hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヘテロジニアス・クラスタによるWebコンテンツの自動生成・配信制御の研究

研究成果の第二点目は,今後の情報システム構築や情報関連教育現場において重要性を増すと考えられるオープンソースに基づく統合オフィスソフトウェアについて,その現状と機能や課題について調査を行ったことである.本調査では,非常に注目を集めているオープンソース統合オフィスソフトのOpenOffice.orgとその商用版であるStarSuiteを対象として調査を行い,機能面では概ね問題ないが,エンドユーザの意識改革に繋がる施策が重要であるとの調査結果を得た.平成16年度における本研究の成果の第一点目は,今後,急速に普及が見込まれるXML文書に基盤を置く情報システムにおいて重要となってくると考えられる,XML文書を基盤とする情報システムにおける,文書生成・流通過程を追跡することを可能とする電子文書管理機構を提案し,プロトタイプシステムを実装したことである.本機構では,企業内情報システムなど特定の組織の管理下にある文書システムにおいて生成・加工・蓄積されるXML文書に対し,その各流通段階毎にXML Signature技術に基づいた署名を施すことにより,各段階を実施した対象者を特定することを可能としている.この機構により,各流通段階での文書状態を完全に復元することが可能で,これにより各対象者が行った加工処理内容を明らかにすることが出来る.また,本機構の有効性を実証するため,エンドユーザが日常的に利用する汎用オフィスソフトであるSun Microsystems社製StarSuiteの拡張モジュールをJava言語で実装した.この拡張モジュール方式を採用することにより,既存のアプリケーションを修正することなく本機構の恩恵を得ることが可能であることを実証した.研究成果の第二点目は,携帯電話を代表とする小型端末装置において提供されつつあるQRコード処理機能の活用方式として,学校教育における出席集計管理システムを提案し,そのプロトタイプシステムを実装したことである.このシステムでは,携帯電話にiAppliと呼ばれるJavaクライアントプログラムをダウンロードし,これに教室机上に貼付されたQRコードを認識させることで,授業出席者とその着座位置を特定する.また,乱数に基づく講義識別コードを別途配付することで,虚偽の出席報告を防止する機構も組み入れている.
ホルムアルデヒドとその関連化合物を吸収除去する植物の開発と観葉植物への応用

メタノール資化性細菌のホルムアルデヒド(HCHO)固定に関与する2種類の酵素の遺伝子をシロイヌナズナ(At)およびタバコに導入し、形質転換体を取得した。形質転換体はHCHOの吸収能が増強され、高い耐性を示した。Atを用いてHCHOに応答して発現量が変化する遺伝子を網羅的に解析し、毒性および組換え体の耐性機構について手がかりを得た。植物において最も強く発現できるように遺伝子を合成し、これをAtおよび数種類の観葉植物に導入して、シックハウスガスの低減化に役立つ植物の作出を試みた。本研究は、主要なシックハウスガスであるホルムアルデヒド(HCHO)を吸収・除去する観葉植物を遺伝子組換え技術によって作出し、室内空気の浄化に役立てることを当面の目的とする。植物に導入する酵素は、メタノール資化性細菌の2つの酵素、3-ヘキスロース6-リン酸合成酵素(HSP)と3-ヘキスロース6-リン酸イソメラーゼ(PHI)でありこれらを葉緑体において発現させ、HCHOをデンプンとして同化しようとするものである。今年度は以下の研究をおこなった。1)HCHOの吸収能を正確に測定するために、HCHOの濃度、光強度、温度、湿度を一定に保つことができる植物用チャンバーを作成した。2)野生型および遺伝子導入したシロイヌナズナを用いて、HCHOに曝露することによって発現量が変動する遺伝子を網羅的に探索する実験を開始した。3)鑑賞植物であるゼラニウムの形質転換体を作成したが、酵素の発現レベルはきわめて低く、HCHO吸収能もごくわずかしか増強されていなかった。4)HPSとPHIを融合させて両方の活性を持つ融合酵素遺伝子を作成し、これを1回で導入するためのベクターの構築をおこなった。試みをおこなった。今年度は形質転換体を得るにはい5)ポトスおよびプテリスのカルスを多数栽培し、それらに対して遺伝子導入を試みたが不成功であった。種々検討した結果、選択マーカーのカナマイシンがこれらの植物には不適当であることがわかった。1)昨年度構築した実験系を用いて、一定湿度において1ppmおよび15ppmのHCHOに植物(シロイヌナズナの野生型)を曝露し、これによって発現量の変化する遺伝子をマイクロアレー法によって調べた。その結果、2.5時間の曝露でそれぞれ約400個および1200個の遺伝子の発現量が2倍以上または2分の1以下に変化することを見出した。これは、植物のHCHOに対する応答を初めて調べたものである。2) HPSとPHI遺伝子を導入したシロイヌナズナについても同様の実験を行い、HCHOの応答の野生型との違いを明らかにすることによって、HCHOの主たる作用点(毒性のターゲット)についての知見を得る予定である。3)導入遺伝子の改良を行った。すなわち、観葉植物の形質転換が一度ですむように2つの酵素の融合体を生成するベクターを構築した。今回はDNAのコドン使用頻度を単子葉と双子葉植物のそれぞれに最適化した合成遺伝子を作成し、それぞれコメおよびタバコのRbcS遺伝子プロモーターの下流につないだ。4)タバコについては、形質転換体を得つつあり、さらにベゴニアについてもおこないつつある。単子葉植物のポトスについても現在進行中である。今年度は、観葉植物の形質転換用のベクターの構築をおこなった。昨年度までに、遺伝子暗号のコドンを双子葉植物と単子葉植物に最適化し、さらにHPSとPHI遺伝子を融合させた合成遺伝子を入手したが、これに、それぞれに適したプロモーターおよび葉緑体への局在化のためのトランシットペプチドをつないだものたものを構築した(島根大学の中川強教授のご協力による)。アグロバクテリウム法を用い、シロイヌナズナ、タバコ、イネ、ベゴニア、シクラメン(外部依頼)、ポトス、プテリスについて形質転換を試みた。

ベゴニアの場合、GUS遺伝子をレポーターとする一過的発現解析で遺伝子導入が確かめられたため、本法により形質転換体を得られる可能性が高いと考えられた。上記のベクターを用いて形質転換を試み、現在までカルス形成は認められているが、カルスの成長は野生株の場合より明らかに遅く、再分化させうる状況に至っていない。シクラメンについては、選抜マーカー耐性を示す個体が得られたため、ウエスタン解析によって導入した遺伝子発現の確認を行っている。ポトスおよびプテリスは、操作時の植物体の状況から、アグロバクテリウム法による形質転換は難しいか、頻度は相当に低いと予想された。種々の改良を加えて今後も実験を継続し、観葉植物の形質転換体の作出を達成したい。一方、HCHOは植物に対しても有毒であるが、毒性の発現機構は不明である。アラビドプシスの野生型とすでに得ている形質転換体を、一定の濃度のHCHOに2.5時間曝露したときに発現される遺伝子をマイクロアレイ法で解析し、HCHOに対する植物の応答を始めて明らかにするとともに、その毒性が主として酸化ストレスを通じて発現されることを示唆するデータを得た。
血流と血管内皮・平滑筋細胞の相互作用に関する分子生物学的・生体工学的研究

