hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アイソフォーム特異的アミノ酸トランスポーター機能画像診断薬の実現

アミノ酸輸送系のL系は、血液脳関門や胎盤関門に関与する種々の細胞や、多くの腫瘍細胞において分岐・芳香族アミノ酸を選択的かつナトリウム非依存的に輸送する。L系に属するhLAT1は、血液脳関門を構成する脳の毛細血管内皮細胞に、機能発現のための補助因子h4F2hcと共に存在する。更に、リンパ球の活性化、ホルモンによる刺激などにより高度に発現が誘導され、さらに腫瘍細胞においても高発現があることから、細胞の需要に応じてアミノ酸を取り込むようにその発現が調節される誘導型のアイソフォームであることが示唆されている。我々は、人工アミノ酸を複数デザイン・合成し、分子・細胞・個体レベルで基質・輸送機能相関や体内分布等の検討を行うことにより、L系のアイソフォームのhuman L-type amino acidtransporter 1(hLAr1)に特異的高親和性を有する新しい画像診断薬を開発することを計画した。リード化合物として天然アミノ酸^<14>C(U)-L-tyrosineを選択し^<125>I-4-iodo-L-meta-tyrosine(4-^<125>I-mTyr),^<125>I-6-iodo-L-meta-tyrosine,^<125>I-3-iodo-α-methyl-L-tyrosine(^<125>I-IMT)と^<125>I-3-iodo-L-tyrosine(3-^<125>I-Tyr)をデザイン・合成し、チャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO-K1)やアフリカッメガエルにトランスポーターを発現させた実験系への集積機序を検討した。その結果4-^<125>I-mTyrはL系への高い輸送系選択性を示し、^<125>I-IMT及び3-^<125>I-Tyrに加え4-^<125>I-mTyrがアイソフームであるhLAr2よりもHlat1に高い選択性を有することを明らかにした。これらのインビボでの検討が期待される。本研究で我々は、アミノ酸輸送システムLのアイソフォームであるhuman L-type amino acidtransporter 1 (hLAT1)にスペシフィックな放射性人工アミノ酸を応用した診断薬を開発することを計画した。アミノ酸輸送システムLは、血液脳関門や胎盤関門に関与する種々の細胞や、多くの腫瘍細胞において分岐・芳香族アミノ酸を選択的かつナトリウム非依存的に輸送する。システムLに属するhLAT1は、血液脳関門を構成する脳の毛細血管内皮細胞に、機能発現のための補助因子h4F2hcと共に存在することが示されている。今年度我々は、天然アミノ酸L-Tyrを母体構造に持つ3つの化合物4-[^<125>I]iodo-L-meta-tyrosine(4-I-mTyr),3-[^<125>I]iodo-α-methyl-L-tyrosine(IMT)及び3-[^<125>I]iodo-L-tyrosine(3-I-Tyr)の輸送システム選択性をチャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO-K1)で明らかにした。4-I-mTyrは、他の中性アミノ酸輸送システムよりもシステムLに選択性が高いことが判明した。

IMTは4-I-mTyrと異なり、マウスの腎にprobenecid感受性の高い集積性があるほか、他の輸送システムへの親和性も指摘されている点でスペシフィックでない。今後、他の細胞やアフリカツメガエル卵母細胞の実験系を用いて4-I-mTyrの輸送システム選択性とアイソフォーム選択性を詳しく検討したい。また、来年度以降は、陽電子放出核種を標識した人工アミノ酸についても検討する予定である。マウスによる検討で、腎臓での臓器内分布を除き4-^<125>I-mTyrが^<125>I-IMTと類似の体内分布を示し膜輸送診断薬としての諸条件を満たしていたことから、本化合物のアミノ酸輸送システムL選択性とアイソフォーム選択性について詳しく検討することが期待される。CHO-K1を用いた検討では、4-^<125>I-mTyrはL系への高い輸送系選択性を示した。天然アミノ酸L-Tyrを母体構造に持つ化合物のうち^<125>I-IMT及び3-^<125>I-Tyrに加え4-^<125>I-mTyrが腎等に発現するアイソフームであるhLAT2よりもhLAT1に高い選択性を有することをアフリカツメガエルにトランスポーターを発現させた実験系により明らかにした。今後、他のアミノ酸膜輸送系について発現と集積の関係を検討することが期待される。アミノ酸輸送系のL系は、血液脳関門や胎盤関門に関与する種々の細胞や、多くの腫瘍細胞において分岐・芳香族アミノ酸を選択的かつナトリウム非依存的に輸送する。L系に属するhLAT1は、血液脳関門を構成する脳の毛細血管内皮細胞に、機能発現のための補助因子h4F2hcと共に存在する。更に、リンパ球の活性化、ホルモンによる刺激などにより高度に発現が誘導され、さらに腫瘍細胞においても高発現があることから、細胞の需要に応じてアミノ酸を取り込むようにその発現が調節される誘導型のアイソフォームであることが示唆されている。我々は、人工アミノ酸を複数デザイン・合成し、分子・細胞・個体レベルで基質・輸送機能相関や体内分布等の検討を行うことにより、L系のアイソフォームのhuman L-type amino acid transpor1(hLAT1)に特異的高親和性を有する新しい画像診断薬を開発することを計画した。天然アミノ酸^<14>C(U)-L-tyrosineをリード化合物とした標識化合物の他に天然アミノ酸のD体について、チャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO-K1)への集積機序を検討した。その結果D-アミノ酸でも、D-methionine(95.36±10.75%)などのようにL系への高い輸送系選択性をもつものが存在した。マウスの体内動態では、L体よりもD体の血中クリアランスが早く特性がすぐれていることから、今後は、D-アミノ酸でもアイソフーム選択性について詳しく検討することが期待される。
高密度イオン性プラズマからの負イオン引出機構の解明

