル基やジシラニル基などのケイ素官能基をポルフィリン環に導入することにより酸化電位の大幅な低下や吸収波長の著しい長波長化が期待できることに着目し、これらのケイ素の特性を利用した新たなPDT用ポルフィリン光増感剤の開発基盤を構築することを目的に遂行した。平成29年度は、前年度に明らかにしたポルフィリンのβ位へのシリル化反応に続き、ポルフィリン環のmeso位へのシリル基導入について検討した。

ポルフィリン環のmeso位は、隣接する二つの水素によりβ位よりも嵩高いため、シリル基との接近が困難となり、その結果、効果的なmeso位をシリル化する方法は従来殆ど知られていなかった。これに対し、Ni触媒存在下、クロスカップリング反応においてこれまでケイ素源として殆ど利用されていなかったシリル亜鉛反応剤を用いると、meso-ブロモポルフィリンとの反応が比較的効率良く進行し、meso位へのシリル基導入が達成できることを見出した。また、導入されたシリル基のフッ素官能基やヒドロキシ基など多の官能基へ容易に変換できることを見出し、meso-シリルポルフィリンの合成阻止としての有用性を明らかにした。一方、シリルポルフィリンの物性や反応性解明の一環として、β-シリルポルフィリンの臭素化について精査したところ、中心にNiを導入すると無金属体とは異なり、β位のシリル基を残したままmeso位の臭素化が選択的に進行することを見出した。現在、上述のいくつかの新規修飾反応の拡張ポルフィリンへの適用を通じてより実用に近いPDT用ポルフィリン光増感剤の設計を試みている。次世代の光線力学的治療(PDT)用ポルフィリン光増感剤には、光線過敏症を発症しない「速やかな薬物代謝」、及び高い組織透過性や他の生体物質へのダメージを最小限に抑えることのできる「吸収波長の長波長化」の二点が求められている。本研究では、シリルメチル基やジシラニル基などのケイ素官能基をポルフィリン環に導入すると酸化電位の大幅な低下や吸収波長の著しい長波長化が期待できることに着目し、これらのケイ素の特性を利用した新たなPDT用ポルフィリン光増感剤の開発基盤構築を試みた。ポルフィリンのβ位へのシリル基導入に続き、meso位へのシリル基導入について検討する。meso位は隣接する二つのβ炭素上の水素により立体的混み合いが大きく、そのシリル化は未だにチャレンジングなテーマである。本研究では、IrまたはRh触媒を用いたハロゲン化ポルフィリンと適当なシリル化剤とのカップリング反応を主に検討する。また、βーシリル化反応に関連して、これらのシリルポルフィリンの光化学的・電気化学的物性を明らかにするとともに合成素子としての有用性を明らかにする。ポルフィリンのβ位へのシリル基導入に続き、meso位へのシリル基導入を確立する。meso位は隣接する二つのβ炭素上の水素により立体的混み合いが大きく、そのシリル化は未だにチャレンジングなテーマであるが、最近、ケイ素源としてシリル亜鉛反応剤R3SiZnClを用いNi触媒存在下、meso-ハロゲン化ポルフィリンとのカップリングを行うことにより、解決できる可能性を見出した。今年度は、この反応を早急に確立する。また、各種拡張ポルフィリンへのシリル基導入による光化学的・電気化学的物性の改変を明らかにし、光線力学的治療(PDT)用ポルフィリン光増感剤としてより実用に近い化合物を構築する。物理有機化学
蛋白質の燐酸化・脱燐酸化による酵母細胞増殖の調節とその利用