平成3年度においては血管内皮細胞の流れに対する検知機構を細胞内カルシウムの動態の面から検討し、そのセカンドメッセンジャ-の変化が内皮由来平滑筋弛緩因子(EDRF)の放出にどのように関わるかを検索した。牛胎児大動脈から培養した内皮細胞に独自に考案・製作した流れ負荷装置を用いて種々の速度の流れを加え、その際の細胞内自由カルシウム濃度の変化をカルシウム螢光指示薬のFuraー2と螢光測光顕微鏡で測定した。またEDRFは内皮細胞をビ-ズ上に培養しカラムに詰め,それにATP,ブラディキニン(BKN),アセチルコリン(Ach),A23187,チメロサ-ルを含む潅流液で刺激し,そのeffluentを兎大動脈切片にかけその張力の変化から測定した。結果として細胞外ATPの存在下で内皮細胞に段階的に速度を増加させた流れを負荷すると細胞内カルシウム濃度がそれに伴って段階的に上昇するのが観察された。逆に流速を減小させるとカルシウム濃度も低下を示した。こうした速度あるいはずり応力の大きさとカルシウム濃度との間には有意な正相関が認められた。つぎに内皮細胞をATPで刺激すると濃度依存性にカルシウム濃度は上昇し,EDRF放出量も増加した。一方Achでは両者に変化を生じなかった。BKNは最初の刺激のみカルシウム・EDRFの増加を観たがその後の刺激に対してはタキフィラキシスが生じた。A23187,チメロサ-ル共に両者の増加が観られたが濃度依存性ではなかった。即ち細胞内カルシウムの変化とEDRF放出とは密接に関与していることが示唆された。以上の結果から血管内皮細胞にはある濃度の細胞外ATPの存在下で流れの速度あるいはずり応力の変化を定量的に細胞内カルシウム濃度の変化に変換する機構即ち流れ感知機構の存在が示された。またこうした流れの情報がカルシウム濃度の変化を介してEDRFの放出を制御し,引いては血管のト-ヌスを調節している可能性も考えられた。
肺癌前転移ニッチ関連バイオマーカーの特定と先制医療への展開

本研究の目的は、1.炎症性シグナルの網羅的解析により肺癌前転移ニッチ関連バイオマーカーを特定する。2.肺癌前転移ニッチ関連バイオマーカーのうち術後転移危険因子(=治療標的分子)を特定する。3.病理組織検体の詳細な検索により治療標的分子の責任細胞(=治療標的細胞)を特定する。である。平成28年度には、炎症性シグナル網羅的解析による肺癌前転移ニッチ関連バイオマーカーの特定を行った。まず、肺癌手術症例のうち約500例について、その病理所見を病理医とともに再検討し2015年版の肺癌WHO分類に照合し浸潤径を測定した。またそれぞれの標本について、RNA抽出用の薄切切片を作成した。平成29年度には解析対象の後方視的調査などを行い、データベースを構築した。この結果判明したこととして、総じて脈管侵襲陽性症例が多いために、脈管侵襲陰性症例と比較した場合に恣意的な症例選択となりえ、その他の臨床病理学的情報が偏ることが懸念された。したがって、まず腺癌のうち病理学的にN0M0のもの(病理病期I期)について、予後良好群11例と予後不良群(早期の遠隔転移再発あり)10例をnCounter PanCancer Immune Profile Panelで網羅的遺伝子発現解析を行い、前転移ニッチ関連バイオマーカー候補遺伝子を複数同定した。この成果は平成30年5月の日本呼吸器外科学会において発表した。平成30年度には、さらに症例を増やし予後良好群16例、予後不良群16例での比較検討を行った。その結果CHP1, PTGDS, PTRF, CXCL12などを前転移ニッチ関連バイオマーカー候補遺伝子として同定し、この成果を第19回世界肺癌学会で発表した。である。平成28年度の研究実施計画目標は、炎症性シグナル網羅的解析による肺癌前転移ニッチ関連バイオマーカーの特定であった。平成29年度以降の研究実施計画目標であった、2-a)解析対象の後方視的調査および、3-a)術前化学療法症例における術後アウトカムの調査については、データベースの構築を完了した。したがって、まず腺癌のうち病理学的にN0M0のものについて、予後良好群と予後不良群(再発転移あり)として、それぞれをpropensity score matching法で5例ずつを抽出し、nCounterによる網羅的遺伝子発現解析対象として特定するに至った。平成28年度研究実施計画目標(細目)にある、1-a)肺癌根治切除検体を用いた脈管侵襲領域の炎症性シグナルの網羅的解析および1-b)肺癌前転移ニッチ関連バイオマーカーの同定には至っていないものの、nCounterを用いた遺伝子発現網羅的解析の準備すなわち、症例の抽出を完了している。また、平成29年度研究実施計画目標の2-a)解析対象の後方視的調査および3-a)術前化学療法症例における術後アウトカムの調査を先駆けて完了しており、総じて、やや遅れていると判断した。である。したがって、まず腺癌のうち病理学的にN0M0のもの(病理病期I期)について、予後良好群11例と予後不良群(早期の遠隔転移再発あり)10例を、nCounter PanCancer Immune Profile Panelで網羅的遺伝子発現解析を行い、前転移ニッチ関連バイオマーカー候補遺伝子を複数同定した。この成果は平成30年5月の日本呼吸器外科学会において発表予定である。平成30年度の研究計画は、上記前転移ニッチ関連バイオマーカー候補遺伝子の検証である。