負イオン源プラズマ中の負イオン引き出し機構の基本特性を明らかにし、負イオンビームの大電流化を図ることを目的として本研究を実施し、以下の点を明らかにした。1イオン性プラズマでは外部から印加した電界が引出領域に深く浸透すること。2水素負イオンは、電子と正イオンとは逆にプラズマ電極側からドライバー領域側に輸送されること。3水素負イオンが引出領域のほぼ全域から引き出されること。4プラズマ電極の近くでは、ビーム引き出し前後の電子密度と負イオン密度が磁力線構造に強く依存すること。これらの成果により、水素負イオンのダイナミクスの全体像が世界で初めて明らかになった。大型水素負イオン源において、正イオンと負イオンのみからなる高密度のイオン性プラズマを生成して、負イオン引出領域の負イオン密度、電子密度、電位分布等の基本的性質を調べるために、各種計測手法の開発と整備を行った。負イオンが生成される電極表面に対して、垂直方向及び平行方向の水素負イオン密度の分布測定が可能なように、キャビティー・リングダウン法(CRD)による測定系を整備した。また、発光分光法(OES)を用いたHα光の2次元イメージング計測による負イオン密度の時間的変化の測定手法を開発し、可視および赤外領域の分光計測系を整備して、電極表面近傍における水素負イオンの挙動の可視化に成功した。その結果、負イオンを引き出す際にプラズマ中の負イオン密度が減少する現象が、電極表面から20mmを超える範囲で観測され、負イオンが引出孔へ輸送される構造が明らかとなった。一方、電子密度の測定に対して、磁場の影響や負イオンの影響を受けないミリ波干渉計を用いた電子密度計測システムを設計・製作した。電極面に平行な視線で高分解能位相計を製作し、また、高電位部へミリ波を伝送するための誘電体導波管も整備して、負イオン引き出しに伴う動的な変化の測定も可能とした。同じく磁場の影響を受けない表面波プローブによる電子密度測定系も整備した。計測系の整備に並行して、プラズマ密度とプラズマ電位の空間分布を可動式の静電単針プローブを用いて計測した。その結果、負イオン引き出し時に減少するプラズマ中の負イオンの電荷密度を補償するために、電子が上流からイオン性プラズマに侵入することを見出し、その定量的評価を行った。また、負イオンはセシウム(Cs)が吸着した低仕事関数の電極表面で生成されるため、放電条件やCs導入条件に対する負イオン生成の依存性を明確にするため、可視レーザー光を用いた電極表面の仕事関数の測定系を整備した。核融合プラズマの加熱に必須の中性粒子入射(NBI)加熱装置では、大電流の負イオンビームを必要とするため、大型負イオン源において高密度負イオン生成に関する研究が世界的に進展している。高性能負イオン源で重要となる正イオンと負イオンのみからなるイオン性プラズマ中の電位分布形成、粒子の輸送過程、プラズマ界面の構造などを解明するために、本研究では、計測器の整備を進め、イオン性プラズマ中の電位構造形成と粒子ダイナミクスの理解を目指して実験研究を進めている。平成26年度には、光脱離法による局所負イオン密度計測、ミリ波干渉計による電子密度高精度計測、表面波プローブによる局所電子密度計測を整備した。これにより、プラズマから負イオンビームを引き出す時のイオン性プラズマ挙動が詳細に計測できるようになり、外部から印加された電界が遮蔽されることなく、プラズマ領域に深く入り込むことが示された。通常の正イオンと電子からなるプラズマでは電子による電界遮蔽効果により、電界侵入が起こらないため、イオン性プラズマ特有の性質の一つを実験的に検証することに成功した。ビーム引き出し領域では、複雑な3次元電解構造が形成されていることも実験的に示され、粒子挙動に大きく関与していることを指摘した。連携グループが行なっているモデル計算とも定性的な一致を示し、イオン性プラズマの新たな物性が明らかになりつつある。負イオン源プラズマに形成されたイオン性プラズマの電位構造、粒子輸送、界面形成と負イオン引き出し機構の基本特性を明らかにし、高密度負イオンの生成と引き出しの最適化による負イオンビームの大電流化を図ることを目的として、本研究を実施した。本研究の結果、イオン性プラズマでは外部から印加した電界が電子・正イオンプラズマに比べて引出領域に深く浸透することが明らかになった。粒子輸送については、水素正イオンと電子がドライバー領域の方向から両極性拡散によりプラズマ電極へ輸送されること、一方で水素負イオンは、電子と正イオンとは逆にプラズマ電極側からドライバー領域側に輸送されることを明らかにした。さらに、水素負イオンが引出領域のほぼ全域から引き出され、プラズマ電極の近くでは、ビーム引き出し前後の電子密度と負イオン密度が電子偏向磁石による磁力線構造に強く依存して変化することが明らかになった。また、3D3V-PICシミュレーションにより、現状では実験的に測定することが難しい引出領域内のメニスカス構造と荷電粒子分布を求めた。以上の結果は、高密度負イオンの生成と引き出しの最適化による負イオンビームの大電流化に大きく貢献するものである。

これらの成果により、水素負イオンのダイナミクスの全体像が世界で初めて明らかになった。正イオンと負イオンのみからなるイオン性プラズマ中の電位分布形成、粒子の輸送過程、プラズマ界面の構造などを解明することが本研究の目的であるが、ここまでに、計測器の整備を進め、負イオン、電子、正イオンに対して、温度・密度などの計測が整備され、外部からの電界に対するプラズマ応答の大まかなダイナミクスが把握できるようになってきた。電子がほとんど存在しないイオン性プラズマの挙動に関してこのような全体像を調べる研究はこれまでほとんど行われておらず、世界的にも注目を集めている。その証拠に2015年8月に開催されるイオン源に関する国際会議では、本研究の内容が招待講演に採択されている。最終年度となる平成27年には、粒子の流れ場を含めたダイナミクスを明らかにする見通しを得ており、期間内に本研究課題の目標をほぼ達成できる見込みである。27年度が最終年度であるため、記入しない。核融合学平成25年、26年の研究では、大型負イオン源内のイオン性プラズマの計測系整備を中心として進展してきた。平成27年度は、プローブ計測とこれまでに開発した計測器を駆使して、負イオンの流れ場計測を実施する。世界的に見ても新しい計測であるが、これまでのテスト実験で原理検証に成功しており、負イオン流れ場の計測に見通しを得ている。これにより、外部電界への応答だけでなく、定常状態の負イオンのダイナミクスが明らかになると期待されている。実験によって得られた結果と連携グループが行なっているモデル計算の比較を通じて、負イオン生成から負イオンビーム形成までのイオン性プラズマの粒子ダイナミクスの全体像の解明を目指す。本研究を総括するために、関連する研究者を集めた検討会を開催し、本研究の成果から大電流負イオンビーム生成の高効率化と安定性向上に対する指針を検討し、今後の展開も含めて本研究をまとめる作業を行なう。大電流負イオンビーム生成の実用化に大きな貢献が出来ると考えている。本研究を中心とした負イオン挙動の研究は、大電流負イオン生成の基礎研究として、今後の磁場閉じ込め核融合研究を支える基盤技術の確立と高効率化にとって大変貴重なデータを提供できるものである。1年目は、負イオン密度、電子密度、電位分布等の基本的性質を調べるための各種計測手法の開発と整備を予定通り行うことができた。Hα光の2次元イメージング計測による負イオン密度の時間的変化の測定から、負イオンの引出孔への輸送を観測するなど、新たな知見も得られている。また、静電単針プローブを用いた計測により、イオン性プラズマ中の電子のダイナミックな輸送も観測している。ミリ波干渉計及び表面波プローブによる電子密度の測定系および可視レーザー光による仕事関数の測定系も整備が終わり、これから測定が開始されるため、各種計測手法と組み合わせて、相互に関連した詳細な測定が期待できる。また、実験結果のモデル化へ向けて、シミュレーション研究とコード開発に関する打合せをイタリア及びフランスの研究グループと開始している。
金属利用の多様性と進化