生育環境からの情報を認識し,分裂周期を次のサイクルへ進行させるかどうかの決定に,蛋白質燐酸化が関与している.燐酸化酵素は,種々の分子種が次々と分離同定されてきているが,その中でも, cAMP依存性蛋白質燐酸化酵素(Aキナーゼ)について,国内外で,詳細な研究が行われてきた.本研究中で,我々は,以下の三点を明らかにした.(i) Aキナーゼ調整蛋白質遺伝子BCY1をクローニングし,塩基配列を決定した.推定上のアミノ酸配列は,ウサギ筋由来のAキナーゼ調節サブユニットとよく似ていた.bcy1-1変異型遺伝子もクローニングし,その塩基配列を野生型のものと比較したところ,アミノ酸配列に異常はなく, 5 ́-上流中に新たなATGが生じていた. BCY1産物中に燐酸化部位(RRTS)が見出され,この部位の活性への影響を調べるため, oligonucleotide directedmutagenesisにより四種の置換体を造成し,そのBCY1活性を調べた.その結果, Aキナーゼの活性調節にBCY1産物の燐酸化部位が係りが,限らずしも燐酸化が必要ではないことが明らかになった.(ii)燐酸化蛋白質脱燐酸化酵素遺伝子として報告されているPPD1遺伝子をクローニングし,その塩基配列の決定に着手した.(iii) Aキナーゼ支配下にある遺伝子は複数存在する.その中で,増殖に必須なものを探索して,その働きを明らかにすることによって, Aキナーゼの増殖調節への役割が明らかになる.ユビキチン遺伝子(UBI4)の欠損により,細胞は,熱ショックに感受性,胞子形成不能, G1アレスト不能など, bcy1^-変異体とよく似た表現型を示す.そこで, UBI4の発現調節を調べたところ,その発現は, CAMPレベルの低下によって誘導されること,また,この誘導は, Aキナーゼを介して行われることがわかり, UBI4は, Aキナーゼの下流の遺伝子の一つであることがわかった.生育環境からの情報を認識し,分裂周期を次のサイクルへ進行させるかどうかの決定に,蛋白質燐酸化が関与している.燐酸化酵素は,種々の分子種が次々と分離同定されてきているが,その中でも, cAMP依存性蛋白質燐酸化酵素(Aキナーゼ)について,国内外で,詳細な研究が行われてきた.本研究中で,我々は,以下の三点を明らかにした.(i) Aキナーゼ調整蛋白質遺伝子BCY1をクローニングし,塩基配列を決定した.推定上のアミノ酸配列は,ウサギ筋由来のAキナーゼ調節サブユニットとよく似ていた.bcy1-1変異型遺伝子もクローニングし,その塩基配列を野生型のものと比較したところ,アミノ酸配列に異常はなく, 5 ́-上流中に新たなATGが生じていた. BCY1産物中に燐酸化部位(RRTS)が見出され,この部位の活性への影響を調べるため, oligonucleotide directedmutagenesisにより四種の置換体を造成し,そのBCY1活性を調べた.その結果, Aキナーゼの活性調節にBCY1産物の燐酸化部位が係りが,限らずしも燐酸化が必要ではないことが明らかになった.(ii)燐酸化蛋白質脱燐酸化酵素遺伝子として報告されているPPD1遺伝子をクローニングし,その塩基配列の決定に着手した.(iii) Aキナーゼ支配下にある遺伝子は複数存在する.その中で,増殖に必須なものを探索して,その働きを明らかにすることによって, Aキナーゼの増殖調節への役割が明らかになる.ユビキチン遺伝子(UBI4)の欠損により,細胞は,熱ショックに感受性,胞子形成不能, G1アレスト不能など, bcy1^-変異体とよく似た表現型を示す.そこで, UBI4の発現調節を調べたところ,その発現は, CAMPレベルの低下によって誘導されること,また,この誘導は, Aキナーゼを介して行われることがわかり, UBI4は, Aキナーゼの下流の遺伝子の一つであることがわかった.酵母のcAMP依存性プロティンキナーゼ(AKase)のホロ酵素は、調節サブユニット(R)と触媒サブユニット(C)が、それぞれ二つづつ会合したもので、不活性型である。【_cA】MPがRサブユニットに結合すると、活性型のCサブユニットが遊離され、これにより燐酸化された蛋白質が、生活環の進行や遺伝子発現を調節する。