新たなstudy populationを対象に上記候補遺伝子の発現強度が予後良好群、予後不良群の間で異なるかを、nCounter、および、RNA scopeや免疫染色等の病理学的手法によって検証し、再現性や局在が確認されたものを前転移ニッチ関連バイオマーカーとして特定する。断片化を伴うとされるホルマリン固定・パラフィン包埋切片から抽出したRNAでも比較的安定的に解析可能な点がnCounterの長所であるが、断片化が高度な場合は解析ができない場合が生じた。解析の可否はBioanalyzerなど既存のRNA integrityの測定では予想困難であり、事前に適正なサンプルのみを選択することが困難だった。このために十分なサンプル数での網羅的遺伝子解析を完遂し前転移ニッチ関連バイオマーカー候補遺伝子を同定するまでにやや時間を要した。平成29年度の研究実施計画のうち一部が平成30年度に持ち越しとなっており、研究進捗状況はやや遅れていると判断した。本研究の目的は、1.炎症性シグナルの網羅的解析により肺癌前転移ニッチ関連バイオマーカーを特定する。2.肺癌前転移ニッチ関連バイオマーカーのうち術後転移危険因子(=治療標的分子)を特定する。3.病理組織検体の詳細な検索により治療標的分子の責任細胞(=治療標的細胞)を特定する。である。平成28年度には、炎症性シグナル網羅的解析による肺癌前転移ニッチ関連バイオマーカーの特定を行った。まず、肺癌手術症例のうち約500例について、その病理所見を病理医とともに再検討し2015年版の肺癌WHO分類に照合し浸潤径を測定した。またそれぞれの標本について、RNA抽出用の薄切切片を作成した。平成29年度には解析対象の後方視的調査などを行い、データベースを構築した。この結果判明したこととして、総じて脈管侵襲陽性症例が多いために、脈管侵襲陰性症例と比較した場合に恣意的な症例選択となりえ、その他の臨床病理学的情報が偏ることが懸念された。したがって、まず腺癌のうち病理学的にN0M0のもの(病理病期I期)について、予後良好群11例と予後不良群(早期の遠隔転移再発あり)10例をnCounter PanCancer Immune Profile Panelで網羅的遺伝子発現解析を行い、前転移ニッチ関連バイオマーカー候補遺伝子を複数同定した。この成果は平成30年5月の日本呼吸器外科学会において発表した。平成30年度には、さらに症例を増やし予後良好群16例、予後不良群16例での比較検討を行った。その結果CHP1, PTGDS, PTRF, CXCL12などを前転移ニッチ関連バイオマーカー候補遺伝子として同定し、この成果を第19回世界肺癌学会で発表した。次年度(平成29年度)においては、速やかにnCounterによる炎症性シグナルを中心とした網羅的遺伝子発現解析を実施する。この結果に基づき、候補となるバイオマーカーを選別し、nCounter custommade panelを作成して、効率よく結果の検証を行っていく。化学療法実施症例においては、既にデータベースを構築済みであることから、上記custom made panelを用いることで、化学療法による候補遺伝子の発現変化やアウトカムとの関連を速やかに評価する。
ＮａＦ－ＰＥＴによる義歯床下顎堤吸収の長期予後に関する早期診断指針の検討

義歯装着直後の床下骨組織の経時的な骨代謝回転の様相をNaF-PET/CTを用いて明らかにすることを目的とした.下顎遊離端欠損被験者3名に実験義歯を装着し,床下骨の骨代謝量の指標となるSUVとCT値の経時的変化を調べた.13週間の全実験期間を通して, CT画像より骨の形態変化は認められず,CT値にも変化はみられなかった.一方,SUVについては義歯装着後経時的に上昇し,13週後では下降に転じた.義歯装着に伴う力学的負荷により装着直後から床下骨組織の代謝回転が亢進し,リモデリングが積極的に進むことが示された.またこの変化は,義歯装着に伴う力学的負荷に対する,床下骨の適応過程であると考えられる生体と調和した有床義歯補綴治療の遂行には,力によって惹起されるメカノバイオロジカルな生体反応を把握し,コントロールすることが重要である.従来,骨疾患の診断等には骨シンチグラフィーが用いられてきたが,当研究グループでは,既存薬剤と比べ極めて鮮明な画像が得られる新たな検査薬剤NaFを用いたポジトロンエミッション断層撮影(PET)による臨床試験を行ってきた.NaF-PETは,X線検査では捉えられない骨代謝の様相を観察でき,時間反応性が高いという利点があり,生体における骨代謝の経時的な変化を観察するのに有効な手段である.そこで本研究では,義歯装着直後の床下骨組織の経時的な骨代謝回転の様相をNaF-PET/コンピュータ断層撮影(CT)を用いて明らかにすることを目的とした.実験では,義歯経験がなく下顎遊離端欠損を有する被験者3名に実験義歯を装着し,床下骨の骨代謝量の指標となるNaF集積値とCT値の経時的変化を調べた.13週間の全実験期間を通して, CT画像より明らかな骨の形態変化は認められず,CT値にも変化はみられなかった.一方,NaF集積値については義歯装着後経時的に上昇し,13週後では下降に転じた.これは,X線検査による臨床では把握出来ない僅かな骨代謝の変化を極初期に捉えたものであり,義歯装着に伴う力学的負荷により装着直後から床下骨組織の代謝回転が亢進し,リモデリングが積極的に進むことが示された.義歯装着直後の床下骨組織の経時的な骨代謝回転の様相をNaF-PET/CTを用いて明らかにすることを目的とした.下顎遊離端欠損被験者3名に実験義歯を装着し,床下骨の骨代謝量の指標となるSUVとCT値の経時的変化を調べた.13週間の全実験期間を通して, CT画像より骨の形態変化は認められず,CT値にも変化はみられなかった.一方,SUVについては義歯装着後経時的に上昇し,13週後では下降に転じた.義歯装着に伴う力学的負荷により装着直後から床下骨組織の代謝回転が亢進し,リモデリングが積極的に進むことが示された.またこの変化は,義歯装着に伴う力学的負荷に対する,床下骨の適応過程であると考えられるNaF-PETは,X線では捉えられない骨代謝の様相を把握でき,時間反応性が高いという利点を有する.本研究では,義歯装着による力学的負荷時の義歯床下圧力動態・床下顎堤の骨代謝動態,およびその数年後に生じる床下顎堤(骨)の形態変化・臨床X線所見との関連を明らかにすることにより,義歯装着者における力に起因する顎堤吸収に関して,NaF-PET画像解析を用いて早期に長期的な予後を診断する指針の一助を与えることを目的としている.A)過度の床下圧により床下粘膜に発赤・腫脹・潰瘍・疼痛等の炎症を有する有床義歯装着患者の治療過程において,治療前後にNaF-PET画像解析することにより,床下骨組織の骨代謝動態と臨床X線所見との関連を検索B)有床義歯製作患者において,シート型触覚センサを応用した測定システムを用いて義歯床下圧力動態を生体内測定するとともに,装着前後にNaF-PET画像解析することにより,床下圧と床下骨組織の骨代謝動態との関連を検索A)とB)を対応させることにより,床下圧と床下骨組織の骨代謝動態,およびその数年後に生じる床下骨の形態変化・臨床X線所見との関連を明らかにし,NaF-PET画像解析を用いた義歯装着者の力に起因する顎堤吸収に関する長期予後早期診断指針の構築を目指す.今年度は,部分歯列欠損を有し,同部に義歯装着経験無の被験者,および経験有の被験者に実験義歯を装着し,装着前後の床下骨代謝動態を観察した。本研究では、過度の床下圧により床下粘膜に発赤・腫脹・潰瘍・疼痛等の炎症を有し、そのまま使用し続けた場合、顎堤吸収を引き起こすと臨床的に予想される有床義歯装着患者の治療過程において、治療前後にNaF-PET画像解析することにより、床下骨組織の骨代謝動態と臨床X線所見との関連を検索する予定である。本年度は、まずそのコントロールとして、床下粘膜に発赤・腫脹・潰瘍・疼痛等の炎症等の所見が認められず、臨床的に顎堤吸収を引き起こさないと予想される患者の義歯装着前後のNaF-PET画像解析を行った。その結果、義歯装着経験の有無により、義歯装着前後の床下骨代謝動態に違いがあることが分かった。そのため、当初の予定にはなかった義歯装着経験の有無による違いの原因究明を行っており、交付申請書に記載した予定に関してはやや遅れている。