生体に含まれる微量金属イオンは酸素運搬、電子伝達、酵素活性の制御、情報伝達等の重要な生理機能に欠かせない。多様な生命体の進化と金属イオンの利用形態の関連は強い関心を集めている。本研究はスジキレボヤの高選択的濃縮機能の中心的役割を担う「バナジウム結合タンパク質(vanabin)」を指標にして、バナジウム濃縮に関するタンパク質や遺伝子がアスキジア科のホヤに特有のものなのか否か、エラコにも存在するのか否か、バナジウムを濃縮しない生物にも存在するのか否か、もし存在するとしたらどのような機能を担っているのかを明らかにし、金属イオンの利用形態の生物多様性と進化という新しい研究分野を拓くことを目指す。1.日本沿岸各地のホヤを採集しゲノムサザン解析を行なったが、この手法ではvanabin相同遺伝子を同定することは出来なかった。2.バナジウム固定化アフィニティカラムクロマトグラフィによって、環形動物エラコのバナジウム親和性タンパク質を同定した。3.カタユウレイボヤのゲノムおよびESTデータベースから5つのvanabin相同遺伝子を同定した。それらはゲノム上の1カ所にクラスターを形成していた。組み換えタンパク質を作成し、バナジウムと親和性を明らかにした。4.ユウレイボヤのゲノムデータベースからvanabinと相同性の高い遺伝子を6個同定した。それらはカタユウレイボヤとは異なり、ゲノム上の3カ所に分散して存在することが示唆された。本年度は下記の3つの研究を行った。1.スジキレボヤ、カタユウレイボヤ、マボヤ、エラコからゲノムDNAを抽出した。サザンブロット法によって、スジキレボヤのvanabinをプローブとして、相同遺伝子を探索したが、この手法による同定はできなかった。2.エラコからタンパク質を抽出し、バナジウム固定化アフィニティカラムクロマトグラフィによってバナジウム親和性タンパク質を精製した。3.カタユウレイボヤのゲノムおよびESTデータベースから、スジキレボヤのvanabinと相同性の高い遺伝子を5グループ同定した。遺伝子はゲノム上で同じ向きでタンデムに配置していた。そのうち2グループは、スジキレボヤとは異なりアスパラギン酸に富むC末部分を持っていた。組み換えタンパク質を作製し、バナジウムと親和性を持つことを明らかにした。1.エラコからタンパク質を抽出し、バナジウム固定化アフィニティカラムクロマトグラフィによってバナジウム親和性タンパク質を精製した。以前に抗vanabin抗体を用いた実験で認識されたタンパク質の他に、いくつか分子量の異なるタンパク質を同定することができた。

2.カタユウレイボヤのゲノムおよびESTデータベースから同定した5つのvanabin相同遺伝子のうち、昨年度に未解析であった1つの遺伝子の組み換えタンパク質の大量合成に成功し、バナジウムと親和性を持つことを明らかにした。X線による構造解析を目指して結晶化の試みを開始した。3.ユウレイボヤのゲノムデータベースからvanabinと相同性の高い遺伝子を6個同定した。カタユウレイボヤとは異なり、これら6つの遺伝子のうち4つはクラスターを形成していたが、あとの2つはゲノム上の離れた位置にあることがわかった。
大腸菌のDNA複製開始機構におけるヒストン様蛋白質の役割

大腸菌ゲノムの複製開始起点oriCからの複製開始促進に必要と考えられているmioC遺伝子の転写が、ヒストン様蛋白質IHFで促進されること、IHF欠損変異細胞ではHUとH-HSが協調してmioC転写を促進することが明らかになった。またmioCプロモーター領域では複数部位にIHFが結合することがわかり、mioC転写調節にはヒストン様蛋白質HU、IHF、H-NSが関与しており、それらの相互作用によって転写調節領域のDNAに特異高次構造が形成されることが重要であることがわかった。またoriCプラスミド上のmioC遺伝子の転写促進にはこれらのヒストン様蛋白質の内、IHFのみが関与しており、これらのことから大腸菌ゲノムとoiCプラスミドではDNAの細胞膜結合状態、転写によるDNA高次構造変化、DNA超ラセン密度変化、などoriC-mioC領域及びその近傍領域のDNA高次構造が異なっている可能性が強く示唆された。また、H-NSとアミノ酸配列が58%相同な塩基性蛋白質stpAのN末端15アミノ酸残基が、我々が見出したDNA結合性蛋白質のそれと一致することがわかり、stpAはヒストン様蛋白質であることが明らかになった。stpAはH-NSと異なりBgl遺伝子不活性機能に関与していないことや、細胞増殖やoriCプラスミド複製の促進に於てH-NS機能と代償可能であることが分かり、H-NSと異なる機能と類似の機能の両機能を持つことが明らかになった。
政治塾のリクルートメント過程に関する研究―女性の政治参加の観点から

本研究は、1990年以降に相次いで開講された政治塾が、女性の政治参加にどのような影響を及ぼすか、についてリクルートメント理論を用いて明らかにするため、女性が直面するリクルートメント過程における障害(例:立候補の躊躇、政党公認獲得の困難、当選確率の低さなど)に着目し、申請者がこれまで行ってきた事例研究と事例比較の手法を用いて考察するものである。1年目の2018年度は、以下のように研究を推進した。第一に、政治塾や統一地方選挙などに関する資料を収集・分析し、どのような党派で、どの自治体レベルで女性候補者の擁立が進んでいるのか、女性候補者擁立を目指した政治塾等の活動にはどのようなものがあるのか、どのような地域が活発か、などについて考察した。これらの成果の一部は、学会発表(日本選挙学会等)や統一地方選挙に関する取材(通信社、新聞社等)、寄稿論文等にて発表した。第二に、女性政治リーダーの育成に関する国際シンポジウム(「女性政治リーダーはいかにして『育つ』か?」)の企画・運営・総合司会を担当し、事前準備や補足調査として、女性の政治参画に関する国際比較データの分析、現職国会議員の主催する政治塾の参与観察、海外での女性政治家養成のためのプログラムについての文献調査などを実施した。これらの調査結果の一部は、本シンポジウムの報告書等にて発表し、近日中にウェブ公開される予定である。第四に、学会、男女共同参画に関するシンポジウム等において、日本各地から参加する研究者との研究交流を通じて、各地の政党支部、市民団体等の政治塾の情報を収集し、調査地の選定作業に活用した。2019年4月実施の統一地方選挙の候補者については予定通りデータを収集し、自治体別、政党別、男女別にデータを整理・分析し、学会発表や選挙後の解説等にて考察する準備をすることができた。また、政治塾に関する文献収集を行い、それらの分析結果の一部を学会報告、寄稿論文、取材対応等に活用することができた。政治塾関係者や受講者への聞き取り調査については、日程調整が難航したことにより、2018年度は参与観察と文献収集の実施のみとなったが、文献調査や研究者交流で得た情報を基に、2019年度以降に実施する聞き取り調査について十分に準備することができたと考える。日本では、2018年5月に「政治分野における男女共同参画の推進に関する法律」が成立・施行され、政党その他の政治団体は、所属する男女のそれぞれの候補者数について目標を設定するなど自主的に取り組む「努力」を求められている(第4条)。女性の政治参画推進に関する政党等への影響も踏まえて、2019年度、本研究を以下のように進めていく。第一に、統一地方選挙や国政選挙について、政治塾出身者がどのくらい立候補し、当選しているのか、について、新聞報道や選挙公報などの選挙データを用いて男女比や地域などを分析する。第二に、政治塾の運営やプログラムの実態、政党等による候補者リクルートメントと政治塾受講生の進路との関係について、現地での文献調査や政治塾関係者や受講者本人などに聞き取り調査を行う。研究代表者はすでに2017年度の論文において設立目的や運営主体などから全国の政治塾を3つに分類したが、その類型に基づいてデータを収集・分析を進める。政治塾のプログラムの分析については、リーダーシップ研究の理論枠組みや政治分野での事例分析を参照する。第三に、女性の政治参画推進の観点から、リクルートメント過程における政治塾の役割についての理論枠組みの構築を目指し、国内外の文献を収集し、国際学会での研究発表や論文投稿の準備を進める。