Saccharomyces cerevisiaeのbcy1-1変異は、Rサブユニットの代謝に係る突然変異として分離された。我々は、bcy1-1変異を相補するDNA断片をクローニングした。Bcy【1^+】活性を持つ約2KbのDNA断片の塩基配列をM13法により決定した。その中に、一つのORFが見出され、その塩基配列から推定されるアミノ酸配列は、ウシ心筋のAkaseのRサブユニットのアミノ酸配列とよく似ていた。この結果は、BCY1遺伝子がRサブユニットの構造遺伝子であることを予想させる。bcy1-1変異遺伝子をクローニングし、その塩基配列を決定した。BCY1とbcy1-1遺伝子間の塩基配列を比較すると、両者の由来した菌株の起源が異なるため、9ケ所で塩基置換が見出された。そのうち4コは、ORF内に生じたものであったが、いづれもアミノ酸の置換はなかった。野生型遺伝子と変異型遺伝子との間の種々のキメラ遺伝子をin vitroで構築し、【Bcy^-】

株に導入し、その活性を調べて、突然変異部位が存在する領域を検索した。その中には、二ケ所の塩基置換が生じていた。そのうち一つにより、新たなATGが生じ、本来のORFの上流に短いORFが生じていた。酵母遺伝子では、5'-非翻訳領域にATGが存在すると、下流の遺伝子の発現が妨げられることが知られており、bcy1-1変異は、この種の変異と考えられる。site-directed mutagenesisの手法を用いて、新たな変異を誘発し、変異遺伝子の表現型の調査を開始した。
衛星画像データから水田域の水生生物の生息場を評価する手法の開発

本研究では、衛星画像データから算出する「湛水指数」を用いた水田域における水生生物の生息環境の評価手法の開発に向けて、5つの研究項目(項目1:湛水指数の推定精度の検討、項目2:カエル類の越冬場や産卵場の特性把握、項目3:カエル類や水鳥等の生息分布調査、項目4:湛水指数と生物の生息分布の関連解析、項目5:とりまとめ)に取り組んでいる。このうち30年度は、項目3、4、5を実施した。項目3では、石川県加賀市・小松市の水田地域を踏査し、水田に飛来しているカモ類・ハクチョウ類等の水鳥の分布と現地の冬期湛水田の分布を調査した。主に冬期湛水田において、これらの水鳥の採食や休息等の行動が観察された。項目4では、湛水指数と水鳥の生息分布の関連を解析した。項目3で把握した現地の冬期湛水田の分布と、Landsat 8およびSentinel 2衛星の中間赤外画像から推定される湛水指数の分布を照合し、衛星画像から冬期湛水田を抽出するためのパラメータ値を決定した。この値と20132017年度の衛星画像データから、加賀市・小松市に設定したSite 19について、各年度の冬期湛水田の分布を推定し、その面積の年変動を把握した。各Siteの冬期湛水田面積と、隣接する片野鴨池および柴山潟で記録された毎年のガン類・カモ類・ハクチョウ類の個体数の関係を解析した結果、冬期湛水田の面積とヨシガモおよびトモエガモの個体数との間に正の相関がみられ、湛水指数から一部の水鳥の生息場を評価できると考えられた。項目5では、衛星画像データから算出する「湛水指数」によるカエル類および水鳥類の生息環境評価を中心に3年間の研究結果を取りまとめた。本研究では、衛星画像データから算出する「湛水指数」を用いた水田域における水生生物の生息環境の評価手法の開発に向けて、5つの研究項目(項目1:湛水指数の推定精度の検討、項目2:カエル類の越冬場や産卵場の特性把握、項目3:カエル類等の生息分布調査、項目4:湛水指数と生物の生息分布の関連解析、項目5:とりまとめ)に取り組んでいる。このうち、28年度は、項目1と2を実施した。項目1では、水田の湛水面積率および土壌水分量との比較から、ランドサット衛星画像データから計算した湛水指数の推定精度を確認した。