1.床下粘膜に発赤・腫脹・潰瘍・疼痛等の炎症等の所見が認められず、臨床的に顎堤吸収を引き起こさないと予想される患者において、義歯装着経験の有無により、実験義歯装着前後の床下骨代謝動態に違いがあることが分かったため、今後はその詳細および原因ついての探索を進める。2.その後、過度の床下圧により床下粘膜に発赤・腫脹・潰瘍・疼痛等の炎症を有する有床義歯装着患者の治療過程において、治療前後にNaF-PET画像解析することにより、床下顎堤骨組織の骨代謝動態と臨床X線所見との関連を検索する。さらに、1および2を比較することにより、義歯装着者における力に起因する顎堤吸収に関して,NaF-PET画像のパターンの違いがないかを検討する。本研究で用いる圧力測定システム(T-2000触覚システム)は既に所有しているが,シート型センサは,各被験者の床外形に応じた形態をカスタムメイドして購入する必要がある.PET/CT装置は,協力施設の装置を利用できる環境にあるが,PET検査薬NaFは,市販されておらず独自の施設にて精製する必要がある.NaFは,半減期が短くかなり高価であり,かつ現在汎用されているPET検査薬FDGと比較して製剤コストが高いため,消耗品費として必要となる.また,精度の高い義歯を製作するために,白金加金に代表される高価なプレシャス系合金が被験者ごとに不可欠となる.さらに,実験の実施にあたっては,その調査や研究成果発表のための旅費や研究協力者への謝金などの経費を要する.
大正自由教育期における地理・歴史教育実践の研究

本研究は、大正自由教育期に様々に展開された地理と歴史の授業改革を、具体的な資料の発掘と聞き取り調査にもとづいて明らかにしようとするものである。今年度は、主な研究対象を神奈川県の田島小学校において研究を進めた。具体的には、平成12年8月に田島小学校を訪問して、当時の資料収集と関係者(現校長と関係教諭)の聞き取り調査を実施した。また関係資料は、田島小学校だけでなく国立国会図書館等でも実施した。その際に収集した資料の一部を示すと次のとおりである(下記の山崎博は当時の田島小学校長である)。・田島体験学校『各教科実際案』教育研究会、昭和2年。・山崎博『小学校教育の破壊』郁文書院、昭和5年。・山崎博『研究と批判郷土教育の再吟味』教育実際社、昭和6年。・山崎博『郷土教育のカリキュラム構成』人文書房、昭和7年。・川崎市立田島小学校『欅創立百周年記念誌』昭和52年。これらは、全て関係各所の許可を得てコピーさせていただいた。将来的には、このコピーをCD等へ電子的に保存する方向で検討中であり、一部は今年度もすでに実験的に実施を行った。しかし、この作業は予算的な制約もあり、その点も今後の検討課題としていきたい。また、収集した資料をもとに、当時の地理や歴史の授業だけでなく、田島小学校独自の地理と歴史の統合教科「生活科」の授業分析を進めた。そして、平成12年10月29日に開催された全国社会科教育学会第49回全国研究大会(長崎大学教育学部)において、分析結果の一部を「大正自由教育期における総合的特設教科の開発-神奈川県田島小学校の場合-」との主題で発表を行った。今年度は、主な研究対象を鳥取県の成徳小学校において研究を進めた。具体的には、平成11年8月に成徳小学校を訪問して、当時の資料収集と関係者(現校長と当時の実践者のご子息)の聞き取り調査を実施した。その際に収集した資料の一部を示すと次のとおりである。・成徳小学校教育研究部『新読本』巻一・巻二、昭和6年・昭和7年。・伊佐田甚蔵『三四年文化科三郎の旅行』昭和3年。・成徳小学校教育研究部『倉吉郷土読本』上巻、昭和6年。これらは、総て成徳小学校独自に発行されたものであり、本校でしか現存が認識されていない。そのため、成徳小学校長の許可を得て、これらの全てをコピーさせていただいた。将来的には、このコピーをCDへ電子的に保存する方向で検討中であり、一部は今年度すでに実験的に実施を行った。また、収集した資料をもとに、当時の地理や歴史の授業だけでなく、成徳小学校独自の地理と歴史の統合教科「文化科」の授業分析を進めた。そして、平成11年10月9日に開催された日本社会科教育学会第49回全国研究大会において、分析結果の一部を「大正自由教育期における『文化科』の創造-鳥取県成徳小学校の総合的な学習の実践-」との主題で発表した。更に、平成12年1月には、『国立教育研究所広報』第124号に「大正自由教育期における総合的な学習の展開-個別既存教科内の変革から総合的特設教科の開発へ-」を発表し、本研究成果の一部を公表した。
中性K中間子ビームを用いたJーPARC・KOTO実験の検出能力の測定と向上