政治塾関係者や受講者への聞き取り調査については、日程調整が難航したことにより、2018年度は参与観察と文献収集の実施のみとなったが、文献調査や研究者交流で得た情報を基に、2019年度以降に実施する聞き取り調査について十分に準備することができたと考える。日本では、2018年5月に「政治分野における男女共同参画の推進に関する法律」が成立・施行され、政党その他の政治団体は、所属する男女のそれぞれの候補者数について目標を設定するなど自主的に取り組む「努力」を求められている(第4条)。女性の政治参画推進に関する政党等への影響も踏まえて、2019年度、本研究を以下のように進めていく。第一に、統一地方選挙や国政選挙について、政治塾出身者がどのくらい立候補し、当選しているのか、について、新聞報道や選挙公報などの選挙データを用いて男女比や地域などを分析する。第二に、政治塾の運営やプログラムの実態、政党等による候補者リクルートメントと政治塾受講生の進路との関係について、現地での文献調査や政治塾関係者や受講者本人などに聞き取り調査を行う。研究代表者はすでに2017年度の論文において設立目的や運営主体などから全国の政治塾を3つに分類したが、その類型に基づいてデータを収集・分析を進める。政治塾のプログラムの分析については、リーダーシップ研究の理論枠組みや政治分野での事例分析を参照する。第三に、女性の政治参画推進の観点から、リクルートメント過程における政治塾の役割についての理論枠組みの構築を目指し、国内外の文献を収集し、国際学会での研究発表や論文投稿の準備を進める。2018年度は本務校において国際シンポジウムを6月、1月の計2回主催し、その企画・準備・運営等を担当したことから、海外での学会発表の日程を確保することができなかった。2018年度に支出予定していた国際学会のための費用を、2019年度前期に欧州での学会発表とその準備のために使用する。
新規ポリエン類の構築とその光環化反応に関する研究

著者はポリエン構築法としてβ-アルコキシアルケニルリチウムを用いる方法を選択した。この方法はアルケニルリチウムにアルデヒドやケトン類を反応させて、アリルアルコールとした後に酸で加水分解するという非常に簡単な反応であり、目的のホルミル化やアシル化生成物が良好な収率と立体選択性で得られることが分かった。この方法の利点は反応後にホルミル基やアシル基がまた残ってくるために、タンデムな反応が期待できることであり、著者はこの方法を利用して新しいヘプタ-2,4,6-トリエナール類の構築にも成功し、その光反応において非常に興味ある反応も見出すことができた。1)α-スルフェニル-β-アルコキシ-β-ペルフルオロアルキルアルケニルリチウムを用いたアルデヒド類のペルフルオロアシル化反応を見出すことができた。この反応は今までその合成が困難であり、一般的な合成法のなかったα,β-不飽和トリフルオロメチルケトンの簡便な合成法となった。2)さらに、著者はビニルセレニドを用いた脱セレンタイプのより利用価値の高いアシル化反応を見出すことができた。しかし、そのタンデム反応は目的のジエン化合物ではなく、4,6-ジペルフルオロアルキル-2H-ピラン誘導体を高収率で与えることが分かった。3)著者はポリエン構築のために有用なα-シアノホルミル化を検討した。シアノ基は強い電子求引能を持ち、さらに立体的に小さな分子であることからポリエン内に導入した際にその立体的な影響が少ないと考えられた。この方法によって2-シアノ-4,6-ビス(フェニルスルフェニル)ヘプタ-2,4,6-トリエナールなどヘプタトリエナール上に電子求引基を導入することに成功した。これらトリエナール類は光に対して高い反応性を示し、オキサビシクロ環化合物を与えることも分かった。計画1 2,4,6-トリスフェニルチオ-2,4,6-ヘプタトリエナールのケトン誘導体の合成は対応するアルデヒドにMeMgBrやPhMgBrを反応させ、引き続きSwern酸化することで達成できた。その光環化反応は低収率ではあるが、オキサビシクロ環生成物を与えることが分かった。また、トリエナールのヒドラゾンは良好に閉環が進行しアザビシクロ[3.3.0]オクタ-3,7-ジエンを収率よく与えた。この化合物は現在その生理活性について調べているところである。また、これら誘導体の様々な化合物への変換反応を見い出すことができた。計画2・-アルコキシ-・-ペルフルオロアルキルアルケニルリチウムを用いたアルデヒドおよびケトン類の新規なペルフルオロアシルオレフィン化を開発することに成功した。この方法の特徴は・-アルコキシ-・-ペルフルオロアルキルビニルセレニドから発生できる2種類の新規アルケニルリチウムを用いることである。1つはセレン官能基が残ったタイプのアルケニルリチウムを用いたオレフィン化であり、カルボニル化合物に付加させてアルコールを得た。次に酸で異性化すると・位にセレン官能基を有するペルフルオロアシルオレフィン化生成物が得られる。様々なアルデヒドで良好に反応が進行したが、ケトンとの反応は立体的な嵩高さから付加生成物が全く得られなかった。第2にセレン官能基が脱離するアルケニルリチウムを用いたオレフィン化を検討すると、ケトン類の反応も高収率でオレフィン化生成物を与えることが分かった。