茨城県つくば市において20調査水田を選定し、ランドサット衛星の撮影日に合わせて水田の湛水状況を撮影し、水田の湛水面積率を計算するとともに、ポータブル土壌水分計を用いて土壌水分量を計測し、サンプリングした湿土と炉乾土の重量から含水比を求めた。衛星画像データから計算した湛水指数と、湛水面積率、土壌水分量との相関関係を解析した。また、新潟県佐渡市、石川県小松市、岡山県倉敷市、茨城県水戸市・茨城町、千葉県香取市において、湛水指数と現地の湛水状況を比較し、衛星画像から冬期湛水の実施状況を把握できることを確認した。項目2では、トウキョウダルマガエルおよびニホンアカガエルを屋外実験施設で飼育し、この様子をタイムラプス撮影することにより越冬期の行動を把握した。トウキョウダルマガエルは、12月中旬までは土に潜ったり再び出てきたりを繰り返し、この行動は昼夜・温度・降雨との関連がみられた。飼育個体すべてが土に潜った温度は、日中は10°C以下、夜間は7°C以下であり、日中は夜間より高い温度でも土中にいる個体が多かった。12月下旬から3月中旬にかけては、10°C以上の日にも全個体が土に潜っていた。一方でニホンアカガエルは、12月から3月にかけて日中は水中や土中で過ごし、夜間は陸上を動き回る様子が観察された。当初の計画通り、項目1および項目2を実施するとともに、後述の項目3に関するカエル類の生息調査を茨城県つくば市・水戸市・茨城町において開始することができた。このため、全体を通して概ね順調に進捗している。このうち、29年度は、項目2、3を実施した。項目2では、トウキョウダルマガエルを屋外実験施設で飼育し、この様子をタイムラプス撮影することにより越冬期の行動を把握した。2829年度の結果を解析すると、カエル個体の土中への出入りのパターンは大まかに期間15に分類された。期間1(1011月)では気温が高い時に、期間2(12月)および4(4月)では降雨時に地上にいる個体が多かった。一方、期間5では気温・降雨にかかわらず、概して夜間に地上に出て、日中は地中に潜る行動を繰り返した。なお、期間3(13月)では、すべての個体が土中に潜っていた。また、期間1、4および5では日中よりも夜間の方が地上にいる個体が多かった。期間24(124月)の日中には、ほとんどの個体が地中に潜っているため、耕耘を避けることが越冬個体への影響の軽減につながると推察された。項目3では、カエル3種の生息分布を茨城水戸市・茨城町・つくば市、栃木県市貝町の各調査水田において調べた。

ニホンアカガエルは45月の卵塊の数により、トウキョウダルマガエルとシュレーゲルアオガエルについては56月の鳴き声の聞き取りにより、分布を記録した。また、水生昆虫類の生物への適用可能性を検討するため、石川県小松市の冬期湛水田において、3月にすくい取り調査により水生コウチュウ類やユスリカ等の個体数を把握するとともに、冬期湛水田の分布を把握した。これらの分布データと湛水指数との関連を、項目4において解析する。当初の計画通り、項目2および項目3を実施するとともに、後述の項目4に関する立地環境データの収集・整理を茨城県・石川県について開始した。このため、全体を通して概ね順調に進捗している。本研究では、衛星画像データから算出する「湛水指数」を用いた水田域における水生生物の生息環境の評価手法の開発に向けて、5つの研究項目(項目1:湛水指数の推定精度の検討、項目2:カエル類の越冬場や産卵場の特性把握、項目3:カエル類や水鳥等の生息分布調査、項目4:湛水指数と生物の生息分布の関連解析、項目5:とりまとめ)に取り組んでいる。このうち30年度は、項目3、4、5を実施した。項目3では、石川県加賀市・小松市の水田地域を踏査し、水田に飛来しているカモ類・ハクチョウ類等の水鳥の分布と現地の冬期湛水田の分布を調査した。主に冬期湛水田において、これらの水鳥の採食や休息等の行動が観察された。項目4では、湛水指数と水鳥の生息分布の関連を解析した。