2012年2月キャリブレーション手法の確立を目的としたビームテストを行いデータを収得した。CsIカロリメータは2716本のチャンネルで構成され、そのチャンネル間の出力は宇宙線のMIPピークを用いることにより3%程度で求めることができる。KOTO実験ではエネルギー分解能の向上や背景事象の抑制の為に各チャンネルの出力を1%まで押さえることが必要とされるため更なるキャリブレーションが必要であった。普段使われる荷電粒子とスペクトロメータを用いたキャリブレーションはデータ測定時に真空中で行えることが要求されるため、真空中でも行えるキャルブレーション手法の確立が要求された。そのため、KL粒子の3π0崩壊を用いたキャリブレーション手法の確立を行った。KL粒子の3π0に崩壊する崩壊モードはCsIカロリメータ上で6つのクラスターイベントとして収得される。それぞれのγのエネルギーはエネルギーや運動量保存則を満たす必要がある。3π0崩壊モードを用いたキャリブレーション手法は、それらγのエネルギーや運動量に対するの制限をConstraint Fit法に適用し、より正しいと思われるγのエネルギーを求め、そのキャリブレーション前後のエネルギーを比を求めることにより、CsIカロリメータの各チャンネルの出力を調べるといった順序で行われる。さらに、KL粒子の他の崩壊モードで6つのクラスターで観測されるのは3π0崩壊イベントしかないので、背景事象が少ないきれいなキャリブレーションサンプルを求めることができる特徴もある。ビームテストでは200万イベントの6クラスターイベントが収得され、シミュレーションにより、1%の精度で各チャンネルの出力をキャリブレーションできる統計量であることが確認された。データでのキャリブレーション結果が正しいことを証明するために、より信頼性があるKL粒子の荷電崩壊とスメクトロメータを用いたキャリブレーションの結果を用いた。その結果、二つのキャリブレーション手法の結果は1.5%以内で一致していた。この研究によって、3π0崩壊を用いたキャリブレーション手法でも1%以下の精度で各チャンネルの出力をキャリブレーションできることがわかった。当初目標としていたKL→πOννの崩壊率探索までには達成されていないが、本研究により、カロリメータのエネルギーキャリブレーション方法が確立され、各チャンネルのエネルギーを1%の精度で決めることができた。この研究により、カロリメータの性能に対する理解が深まることになり、これからのKL→πOνν崩壊モードの探索において大きく役に立つことができた。現在時間情報の解析を進めている。今までのカロリメータはエネルギ情報だけを使っていたが、時間情報を使うことにより、γの入射角度に対する情報を得られると考えられる。γの入射角度を分かることにより、更なるバックグラウンドが除去できると考えられる。それらの確認のために、シミュレーションとデータを並行して解析していく。今年度(2011年)4月にはビームを用いたカロリメータの性能測定をする予定であった。しかし、2011年3月の地震によりJ-PARCの施設や検出器が被害を受け、カロリメータは地震の揺れにより位置がずれたり、停電による除湿器の故障による多湿な空気への長時間露出されるなどの被害を受けた。それらの被害の程度を確認するために宇宙線を用い、ヨウ化セシウムカロリメータの全チャンネルの出力やカロリメータの各結晶出力の一様性の測定を行った。得られたデータと地震の前に測定したデータとの比較を行い、地震の影響によりカロリメータの結晶が深刻な被害を受けてないことを確認した。その上、実験の要求性能を満たす性能を保持していることを確認した。これらの調査は元々の研究計画に記載されてないが、これから実験を進めるに当たって必須な項目であった。その上、CsIカロリメータの性能を測定する一つの方法である宇宙線を用いたエネルギー校正方法を確定した。2010年習得したデータによると、そのエネルギー校正の精度は3%であることが確認されている。そして、元々のスケージュールに比べては10ヶ月遅くなったが、2012年2月にJ-PARCの復旧と共に1ヶ月間のビームテストを行った。ビムーテストはカロリメータの性能測定および、キャリブレーション方法を確立することが目標だった。主に、中性K中間子の荷電崩壊モードの一つである$K_{L}\to\pi+e+\nu$崩壊モードと中性崩壊モード$K_{L}\to3\pi^{0}の2つの崩壊モードを用いたエネルギー校正テストを行った。その中で、私は中性崩壊モードを用いたエネルギー校正の解析を担当した。特に、中性崩壊モードを用いたエネルギー校正方法は、本実験が始まった後にも使用可能なエネルギー校正の方法の一つであり、その方法で正確にエネルギー校正ができることを確認することが重要である。まだ解析の途中ではあるが、$3\pi^{o}$崩壊イベントを用いたエネルギー校正結果を用いることによりビームテストで得られた2γイベンントの不変質量分布の標準偏差が5MeVから4.6MeVに小さくなったことや、エネルギー校正結果の値と荷電崩壊モードを用いたエネルギー校正の結果から得られる結果との差が標準偏差1.6%しかなく、ほぼ一致していることから$3\pi^{o}$崩壊イベントを用いたエネルギー校正が正しく求められていることが分かった。この結果は本実験が始まってもカロリメータのエネルギー校正が可能であることを示す。よってカロリメータの出力をより正確に知ることができ、検出器の全体的な感度を上げると期待できる。

2012年2月キャリブレーション手法の確立を目的としたビームテストを行いデータを収得した。CsIカロリメータは2716本のチャンネルで構成され、そのチャンネル間の出力は宇宙線のMIPピークを用いることにより3%程度で求めることができる。KOTO実験ではエネルギー分解能の向上や背景事象の抑制の為に各チャンネルの出力を1%まで押さえることが必要とされるため更なるキャリブレーションが必要であった。普段使われる荷電粒子とスペクトロメータを用いたキャリブレーションはデータ測定時に真空中で行えることが要求されるため、真空中でも行えるキャルブレーション手法の確立が要求された。そのため、KL粒子の3π0崩壊を用いたキャリブレーション手法の確立を行った。KL粒子の3π0に崩壊する崩壊モードはCsIカロリメータ上で6つのクラスターイベントとして収得される。それぞれのγのエネルギーはエネルギーや運動量保存則を満たす必要がある。3π0崩壊モードを用いたキャリブレーション手法は、それらγのエネルギーや運動量に対するの制限をConstraint Fit法に適用し、より正しいと思われるγのエネルギーを求め、そのキャリブレーション前後のエネルギーを比を求めることにより、CsIカロリメータの各チャンネルの出力を調べるといった順序で行われる。さらに、KL粒子の他の崩壊モードで6つのクラスターで観測されるのは3π0崩壊イベントしかないので、背景事象が少ないきれいなキャリブレーションサンプルを求めることができる特徴もある。ビームテストでは200万イベントの6クラスターイベントが収得され、シミュレーションにより、1%の精度で各チャンネルの出力をキャリブレーションできる統計量であることが確認された。データでのキャリブレーション結果が正しいことを証明するために、より信頼性があるKL粒子の荷電崩壊とスメクトロメータを用いたキャリブレーションの結果を用いた。その結果、二つのキャリブレーション手法の結果は1.5%以内で一致していた。この研究によって、3π0崩壊を用いたキャリブレーション手法でも1%以下の精度で各チャンネルの出力をキャリブレーションできることがわかった。元々の計画では2011年に2回のビームテストを行い、それを解析し、CsIカロリメターの性能を調べることになっていた。しかし、3月11日に起きた地震により、J-PARCが大きな被害を受けた。そのうえ、CsI検収器も地震により結晶の位置がずれたり、高い湿度の空気への露出などの被害を受けた。よって、CsIカロリメータが地震によりどのような影響を受けているか調べることが必要となったこととJ-PARCの復旧に時間がかかったため計画より遅れる事になった。当初目標としていたKL→πOννの崩壊率探索までには達成されていないが、本研究により、カロリメータのエネルギーキャリブレーション方法が確立され、各チャンネルのエネルギーを1%の精度で決めることができた。
自己免疫疾患関連転写制御因子の生命機能における基盤的研究