そこでこのオレフィン化反応をトリエナール類の合成に応用する目的でタンデムなオレフィン化を検討したが、2段階目の付加反応は良好に進行したが、異性化反応を行うと、分子内閉環反応が進行し、ペルフルオロアルキルジヒドロピランが高収率で得られた。このペルフルオロアシルオレフィン化反応をタンデムに行い、ペルフルオロアルキル置換トリエナール類の構築は失敗に終わったが、このピラン生成反応は含フッ素生理活性へテロ環合成の出発原料として応用できると考えている。著者はポリエン構築法としてβ-アルコキシアルケニルリチウムを用いる方法を選択した。この方法はアルケニルリチウムにアルデヒドやケトン類を反応させて、アリルアルコールとした後に酸で加水分解するという非常に簡単な反応であり、目的のホルミル化やアシル化生成物が良好な収率と立体選択性で得られることが分かった。この方法の利点は反応後にホルミル基やアシル基がまた残ってくるために、タンデムな反応が期待できることであり、著者はこの方法を利用して新しいヘプタ-2,4,6-トリエナール類の構築にも成功し、その光反応において非常に興味ある反応も見出すことができた。1)α-スルフェニル-β-アルコキシ-β-ペルフルオロアルキルアルケニルリチウムを用いたアルデヒド類のペルフルオロアシル化反応を見出すことができた。この反応は今までその合成が困難であり、一般的な合成法のなかったα,β-不飽和トリフルオロメチルケトンの簡便な合成法となった。2)さらに、著者はビニルセレニドを用いた脱セレンタイプのより利用価値の高いアシル化反応を見出すことができた。しかし、そのタンデム反応は目的のジエン化合物ではなく、4,6-ジペルフルオロアルキル-2H-ピラン誘導体を高収率で与えることが分かった。3)著者はポリエン構築のために有用なα-シアノホルミル化を検討した。シアノ基は強い電子求引能を持ち、さらに立体的に小さな分子であることからポリエン内に導入した際にその立体的な影響が少ないと考えられた。この方法によって2-シアノ-4,6-ビス(フェニルスルフェニル)ヘプタ-2,4,6-トリエナールなどヘプタトリエナール上に電子求引基を導入することに成功した。これらトリエナール類は光に対して高い反応性を示し、オキサビシクロ環化合物を与えることも分かった。
損傷乗越え複製が、癌細胞の増殖を促進する機構の解明

DNAが損傷されてもDNA複製を継続させて細胞の増殖を維持する機構が、損傷トレランスである。ユビキチンライゲースであるRad18は、損傷トレランスを実行する。その一方で、Rad18は発がんを促進する性質をもつことがわかった。例として、Rad18タンパクは、がんの増殖のマーカーであるMAGE-A4により安定化され、発がんを促進する性質をもつと提唱したことが挙げられる。Rad18が、がんの増殖を促進するメカニズムを明らかにすることが、本研究の目的である。野生型マウス細胞またはRad18欠損マウス細胞に対して、UVを照射した後の分裂期細胞死頻度を測定した。Rad18欠損細胞で高い分裂期細胞死が見られる傾向があった。しかし照射量により結果にばらつきが見られるため、まだ慎重な経過観察が必要である。また、Rad18欠損による分裂期細胞死の亢進に伴って、ヒストン修飾について特徴的なエピジェネティクな変化が見られた。また分裂期細胞死を誘導するエフェクター因子の転写量について、野生型細胞に比べてRad18欠損細胞では、UV照射後に高い値が見られた。現在、Rad18によるPCNAのモノユビキチン化が、どのようにしてエピジェネティクな変化に影響を及ぼしているのか調査中である。細胞に対して、モノユビキチン化を受けない変異PCNAタンパクを発現させたり、ユビキチン化PCNAからユビキチン分子を脱離させる酵素であるUSP1などに対する、shRNA処理を行うことで、その影響を見る計画を立てている。Rad18欠損細胞で高い分裂期細胞死の傾向が確認できたこと。またRad18の機能と相関して、ヒストン修飾について特徴的なエピジェネティクな変化が見られたため。分裂期細胞死を誘導する他の因子についても調査を行う。細胞を過酸化水素を用いて処理する。または細胞に放射線を照射してから、分裂期細胞死を評価する。またRad18によるPCNAのモノユビキチン化が、どのようにしてエピジェネティクな変化を誘導するのか、仮説を立てて検証する。また、Rad18欠損による分裂期細胞死の亢進に伴って、ヒストンの修飾について特徴的なエピジェネティクな変化が見られたので、これを確認する作業を行う。さらにヒストンの修飾について、特異的抗体を用いてRad18特異的な変化が見られるか、解析する。さらにタンパク量についてもウエスタン解析により調べる予定である。野生型細胞とRad18欠損細胞を比較すると、ヒストン修飾酵素の安定度に違いが見られた。

また分裂期細胞死を誘導するエフェクター因子の転写量について、野生型細胞に比べてRad18欠損細胞では、UV照射後に高い値が見られた。さらにタンパク量についてもウエスタン解析により調べる予定である。野生型細胞とRad18欠損細胞を比較すると、ヒストン修飾酵素の安定度に違いが見られた。現在、Rad18によるPCNAのモノユビキチン化が、どのようにしてエピジェネティクな変化に影響を及ぼしているのか調査中である。細胞に対して、モノユビキチン化を受けない変異PCNAタンパクを発現させたり、ユビキチン化PCNAからユビキチン分子を脱離させる酵素であるUSP1などに対する、shRNA処理を行うことで、その影響を見る計画を立てている。使用している細胞に問題が発生したため、計画していた物品を購入しなかったため、残金が発生した。この金額については次年度にすみやかに使用する予定である。損傷修復分野発生医学研究所熊本大学
がんの放射線治療効果の先行指標の開発と統合

放射線治療は悪性腫瘍の治療法として重要な役割を負っているが、同時に副作用のある治療法でもある。そこで初期治療において必要にして十分な治療をする必要がある。そのために治療開始前か少なくとも放射線治療終了前に治療効果を予測する方法の確立が重要である。本研究では、臨床症例を用いて治療成績とそれに影響すると予測される諸因子との相関関係について分析を試みた。治療成績は局所制御率と転移・再発とによって支配されるので、局所制御の有無と治療終了後新たに転移巣が見つかるかどうかとを判定基準とした。治療成績に影響をおよぼすと推測される因子として、がん遺伝子、遺伝子産物の発現、病理学的所見、患者免疫能、および腫瘍マーカーを選定した。これまで口腔底癌を含む12例の口腔内癌、1例の肺癌、1例の悪性リンパ腫について予後に関係すると思われる因子の検索と、放射線治療とをほどこした。一次的には全ての症例で局所制御が得られたが、観察期間が十分でなく局所制御率の先行指標について分析することはできない。治療終了後3ケ月で、口腔底癌1例、舌癌1例および悪性リンパ腫1例にリンパ節転移が認められた。これらの症例に共通してみられ、他の症例に共通してみられていない所見は、平滑筋型alphaアクチン、またアクチン結合蛋白質カルポニンの検出量の低下であった。これらはWestern blot解析によったが、その検出量の低下は、それらの抗体による腫瘍血管の染色性の低下と対応していた。さらにalphaアクチン発現低下よりもカルポニンの発現低下の方がより顕著であった。EF1alpha、低分子型トロポミオシン、YL41はいずれの組織でも強い発現がみられ、悪性度の違いによる発現程度の差について一定の傾向は認められなかった。
DMDエクソン46-55欠失iPS細胞を用いたエクソン45スキップ治療の検討