項目3で把握した現地の冬期湛水田の分布と、Landsat 8およびSentinel 2衛星の中間赤外画像から推定される湛水指数の分布を照合し、衛星画像から冬期湛水田を抽出するためのパラメータ値を決定した。この値と20132017年度の衛星画像データから、加賀市・小松市に設定したSite 19について、各年度の冬期湛水田の分布を推定し、その面積の年変動を把握した。各Siteの冬期湛水田面積と、隣接する片野鴨池および柴山潟で記録された毎年のガン類・カモ類・ハクチョウ類の個体数の関係を解析した結果、冬期湛水田の面積とヨシガモおよびトモエガモの個体数との間に正の相関がみられ、湛水指数から一部の水鳥の生息場を評価できると考えられた。項目5では、衛星画像データから算出する「湛水指数」によるカエル類および水鳥類の生息環境評価を中心に3年間の研究結果を取りまとめた。29年度は、研究計画に従い、項目2を継続するとともに、項目3(カエル類等の生息分布調査)に取り組む。項目3では、現地調査により、各調査水田においてニホンアカガエル、トウキョウダルマガエル、シュレーゲルアオガエル等の生息分布を把握する。調査方法は、ニホンアカガエルについては45月に45回、水田域の畦畔を歩きながら卵塊の数を調べる。他の3種については、産卵期である46月の夜間に鳴き声を聞き取り、種を同定する。また、他の生物への適用可能性を検討するため、ヤゴ等を対象とした調査を行う。30年度は、項目4(湛水指数とカエル類・ヤゴ類の生息分布の関連解析)および項目5(とりまとめ)に取り組む。項目4では、項目1と項目3で得られたデータから、一般化線形モデル等を用いて湛水指数と各生物種の生息量との関連を解析する。衛星画像データは、項目2の結果をもとに、カエル類に影響が大きい期間に撮影されたものを解析に用いる。特にカエル類の生息には標高や周辺の土地利用等の立地環境も影響することから、解析ではこれらの因子も説明変数に加える。また、研究代表者が過去に実施したカエル類の分布調査データについても同様の解析を行い、調査当時の湛水指数が生息環境の評価に利用できるかどうか検討する。
ウェブ上の知識資源の自在な群抽出・群連携技術と統合再利用・可視化基盤技術の研究

群抽出・群連携の理論を確立し、これに基づくジェネリックな技術を開発し、さらには、これらの技術を用いたウェブ上の知的資源の統合再利用・可視化基盤技術を確立した。具体的には, (a)ウェブ上の知的資源の群抽出・群連携理論を確立し、(b)ウェブ上の知的資源の群抽出・群連携インタラクティブシステムを開発し、(c)ウェブ上の知的資源の統合再利用基盤技術を確立し、(d)ウェブ上の知的資源の統合可視化基盤技術を確立し、(e)統合再利用・可視化基盤技術の応用と評価を行った。以下の4項目の研究課題に関して、以下のように研究を進めた。(a)ウェブ上の知的資源の群抽出・群連携理論の確立(田中、吉田)単一メタリレーションに対する集合和演算、アンチユニフィケーション演算、集合積演算の3種類の演算と、2つのメタリレーション間の結合演算に関する理論的基盤を確立し、メタリレーションを用いたウェブ上の知的資源の群抽出の理論と、メタリレーションの結合演算を用いた群連携の理論を確立した。(b)ウェブ上の知的資源の群抽出・群連携インタラクティブシステムの研究開発(Lunzer、伊藤)メタリレーションを用いた群抽出・群連携理論に基づき、ウェブ上の知的資源の群抽出・群連携インタラクティブシステムの基盤部分を試作開発した。(c)ウェブ上の知的資源の統合再利用基盤技術の確立(田中、Lunzer)ウェブから抽出されたウェブ・リレーションをデータベース中のリレーションと同等に扱い、これらを統合連携して、新しいウェブ文書、ウェブ・アプリケーション、ウェブ・サービスへと再構成して再利用するための基盤技術を構築した。