自己免疫疾患関連遺伝子として同定した転写制御分子ZFATがTal1の発現を制御し、血島における造血前駆細胞の分化に必須であること、また、胎児の初期発生に必須の分子であることを明らかにした。さらに、免疫系においてはZFATが末梢T細胞における恒常性の維持とTCR刺激の応答性に重要な役割を担うことを解明した。また、T細胞分化に必須の分子Tespa1の細胞内シグナルの分子機序の解明、および、MHC領域における複数の独立したバセドウ病疾患感受性領域の解明を行った。ZFAT遺伝子は18個のC2H2型zinc-finger motifと1個のAT-hook motifを含む1237アミノ酸残基の転写関連因子様タンパクをコードし、魚類からヒトに至るまで高度に保存された遺伝子である。ZFATを軸とした免疫系転写ネットワークの解明のために、ZFAT機能解析およびZFAT-DNA相互作用解析を柱とする転写制御ネットワーク解析を開始し、以下のような研究成果を得た。(1)ZFAT機能解析:白血病細胞株MOLT4の系においてアポトーシス制御分子としての機能が示唆されたことから、さらに詳細にアポトーシス制御について理解するために、siRNAによるZFAT発現抑制時での発現アレイ解析を実施した。アポトーシス関連遺伝子および細胞増殖関連遺伝子を含む発現変動遺伝子群を取得し、さらなる検証実験を進めている。また、ZFATノックアウトマウスは発生初期に胎生致死になることが明らかとなっていることから、発生初期におけるZFATの機能を理解するために、ZFATノックアウトマウスの組織学的解析および細胞生物学的解析を進めた。胎生致死の時期、ZFATの発現時期および発現組織等の基礎的情報を取得し、今後さらに詳細な転写制御機構の解明が期待された。(2)ZFAT-DNA相互作用解析:マウスCD4^+T細胞のin vitroTCR刺激後のZFAT発現量亢進時の複数回のChIP-chip解析により同定した候補領域(候補領域近傍遺伝子)についてProtein-DNA Binding Assay等の検証実験を実施し、ZFATのDNA相互作用領域を同定した。ZFAT相互作用標的遺伝子とのZFAT機能モデルの推定を試み、分子レベルでの転写制御ネットワーク解析への基盤となる情報を取得することができた。ZFATを軸とした転写ネットワークの解明のために、ZFAT機能解析およびZFAT-DNA相互作用解析を柱とする転写制御ネットワーク解析を開始し、以下のような研究成果を得た。ZFAT機能解析およびZFAT-DNA相互作用解析:ZFATの機能解明とZFATを中心とした転写ネットワークの解明を目的として、ZFAT欠損マウスを樹立し、その表現型解析と分子レベルでの解析を行った。その結果、ZFAT欠損マウスは発生初期に胎生致死となることが判明し、ZFATが正常なマウス発生過程に必須の遺伝子であることが示唆された。また、病理組織学的・分子生物学的解析による詳細な解析の結果、ZFAT欠損により造血前駆細胞の分化異常が明らかとなり、さらにその分子機序に関するZFAT転写制御機構について解析を進めた。ZFAT欠損マウスでは造血前駆細胞の分化に必須の転写因子群の発現が抑制されていることが明らかとなり、ChIP-PCRおよびレポーター解析から、ZFATがそれらの転写因子群(TAL1,LMO2,GATA1)を転写制御していることが示され、ZFAT欠損がもたらす発生学的異常およびその分子機序に関するZFAT転写制御機構の一端が明らかとなった(Tsunoda T et al.Proc Natl Acad Sci USA, 2010)。一方、ヒト臍帯静脈内皮細胞における血管内皮細胞の管腔形成の実験系でのZFATの機能解析を行った結果、ZFAT発現抑制時では血管内皮細胞の管腔形成が阻害されることが明らかとなり、さらなる詳細な解析が期待された。ZFAT遺伝子は18個のC2H2型zinc-finger motifと1個のAT-hook motifを含む1237アミノ酸残基の転写関連因子様タンパクをコードし、魚類からヒトに至るまで高度に保存された遺伝子であり、発生初期における血球系分化に必須であること、および血管内皮細胞の分化に必須であることを明らかにしてきた。ZFAT機能解明とZFATを軸とした転写ネットワークの解明を目指して、以下のような研究成果を得た。組織特異的に個体レベルでのZFATの機能を解明するために、新たなZFAT遺伝子改変マウスの樹立を進めた。免疫担当細胞特異的ZFAT遺伝子改変マウスを樹立し、免疫担当細胞における表面発現解析および細胞生物学的解析を開始した。その他、間葉系細胞におけるZFATの新規な機能について検討するために、ZFATが発現しているマウス胎児線維芽細胞(MEF)におけるsiRNAによるZFAT発現抑制時のZFAT機能解析を進めた結果、アポトーシス制御分子としての機能が示唆された。

さらに詳細にアポトーシス制御について理解するために、ZFAT発現抑制時での発現アレイ解析を実施し、既に明らかにしている白血病細胞株MOLT-4におけるZFATのアポトーシス制御分子としての機能と共通のメカニズムを検討した。共通の発現変動遺伝子群を解析した結果、アポトーシス関連遺伝子および細胞増殖関連遺伝子を含む発現変動遺伝子群を取得し、さらなる検証実験を進めている。また、ZFATノックアウトマウスでは発生初期に胎生致死になることが明らかとなっている。発生初期におけるZFATの機能を理解するために、ZFAT遺伝子改変マウスを対象とした時期特異的なZFAT発現抑制時の組織学的解析および細胞生物学的解析を行い、基礎的情報を取得した。自己免疫疾患関連遺伝子として研究代表者が同定・報告した転写制御分子であるZFATの免疫システムにおける機能解析と、胸腺内T細胞分化に必須の分子Tespa1の作用機序の解析を行い、本年度は、以下の研究成果を得た。T細胞特異的なZFATコンディショナル欠損マウス(Zfatf/f-Cd4Creマウス)を樹立し、その表現型解析の結果、末梢CD4陽性T細胞とCD8陽性T細胞の細胞数が著しく減少すること、および、Zfatf/f-Cd4CreマウスのNaive CD4陽性T細胞では、T細胞の生存維持に重要であるIL-7Ra発現の低下が起こることを明らかにした。さらに、ex-vivo培養系を利用したIL-7添加によってもBcl-2の発現低下を伴うIL-7/IL-7Raシグナリングの減弱が確認された。また、Zfatf/f-Cd4CreマウスのNaive CD4陽性T細胞のTCR刺激時では、IL-2Raの発現上昇が阻害され、IL-2分泌量の著しい低下が認められた。これらのことより、ZFATはIL-7RaおよびIL-2Raの発現制御を介した末梢T細胞の恒常性、および、TCR刺激の応答性において必須の役割を担うことが示唆された。一方、T細胞分化に重要なTespa1のポリクロナール抗体を独自に樹立し、その分子機序の解明を行った。Tespa1がT細胞およびB細胞において、細胞内カルシウムイオンシグナルに必須の役割を担うIP3R1およびIP3R3と機械的に相互作用することを明らかにした。また、Tespa1は、TCR刺激により、ストア作動性カルシウム流入機構を介してリン酸化修飾を受けること、さらに、IP3Rとの会合による小胞体Ca2+流出、および、GRP75との会合によるMAMを介したミトコンドリアCa2+取り込みにおいて重要な生理的役割を有することを解明した。ZFATが正常なマウス発生過程に必須の遺伝子であり、造血前駆細胞の分化に必須の転写因子群を制御していることを明らかにし、更なるZFATの分子機序の解明に向けて研究が進んでいる。24年度が最終年度であるため、記入しない。
食道癌センチネルリンパ節マッピングのための経内視鏡的CTリンパグラフィの開発