DMD遺伝子エクソン45-55欠失患者の骨格筋障害は極めて軽微であるため、我々は、エクソン45-55領域全体をスキップすれば、同領域内に変異を有する多くのDMD患者が治療対象となることを提案してきた。そこで、エクソン46-55欠失を持つDMD患者の末梢Tリンパ球からiPS細胞を樹立し、心筋細胞への分化後にアンチセンスモルフォリノ(PMO)を用いてエクソン45スキップ治療を行った結果、エクソン45スキップの効率はPMO用量依存性に起こり、ジストロフィンの発現回復を確認した。さらに、cDNAマイクロアレイ解析では治療前後の遺伝子発現に差はなく、本治療が安全に行うことができることを示した。Duchenne型筋ジストロフィー(DMD)は、DMD遺伝子変異によりジストロフィンが欠損して発症する致死性筋疾患である。近年、DMDにおける変異によって生じたアミノ酸の読み枠を修正するエクソン・スキップ治療法の開発と臨床応用が期待されている。我々は、これまでにまた、エクソン4555を欠失した患者の骨格筋症状が極めて軽微であることを報告し、さらにエクソン4555にDMD遺伝子変異の60%以上が集積していることから、エクソン45-55スキップ治療がDMDに対して極めて有効な治療となり得る可能性について、モデル動物を用いて実証してきた。本研究では、DMD患者iPS細胞を用いて、(1)エクソン46-55欠失DMD患者の末梢血リンパ球からiPS細胞を樹立し、(2)iPS細胞より分化させた心筋および骨格筋細胞に対し人工核酸アンチセンス薬によりエクソン45スキップを誘導を行い、(3)エクソン45スキップの有効性と安全性の検討と、分子生物学的に検討することを目的とする。平成27年度は(1)について、患者および健常者の末梢血リンパ球からiPS細胞を作成し、心筋細胞への分化に成功した。さらに、両細胞について網羅的遺伝子発現解析を行い、検討を行った。多数の遺伝子の発現に差異が認められ、定量的PCRおよびウエスタンブロットで確認を行った。これらの中には、機能が十分には知られていない遺伝子が多く含まれていた。そこで、これらの遺伝子についてエクソン45スキップ治療後にどのように発現が変化しうるか、またその遺伝子の機能についても検討を行う予定である。平成27年度では、エクソン46-55欠失変異を持つDMD患者の末梢血リンパ球からiPS細胞を作成樹立に成功した。申請時当初は、患者の皮膚繊維芽細胞を用いて、iPS細胞を樹立する予定であったが、採取に侵襲性の少ない採血により得た末梢血リンパ球からの誘導に成功した。さらに、iPS細胞から心筋細胞への分化誘導に成功し、現在、iPS由来正常心筋細胞と合わせてマイクロアレイを用いて網羅的遺伝子発現解析を行った。現在、両細胞間における遺伝子発現差異のある遺伝子について定量的PCR法およびウエスタンブロット法で遺伝子発現の検証を行っている。筋ジストロフィーの中でも最も頻度が高く、最重症型であるDuchenne型筋ジストロフィー(DMD)は、進行性に全身の筋力低下を示し、30歳代で心不全または呼吸不全により死に至る疾患である。原因遺伝子はDMD遺伝子であり、筋形質膜に局在するジストロフィンをコードしている。DMDに対する治療の1つに、遺伝子変異により生ずるアミノ酸の読み枠のずれを人工核酸アンチセンスオリゴヌクレオチドを用いて修正し、ジストロフィンの発現回復を図るエクソンスキップ治療がある。我々は、遺伝子の変異が多く集積するエクソン45-55の中で、その全領域を欠失する患者が無症候性であることを報告し、注目してきた。即ち、エクソン45-55内に変異を持つDMD患者に対して、エクソンスキップ治療によりエクソン45-55欠失型への変換により、多くの患者を無症候性に転換できる可能性がある。DMDのモデルマウスを用いた検討によりエクソン45-55スキップ治療が可能であることを示してきた。一方で従来のアンチセンスオリゴヌクレオチドでは、心筋細胞への導入効率は低いものであった。そこで、平成28年度は、エクソン46-55を欠失したDMD患者の同意を得て、そのリンパ球からiPS細胞を樹立し、心筋細胞への安定的な誘導に加え、アンチセンスオリゴヌクレオチドを用いたエクソン45スキップ治療に成功することができた。また、患者心筋細胞におけるエクソンスキップ効率はアンチセンスオリゴヌクレオチドの容量依存性に起こっており、モデルマウスに比べて導入効率は高いことが分かった。現在、導入に関する機序について、スカベンジャー受容体の関与並びに、治療前後の細胞を用いて網羅的遺伝子発現解析を行っている。本研究では、現時点までにDMD遺伝子エクソン46-55欠失したDMD患者からのiPS細胞から心筋細胞への誘導とそれに対するエクソン45スキップ治療を行い、エクソン45が確実にスキップされること、それに伴いジストロフィンタンパク質の発現が確認できたことは、当初の想定より早い進捗であった。従来のDMDモデルマウスや筋ジストロフィー犬を用いた心筋細胞へのアンチセンスオリゴヌクレオチドの導入効率が高くなかったことを考えれば、iPS細胞由来の心筋細胞で、高いエクソンスキップ効率を示せた意義は大きく、in vivoとin vitroの違いの機序解明に向けた解析に進めることができている。当初、骨格筋細胞に対しては心筋細胞と並行して行う予定であったが、エクソンスキップ治療がより困難な心筋細胞での実験・解析がより優先されるべきと考えて研究を進めることができた。