(d)ウェブ上の知的資源の統合可視化基盤技術の確立(田中、伊藤)3次元知識メディア技術を用いた可視化フレームワークに、群抽出・群連携のための部品を導入し、ウェブ上の知的資源のインタラクティブな抽出から、それらの連携統合可視化までをインタラクティブに定義実行できる統合基盤技術を確立し、試作システムを開発した。ウェブ・サービスに対する群抽出・群連携理論を確立した。ウェブ上の知的資源の群抽出・群連携インタラクティブシステムのマン・マシン・インタフェース部分を試作開発した。特にサブジャンクティブ・インタフェースの技術を用いた試行錯誤の支援インタフェースを強化充実した。ウェブリレーションの一部の属性値を入力として指定することにより、この値に関連するその他の属性の値を出力するウェブ・アプリケーション、ウェブサービスの生成技術を確立した。これにより、モバイル機器からのアクセスも可能となり、携帯電話インタフェースも開発した。SVG(Scalable Vector Graphics)表現の図形オブジェクトを部品とし得る新しい2次元知識メディアシステムを基盤として開発し、多様な2次元の図式表現による可視化が可能な図式可視化フレームワークを確立した。具体的には、基本図形の連携合成として定義されたグラフィック・デザインをテンプレートして用い、そのパラメータの幾つかをウェブリレーションの属性に対応付けることにより、図式可視化を定義し実行可能な可視化フレームワークを確立した。応用として、インフルエンザ・ウィルスの予測のための自在な群抽出・群連携、統合可視化、知識表現と知識マイニング、マイニングの結果得られた規則に基づく情報可視化の過程のインタラクティブな繰り返しを可能とするシステムを試作開発し、最先端研究現場での評価を行った。申請者らが正式メンバーとして参加しているEUのIntegrated ProjectであるACGT(Advancing Vlinico Genomic Trials on Cancer)において、ウェブ上に分散して公開されているガンに関する臨床・ゲノム情報の統合連携と再利用・統合可視化に適用して、評価を行った。
α2-アンチプラスミン遺伝子搭載センダイウイルスベクターによる新規口腔癌治療研究

プラスミンは細胞外基質蛋白に対し強い分解活性を示すほか,他の不活性型蛋白分解酵素を活性化し,がんの浸潤・転移を制御していると報告されている.本研究者は,プラスミンが,細胞間接着分子であるE-カドヘリンを切断し,がん細胞の分散能を亢進することを報告し,さらに,プラスミンが癌細胞の増殖能を亢進することを示してきた.すなわち,プラスミンは,細胞外基質蛋白分解系の中心的な役割を果たすほか,E-カドヘリンをプロセシングすることで,がん細胞の分散能と増殖能を亢進させ,がんの浸潤・転移を促進していると思われる.従って,プラスミン活性の阻害は,癌細胞の蛋白分解活性を抑制するだけでなく,分散能と増殖能を低下させ,がんの浸潤・転移を抑制すると推測している.これまでの研究で,プラスミン阻害物質であるα2-アンチプラスミンは,in vitroにおいて扁平上皮癌のE-カドヘリンのプロセシングを抑制し,細胞分散能を抑制していた.さらに,α2-アンチプラスミンの遺伝子導入細胞は,in vitroでの増殖能が低下しており,in vivoでは造腫瘍能が著しく抑制されていた.今回,高い遺伝子発現能を有し,かつ遺伝毒性がないセンダイウイルスベクターにα2-アンチプラスミン遺伝子を搭載し,腫瘍組織内へ直接投与することで,in vivoにおいてα2-アンチプラスミン蛋白の発現を,高効率で安全に誘導し,口腔癌の浸潤・転移を制御する,新しい口腔癌遺伝子治療の開発研究を行っている.