犬を使用した基礎実験により、経内視鏡的CTリンパグラフィを行うのに最適な造影剤の投与量や撮像タイミングを検討した。実験結果に基づいて本法を、外科医と共同で早期食道癌手術予定の患者に対して行い、手術中に本法で描出、同定されたセンチネルリンパ節を探し同定して、他のリンパ節ととともに摘出し、病理学的に腫瘍細胞の有無を検討するfeasibility studyを行い、本法の早期食道癌センチネルリンパ節生検における有用性を検討した。CTリンパグラフィと手術を施行するにあたっては、患者には経食道内視鏡的CTリンパグラフィで起こりえる副作用や本法の有用性および手術に伴うリスク十分説明した上で、書面にて同意書を得た上で行った。CTリンパグラフィでは、食道腫瘍からリンパ管が描出され直接に流入するセンチネルリンパ節が描出された。手術では、術前に行われたCTリンパグラフィで同定されたセンチネルリンパ節が、比較的容易に正しい解剖学的位置に同定され摘出された。リンパ節の病理標本では、9例中3例でセンチネルリンパ節のみに腫瘍細胞が認められ、2例ではセンチネルリンパ節と近傍のリンパ節に、残りはいずれのリンパ節にも腫瘍細胞は認められなかった。この結果から、CTリンパグラフィが早期食道癌患者のセンチネルリンパ節のマッピングと生検に有用な方法であることが示唆された。本法の研究成果の一部は、平成17年にリンパ学に投稿し掲載された。現在、欧文雑誌に投稿するため準備中である。本年度は、健常犬7頭を使用した基礎実験を行ない、経内視鏡的に食道粘膜に造影剤を注入して、センチネルリンパ節の最適な造影効果を得るための必要最低限の造影剤注入量と撮像タイミングを決定した。その結果、0.5mlから1mlの造影剤を粘膜下に注入することで、2分以内の早期にリンパ節が描出されることが確認された。また、犬を剖検し、CTリンパグラフィで同定されたセンチネルリンパ節が、CT画像上で認識される解剖学的部位に正しく存在し摘出できるかどうかを検討し、本法により正しくセンチネルリンパ節が同定できることが確認された。なお、造影剤注入部の食道組織や摘出したリンパ節の病理組織標本では、影剤による組織障害は認められず、本法は安全に行える方法と考えられた。上記の基礎的検討に基づき、臨床的研究としては、外科手術予定の早期食道癌患者10例において、経内視鏡的にCT造影剤を食道腫瘍周辺の食道粘膜下組織の4ヶ所に注入して、CTリンパグラフィを行なった。CT画像は通常の水平断に加え3次元画像を作成し、リンパ路とセンチネルリンパ節の正確な部位を術前に同定した。手術時には、CTリンパグラフィに基づいてセンチネルリンパ節を正しく同定し生検し得るかどうかを検討したが、全例でCTリンパグラフィにより同定されたセンチネルリンパ節が同定され切除することができた。摘出されたセンチネルリンパ節と他の遠隔リンパ節の病理組織標本を対比検討すると、センチネルリンパ節の転移巣に関して偽陰性例はなく、本法により生検されたセンチネルリンパ節が他の隔清されたリンパ節群の腫瘍進展を正しく反映していると考えられた。本研究成果の一部は、和文雑誌のリンパ学に投稿し掲載されたが、現在、臨床的に症例を重ねCTリンパグラフィを施行しており、研究成果を欧文誌のInvestigative Radiologyに投稿する予定である。18年度はMDCTの導入にて15例の食道癌術前CTリンパグラフィを施行することができた。技術的にはすべての症例においてCTリンパグラフィを行うことが可能であり手技的成功率は100%であった。ただし腫瘍近傍への造影剤の局中に手間取り撮影までに時間を要した症例がいくつかあった。造影剤の量は予定した量で適当であると考えられた。造影剤が少なくリンパ節が描出困難であったものはなかった。

手術を行った15例中5例においてすでにリンパ節転移の組織学的状態とリンパグラフィとの対応をおこなった。リンパ節転移があった症例において転移リンパ節はCTリンパグラフィ所見から推測されるものと一致していると考えられた。まだすべての症例においてまだ検討がすんでいないために正確な正診率などの計算、統計学的数字は算出していないが現在までの状態でもCTリンパグラフィは食道癌のリンパ節転移を推測するのに有用であることが示唆されている。またセンチネルリンパ以外への転移を起こす症例も報告されており今後はそのような症例においてその発生原因を検討する必要があるように思われた。
局所化理論に基づくN値設計体系の再構築

我が国では、あらゆる地盤関連の基礎設計は標準貫入試験に基づくN値によって行われている。しかしながら、標準貫入試験は、動的試験であり、またサンプラーの押し込みという極めて局所化された変形に対する境界値問題であるため、支持力・土圧問題や斜面安定問題のようなすべり線形成に対する危険度、あるいは液状化危険度との関連については、明確な理論ではなく、実験に基づく経験則によってN値と各種限界強度を関連づけるものとなっている。本研究は、近年盛んに研究されている、ひずみの局所化理論に基づいて、地盤の変形スケールと材料スケール(地盤を構成する粒子の平均粒径)との関係を整理し、現在のN値設計体系において用いられている各種経験則の理論的背景を明らかにし、より合理的な設計体系を再構築することを目指すものである。本年度は、まず、ひずみ勾配理論を導入した2次元有限変形FEMに、より実材料に即したモデル化が可能な下負荷面Cam-clay構成モデルを適用し、地盤材料のサイズ効果について検討を行った。その結果、地盤材料のひずみ軟化後のモデリングに局所化幅の影響が顕著に現れること、密な地盤材料の要素挙動としてのダイレタンシーは非常に大きく、体積ひずみで10%程度にもなること、等の基礎的な知見を得た。また、豊浦砂の平面ひずみ試験でfittingしたパラメータを用いて、他の一面せん断試験や支持力試験の解析を行い、peak後のひずみ軟化挙動の比較を行った。更に、標準貫入試験に相当する境界条件において、材料スケールの影響が非常に顕著に現れることを示した。最後に、これらの異なる境界条件についての材料スケールが及ぼす影響について整理し、前年度の良配合材料に関する検討も踏まえてまとめを行った。本研究は、近年盛んに研究されている、ひずみの局所化理論に基づいて、地盤の変形スケールと材料スケールとの関係を整理し、現在のN値設計体系において用いられている各種経験則の理論的背景を明らかにし、より合理的な設計体系を再構築することを目指すものである。本年度は、まず材料として球形のガラスビーズを用い、粒子形状や粒子破砕の影響を取り除いた状態で、(1)3軸圧縮試験、(2)1面せん断試験、(3)杭模型の押し込み実験等を行い、サイズ効果についての基礎実験を行った。その結果、3軸圧縮試験ではガラスビーズの粒径を変化させてもせん断強度が変わらないが、1面せん断試験ではサイズ効果により、粒径の増加とともにせん断強度が増加することを確認した。更に粒度分布の影響を検討するために、2種類の異なるサイズのガラスビーズを、さまざまな割合で配合した材料についてのサイズ効果の現れ方についても検討し、それらが大粒子同士の接触点数と密接な関わりがあることを確かめた。上記の結果は後述の数値解析結果と整合していたが、杭模型の押し込み実験に関しては、明確なサイズ効果が認められず、現在その原因を検討中である。一方、粒子破砕性の検討に関しては、Spring-8におけるX線CTによる1次元圧縮試験の粒子挙動の可視化などを行い、基本性状の把握を行った。数値解析に関しては、ひずみ勾配理論を導入した2次元有限変形FEMにより、実験に対応する(1)2軸圧縮試験、(2)1面せん断試験、(3)杭の押し込み試験の解析を行った。ただし、材料としてはMisesタイプのひずみ軟化型構成則を用いた。その結果、2軸圧縮試験では、せん断強度にはサイズ効果は現れないが、降伏後のひずみ軟化率にはサイズ効果が現れること、(2)(3)では、せん断強度に明確なサイズ効果が現れること、特に(3)においては変形性状の違いや進行性破壊が明瞭に現れることなどを確認した。現在、ダイレタンシーなど地盤材料をよりょく表現できる構成モデルを解析に導入中である。