以上から、これまでの進捗状況としては概ね順調に進展していると考えている。筋ジストロフィーの中でも最も頻度が高く、最重症型であるDuchenne型筋ジストロフィー(DMD)は、進行性に全身の筋力低下を示し、30歳代で心不全または呼吸不全により死に至る疾患である。原因遺伝子はDMD遺伝子であり、筋形質膜に局在するジストロフィンをコードしている。DMDに対する治療の1つに、遺伝子変異により生ずるアミノ酸の読み枠のずれを人工核酸アンチセンスオリゴヌクレオチドを用いて修正し、ジストロフィンの発現回復を図るエクソンスキップ治療がある。我々は、遺伝子の変異が多く集積するエクソン45-55の中で、その全領域を欠失する患者が無症候性であることを報告し、注目してきた。即ち、エクソン45-55内に変異を持つDMD患者に対して、エクソンスキップ治療によりエクソン45-55欠失型への変換により、多くの患者を無症候性に転換できる可能性がある。DMDのモデルマウスを用いた検討によりエクソン45-55スキップ治療が可能であることを示してきた。一方で従来のアンチセンスオリゴヌクレオチドでは、心筋細胞への導入効率は低いものであった。そこで、平成29年度は、エクソン46-55を欠失したDMD患者の同意を得て、そのリンパ球からiPS細胞を樹立し、心筋細胞への安定的な誘導に加え、アンチセンスオリゴヌクレオチドを用いたエクソン45スキップ治療に成功することができた。また、患者心筋細胞におけるエクソンスキップの効率はアンチセンスオリゴヌクレオチドの容量に依存して高くなっており、モデルマウスに比べて導入効率が高いことが分かった。現在、導入に関する機序について、スカベンジャー受容体の関与並びに、治療前後の細胞を用いて網羅的遺伝子発現解析を行っている。DMD遺伝子エクソン45-55欠失患者の骨格筋障害は極めて軽微であるため、我々は、エクソン45-55領域全体をスキップすれば、同領域内に変異を有する多くのDMD患者が治療対象となることを提案してきた。そこで、エクソン46-55欠失を持つDMD患者の末梢Tリンパ球からiPS細胞を樹立し、心筋細胞への分化後にアンチセンスモルフォリノ(PMO)を用いてエクソン45スキップ治療を行った結果、エクソン45スキップの効率はPMO用量依存性に起こり、ジストロフィンの発現回復を確認した。さらに、cDNAマイクロアレイ解析では治療前後の遺伝子発現に差はなく、本治療が安全に行うことができることを示した。平成28年度の研究実施計画は以下を予定している。1iPS細胞から骨格筋細胞への分化誘導:iPS細胞に対し、MyoD1遺伝子を導入して骨格筋細胞への分化誘導を行う。続いて、心筋細胞と同様にエクソン46-55欠失DMD患者骨格筋細胞と正常骨格筋細胞に対しジストロフィンの発現と網羅的遺伝子発現解析を行う。2エクソン46-55欠失iPS細胞由来の心筋、骨格筋細胞に対するアンチセンス薬によるエクソン45スキップ:分化誘導したエクソン46-55欠失DMD患者のiPS細胞由来の骨格筋、心筋、平滑筋の各細胞に対してエクソン45を標的としたアンチセンス薬を用いてエクソン45スキップを行う。
後シナプス肥厚部に存在する蛋白質リン酸化酵素の動態解析

本研究実施期間中に以下の研究成果が得られた。(1)後シナプス肥厚部(PSD)のプロテインキナーゼの解析-ゲル内リン酸化法によりPSD中に約10種類のプロテインキナーゼが検出された。このうち60kDaと50kDaの蛋白は、その性質からCaMキナーゼIIであることが示された。そのほか95kDa、78kDa、70kDa、64kDaのプロテインキナーゼは特にPSDに豊富にみられる酵素であり、これまでに報告されていない新しい酵素であった。これらの酵素は、自己リン酸化活性は見られるもののその生理的基質については末だ同定されていない。また、PSD中に含まれるCaMキナーゼIIを可溶型酵素と比較するためにPSDからの単離精製を試みた。PSDの構成蛋白をグアニジン塩酸処理により可溶化し、再生した後単離精製したCaMキナーゼIIは可溶型酵素と同じ性質を示すことから、これらの酵素は存在状態が異なるだけで酵素そのものは同一分子であると結論された。(2)脳特異的CaMキナーゼIVの解析-ゲル内リン酸化法により、脳特異的なCaMキナーゼIVが検出された。ラット小脳からCaMキナーゼIVを精製し、その性質を調べた。本酵素はSDS電気泳動では63kDaと66kDaの2本のバンドとして観察されるが、モノマー酵素であった。基質特異性が広くCaMキナーゼIIと同様に多機能性プロテインキナーゼであると考えられた。本酵素は自己リン酸化により著しい活性増大が見られたが、そのリン酸化部位はSer^<437>と同定された。また、A-キナーゼによるリン酸化では自己リン酸化とは逆に活性の抑制が見られた。このときのリン酸化部位はCaM結合部位のごく近傍に存在するSerであることが示された。このようにキナーゼIVは蛋白質リン酸化反応で複雑な活性調節を受ける興味深い酵素であることが明らかになった。中枢神経シナプス接合部における情報伝達において重要な役割を果たしていると考えられている後シナプス肥厚(PSD)に注目し、この部位に存在するプロティンキナ-ゼの解析を進めてきた。PSDにはカルモデュリン依存性プロティンキナ-ゼII(キナ-ゼII)が豊富に存在することが知られているが、その存在意義や可溶性画分に存在するキナ-ゼIIとの関係はわかっていない。そこでまず、これまで困難とされてきたPSDのキナ-ゼIIの単離精製を試みた。まず強力な変性剤であるグアニジン塩酸でPSDからキナ-ゼIIを可溶化し、再生処理をした後、従来の方法を用いてキナ-ゼIIを精製することができた。得られた標品の性質を調べたところ、自己リン酸化反応等の性質はPSDに組み込まれたキナ-ゼIIと異なり、可溶型キナ-ゼIIの性質を示すことがわかった。この結果は、PSD中のキナ-ゼIIと可溶型酵素が同一の蛋白であり、なんらかの原因で酵素の存在状態が変化することを示しているが、その機構についての解明は今後の課題である。さらにキナ-ゼII以外にPSDに含まれるプロティンキナ-ゼの解析は、我々が開発した活性ゲル法を主に用いて進めてきた。

この方法を用いて検出されたPSD中のプロティンキナ-ゼは分子量116kDa、95KDa、78KDa、70KDa、64KDa、60KDa、50KDa、41KDa、37KDa、32KDaの10種類であり、二次元電気泳動法によりそれらのPIは6.77.4の範囲に分布していることがわかった。これらの酸素のうち60kDaと50kDaはキナ-ゼIIであり、その他95KDa、78KDa、70KDa、64KDaもPSDに豊富にみられる酵素であった。この4つの末同定のプロティンキナ-ゼは、これまでに調べた種々の蛋白質を基質としてリン酸化しないことから、基質特異性の狭い酵素と考えられた。これらの酵素のさらに詳細な解析は、キナ-ゼIIと同様にPSDからの可溶化、単離精製が必要であり、現在進行中である。PSDのプロテインキナーゼ解析のために開発したゲル内リン酸化法を用いることにより、小脳細胞質画分に豊富に存在するCaMキナーゼIVが見いだされた。まず,ラット小脳から本酵素を精製し,その性質を詳細に調べた。精製酵素はSDS電気泳動上63kDaと66kDaの2本のバンドとして観察されたが,庶糖密度勾配遠心法とゲル濾過法によりモノマー酵素であることが明かにされた。本酵素の基質特異性は広く,シナプシンI,ミエリン塩基性蛋白質,微小管結合蛋白質2,チロシン水酸化酵素,ミオシン軽鎖など様々な蛋白質をリン酸化することがわかった。つづいて本酵素のリン酸化による活性制御について解析を行った。本酵素はカルシウム/CaM依存的な自己リン酸化により酵素1モルあたり約1モルのリン酸化が取り込まれ,それに伴い10倍以上の活性増大がみられた。この時,CaM非依存性活性も顕著に増大していた。^<32>P-ATPでリン酸化した酵素の分析を行ったところ、本酵素の活性化に関与するリン酸化部位が,C末端近くのSer^<437>であることが明らかになった。また,別のプロテインキナーゼによるCaMキナーゼIVのリン酸化を調べたところ,cAMP依存性プロテインキナーゼ(A-キナーゼ)によりリン酸化を受けることがわかった。A-キナーゼによるリン酸化では自己リン酸化とは逆に顕著な活性抑制が観察された。A-キナーゼによりリン酸化される部位はCaMキナーゼIVのCaM結合部位のごく近傍であることが,リン酸化酵素のアミノ酸配列分析より明らかにされた。A-キナーゼによりリン酸化された酵素はCaMに対する親和性が低下していたが,この原因はCaM結合部位近傍へのリン酸基の導入によるためと考えられた。以上の結果から、CaMキナーゼIVが2種類の異なるセカンドメッセンジャーにより逆向きの活性制御を受ける興味深いプロテインキナーゼであることが明らかになった。
医療機器トラブル情報データベース構築に関する研究