ヒト肝臓のmRNAよりRT-PCRにて増幅したα2-アンチプラスミンのopenreading frameを含む領域を,センダイウイルスミニプラスミドに組み込みプラスミドDNAを調整し,α2-アンチプラスミン遺伝子搭載センダイウイルスベクターを回収・保存して,扁平上皮癌細胞へα2-アンチプラスミンの遺伝子を導入している.α2-アンチプラスミン遺伝子導入細胞のin vitroでの細胞分散能,細胞増殖能,E-カドヘリンおよび細胞増殖関連蛋白発現を検討している.本研究では,センダイウイルスベクターを用いて,α2-アンチプラスミン遺伝子を口腔扁平上皮癌細胞に導入して,α2-アンチプラスミン遺伝子導入細胞のin vitroでの細胞分散能,細胞増殖能,E-カドヘリンおよび細胞増殖関連蛋白発現を検討する.つぎに,in vivoでの造腫瘍能と転移能を検討し,さらに形成した腫瘍でのE-カドヘリン蛋白および増殖関連蛋白の発現を検索する.その後,扁平上皮癌細胞のヌードマウス形成腫瘍に,α2-アンチプラスミン遺伝子搭載センダイウイルスベクターを直接注入し,腫瘍組織中でのα2-アンチプラスミン蛋白の発現とその増殖能に与える影響および転移抑制効果を検討する.プラスミンは細胞外基質蛋白に対し強い分解活性を示すほか,他の不活性型蛋白分解酵素を活性化し,がんの浸潤・転移を制御していると報告されている.本研究者は,プラスミンが,細胞間接着分子であるE-カドヘリンを切断し,がん細胞の分散能を亢進することを報告し,さらに,プラスミンが癌細胞の増殖能を亢進することを示してきた.すなわち,プラスミンは,細胞外基質蛋白分解系の中心的な役割を果たすほか,E-カドヘリンをプロセシングすることで,がん細胞の分散能と増殖能を亢進させ,がんの浸潤・転移を促進していると思われる.従って,プラスミン活性の阻害は,癌細胞の蛋白分解活性を抑制するだけでなく,分散能と増殖能を低下させ,がんの浸潤・転移を抑制すると推測している.これまでの研究で,プラスミン阻害物質であるα2-アンチプラスミンは,in vitroにおいて扁平上皮癌のE-カドヘリンのプロセシングを抑制し,細胞分散能を抑制していた.さらに,α2-アンチプラスミンの遺伝子導入細胞は,in vitroでの増殖能が低下しており,in vivoでは造腫瘍能が著しく抑制されていた.今回,高い遺伝子発現能を有し,かつ遺伝毒性がないセンダイウイルスベクターにα2-アンチプラスミン遺伝子を搭載し,腫瘍組織内へ直接投与することで,in vivoにおいてα2-アンチプラスミン蛋白の発現を,高効率で安全に誘導し,口腔癌の浸潤・転移を制御する,新しい口腔癌遺伝子治療の開発研究を行っている.ヒト肝臓のmRNAよりRT-PCRにて増幅したα2-アンチプラスミンのopenreading frameを含む領域を,センダイウイルスミニプラスミドに組み込みプラスミドDNAを調整し,α2-アンチプラスミン遺伝子搭載センダイウイルスベクターを回収・保存して,扁平上皮癌細胞へα2-アンチプラスミンの遺伝子を導入している.プラスミンは細胞外基質蛋白に対し強い分解活性を示すほか,他の不活性型蛋白分解酵素を活性化し,がんの浸潤・転移を制御していると報告されている.本研究者は,プラスミンが,細胞間接着分子であるE-カドヘリンを切断し,がん細胞の分散能を亢進することを報告し,さらに,プラスミンが癌細胞の増殖能を亢進することを示してきた.すなわち,プラスミンは,細胞外基質蛋白分解系の中心的な役割を果たすほか,E-カドヘリンをプロセシングすることで,がん細胞の分散能と増殖能を亢進させ,がんの浸潤・転移を促進していると思われる.従って,プラスミン活性の阻害は,癌細胞の蛋白分解活性を抑制するだけでなく,分散能と増殖能を低下させ,がんの浸潤・転移を抑制すると推測している.これまでの研究で,プラスミン阻害物質であるα2-アンチプラスミンは,in vitroにおいて扁平上皮癌のE-カドヘリンのプロセシングを抑制し,細胞分散能を抑制していた.