また、豊浦砂の平面ひずみ試験でfittingしたパラメータを用いて、他の一面せん断試験や支持力試験の解析を行い、peak後のひずみ軟化挙動の比較を行った。更に、標準貫入試験に相当する境界条件において、材料スケールの影響が非常に顕著に現れることを示した。最後に、これらの異なる境界条件についての材料スケールが及ぼす影響について整理し、前年度の良配合材料に関する検討も踏まえてまとめを行った。
リン脂質を介した新しい小胞体ストレス応答メカニズムの解明

ホスホイノシタイドはシグナル伝達物質としてのみならず、細胞内小器官や細胞骨格の制御を介して細胞の形や性質を決定する分子としても機能している。私はホスホイノシタイドホスファターゼによる脱リン酸化によるホスファチジルイノシトール3,4ー2リン酸[PI(3,4)P2]やホスファチジルイノシトール-4-1リン酸[PI(4)P]の能動的な産生が、細胞の性質の決定に重要な役割を果たしていることを明らかにした。具体的には、乳がん細胞の運動能や浸潤転移能のコントロールにおいて、5-ホスファターゼSHIP2によるホスファチジルイノシトール3リン酸(PIP3)の脱リン酸化とPI(3,4)P2の産生が大きな役割を持つことを示した。また、ホスホイノシタイドおよびホスホイノシタイドホスファターゼの役割はがん細胞の性質によっても大きく異なることを明らかにした。実際にがん細胞やがん種に依存して、ホスホイノシタイドホスファターゼ分子の発現や翻訳後修飾が非常に多様に制御されていること、ホスホイノシタイドホスファターゼ分子はがん抑制遺伝子としても、同時にがん遺伝子としても機能し得る非常に面白い性質を持つ分子群であること明らかにした。この分野は非常にがん研究においても重要なトピックであり、この分野における現在の研究状況を総説としてseminars in cancer biology誌に発表した。また、ホスホイノシタイドホスファターゼSKIPおよびPIPPの分子レベルでの解析を行い、これらのホスファターゼが小胞体上におけるホスホイノシタイド代謝を行っていることを明らかにした。小胞体におけるホスホイノシタイドの役割に関しては未解明な部分も多いため、今後さらなる詳細な機能解析を行う必要がある。がん細胞における局所的なホスホイノシタイドのリン酸化・脱リン酸化に関する分子レベルに基づいた研究は非常に複雑で困難であるが、本研究ではその性質をかなり詳細に分子レベルまで解析することに成功した。なかでもホスホイノシタイドホスファターゼSHIP2,SKIP,SAC1による能動的なホスホイノシタイドの脱リン酸化機構において、小胞体やリソソームが関与していることを明らかにすることができた。さらに、がんや筋疾患など未解明な部分が多い疾患へのこれらの分子の関与の一端を示すことができた。以上のことから、本研究はおおむね計画通りに進捗していると考えられる。これまでの結果によって、ホスホイノシタイド5-ホスファターゼが単なるホスホイノシタイドの脱リン酸化酵素でなく、能動的にPI(3,4)P2やPI(4)Pを産生する酵素であることが示された。しかし、5-ホスファターゼ分子は全部で10種類存在する。これらが協同的に作用しているのか、それとも特異的な機能を有しているのかに着目し、ホスホイノシタイドホスファターゼががんや難病疾患とターゲットとなり得ることを示すことを最終目標に研究を遂行する。また、これらの結果を学術論文や総説の形で発表し、学会発表などを通じて広く公表していく予定である。がん細胞における接着斑(focal adhesion)は、細胞運動や浸潤転移において基盤となる構造である。その形成と成熟はがんの病態に大きな影響をもたらす。私は、リン脂質代謝による細胞接着斑形成への影響について検討を行った。その結果、ゴルジ体のホスファチジル-4-リン酸(PI(4)P)の代謝を司る、PI4KIIIβおよびSAC1が細胞表面へのCD44の輸送および、その発現を抑制することによって、乳がん細胞の運動および浸潤を制御していることを明らかにした(Ijuin, Takeuchi et al. Cancer Sci. 2016)。さらに、接着斑においてホスファチジルイノシトール3リン酸(PIP3)からホスファチジルイノシトール-3,4-2リン酸(PI(3,4)P2)を産生するSHIP2が接着斑の形成・成熟を抑制して、細胞運動を促進していることを明らかにした(Fukumoto, Ijuin, and Takenawa Cancer Sci. 2017)。これはPI(3,4)P2に依存してLamellipodin-Paxillinの経路が活性化することによると考えられる。これらの結果はいずれもホスホイノシチドによる新しいがん細胞の病型および浸潤転移の制御機構であり、がん細胞におけるホスホイノシチド量およびその代謝酵素活性が、病型や転移能を決定する大きな因子であることを示唆している。さらにPI(4)Pに関しては細胞運動への関与は初めての報告である。がん細胞の病型は小胞体ストレス応答とも深く関係がある。従って、これまでの成果はリン脂質中でもホスホイノシチドが小胞体ストレス制御に直接的・間接的に関わっていることを十分に示唆するものである。細胞運動と小胞体ストレスとの関係を今後詳細に検討することによって、さらに進捗すると期待される。ホスホイノシタイドホスファターゼINPP5Kのbi-alleic mutationが先天性筋疾患であるマリネスコシェーグレン症候群の患者より2017年に複数同定された。これらの変異はいずれも酵素活性を低下させるものであった。マウス筋芽細胞にこれらの変異INPP5Kを導入したところ、小胞体ストレス依存的に産生されるPI(4)P量の低下が認められた。これはINPP5Kが小胞体ストレス依存的にPI(4,5)P2からPI(4)Pを産生していることを表している。また、これらの変異体の発現によって、小胞体ストレス応答のマーカーであるGRP78,Xbp-1s,Chopなどの発現が少し上昇した。