1)昨年度に引き続いて医療機器関連学会(「日本医科器械学会」、「日本痲酔学会」、「日本臨床痲酔学会」、「日本手術医学会」、「日本人工呼吸学会」)の抄録より医療機器のトラブルと考えられる文献を集め、トラブルに関係する項目を取り出しデータ入力用紙に記入した。2)前年度に作成したプロトタイプをもとに、データのコンピュータ入力を引き続き行った。3)前年度までに入力したデータをすべて見直し、修正、追加を行った。4)現在まで入力した情報を分析してみると、機器そのものの構造上の欠陥よりは、機器の取り扱いや保守が適切に行われていないためにトラブルが起こっていると思われるものが多いようであった。5)今回までに収集した情報は公開するまでには至っていないが、今後継続的に医療機器によるトラブル情報をできる限り収集し、その情報を分析した後データベースを構築し、それを既存の情報ネットワークを介して公開したいと考えている。1)医療機器関連トラブル情報を検討するためには、如何なる情報を集めればよいか検討し、必要と思われる情報を記入できるデータ入力用紙を作成した。2)医療機器関連学会(「日本医科器械学会」、「日本麻酔学会」、「日本臨床麻酔学会」、「日本手術医学会」、「日本人工呼吸学会」)の抄録より医療機器のトラブルと考えられる文献を集め、トラブルに関係する項目を取り出しデータ入力用紙に記入した。3)上記トラブル情報をコンピュータ処理するためのプログラムを設計し、プロトタイプを作成した。同時に一部のデータをコンピュータに入力した。4)トラブル情報の中には、患者の人命に直接係わるようなものもあったが、その原因を分析してみると、機器そのものの構造上の欠陥よりは、機器の取り扱いや保守が適切に行われていないためと思われるものが多いようであった。5)今後、本研究をすすめ国内で使用されている医療機器によるトラブル情報をできる限り収集し、その情報を分析した後データベースを構築し、それを既存の情報ネットワークを介して公開すれば、第2、第3のトラブルを防ぐと同時に、より良い医療機器の研究開発にもつながると思われる。1)昨年度に引き続いて医療機器関連学会)「日本医科器械学会」、「日本麻酔学会」、日本臨床麻酔学会」、「日本手術医学会」、「日本人工呼吸学会」)の抄録より医療機器のトラブルと考えられる文献を集め、トラブルに関係する項目を取り出しデータ入力用紙に記入した。3)トラブル情報の中には、患者の人命に直接係わるようなものから一歩間違うとそのようなものに発展するものまでいろいろな範囲のものがあることが判った。これらのトラブル原因を分析してみると、機器そのものの構造上の欠陥よりは、機器の取り扱いや保守が適切に行われていないためと思われるものが多いようであった。4)今後、本研究をすすめ国内で使用されている医療機器によるトラブル情報をできる限り収集し、その情報を分析した後データベースを構築し、それを既存の情報ネットワークを介して公開し、第2、第3のトラブルを防ぐために役立てる必要があることを痛感した。
シンセティックバイオロジーにおける生命デザインのための最適コドン解析

酵母を代表とした真確生物において、一度コーディング領域上にアミノ酸が出現した際、次に出現する同種のアミノ酸は先のアミノ酸の同義コドンによってコードされやすい傾向が知られている。この傾向はcodon co-occurrenceと呼ばれ、この傾向が強い遺伝子ほど、翻訳のスピードが早いことが明らかとなっている。この事実は翻訳のプロセスにおいてtRNAがリサイクルされている可能性を強く示唆している現象となっている。しかしながら、未だこの現象をバクテリアにおいて網羅的に確認した研究は報告されていない。今年度は情報学的な手法を用い、UniProtKB Complete Proteome Sets及びtRNADB-CEの2つのデータベース双方に登録されているバクテリア696種を対象とし、網羅的なcodon co-occurrenceの傾向解析を行った。結果、ほぼ全ての種(645/696)のバクテリアにおいてcodon co-occurrenceを観察することに成功した。バクテリアにおいてこの傾向は報告のないことであり、原核生物におけるコドン選択・進化について新たな知見を得ることに成功した。また本結果は、バクテリアの翻訳プロセスにおいてもtRNAのリサイクルが行われている可能性を示している。今後、今回の結果を拡張し、codon co-occurrenceが顕著に観測できる生物種及び遺伝子群に注目し、遺伝子の翻訳スピードに関する数理モデルを構築することによって、合成生物学における遺伝子発現調節に貢献できると考える。(抄録なし)酵母を代表とした真確生物において、一度コーディング領域上にアミノ酸が出現した際、次に出現する同種のアミノ酸は先のアミノ酸の同義コドンによってコードされやすい傾向が知られている。この事実は翻訳のプロセスにおいてt-RNAがリサイクルされている可能性を強く示唆している現象となっている。近年の研究成果より、yeastにおいて同義コドンが連続してコードされやすい傾向が明かとなりその同義コドンの連続性(codon co-occurrence)の傾向が強い遺伝子はたんぱく質のelongation効率の良い事が知られている。本研究では原核生物において同様の現象が起こっているか確かめるものである。これまでの研究内容により、バクテリア全般においてcodon co-occurrenceの現象が確認された。現在たんぱく領域内でのよりローカルはエリアでの翻訳効率を明らかにするため、たんぱく質翻訳のシミュレーションモデルにcodon co-occurrenceのパラメータを組み込んでいる。ゲノムワイドに観察されるcodon co-occurrenceは合成生物学的において新たなゲノムを設計する際、重要な要素として考慮すべきパラメータであると考えられ、本研究は有用生物の効率的なゲノムデザインに貢献することが期待される。研究計画書に書かれた今年度分の計画はすべて消化し、現段階では期待された結果を得ることに成功している。当初の予定であったバクテリアのcodon co-occurrenceは確認され、予定通り翻訳モデルの作成に着手しているため。今回得られた696種の全遺伝子データより、コドンの再利用性が顕著に観測できる種とそうでない種について分類を行う。