hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
塑性加工におけるフラクタル手法の構築(加工品表面予測シミュレータの開発)

シミュレータの開発フラクタル次元のみならず,シミュレーションに必要な他フラクタルパラメータも相当ひずみによって一意的に表現できることを見出した.この結果に基づいて任意のひずみにおける表面プロフィルを再現できるシミュレーション法を開発し,さらにこれを有限要素法と結合することにより表面予測シミュレータの開発に成功した.3.フラクタル手法の他の応用開発したフラクタル手法を「鍛造加工における工具凝着微粒子の解析」,「軟鋼破面(フラクトグラフィ)の定量的評価法」,「材料表面のナノフラクタル構造とそのシミュレーション法」などの表面問題に適用し,本法が幅広い応用に展開できることを示した.
海洋無セキツイ動物トランスグルタミナーゼの生理学的役割に関する基礎研究

これまでに研究例のない海洋無セキツイ動物トランスグルタミナーゼ(TGase)の生理学的役割を検討することを企図し,筆者が発見した塩濃度依存型ホタテTGaseについて以下の結果を得た.1.塩類と酵素活性の作用機序(1)ホタテTGaseは0.6-0.8MのNaCl存在下で約20倍に活性が増大した.NaCl存在下でも酵素のタンパク質とアミンの両基質に対する基質親和性(Km値)は一定であったので,NaClの効果は非競合的作用と推察できた.(2)NaCl, KCl, LiClの効果は殆ど同じであったが,アニオンの効果は,NaCl=NaBr>NaNO_3=NaIの順に効果が見られた.この順位はコロイド水和力の順位と完全には一致しておらず酵素の立体構造上の特異性も重要であると考えられる.(3)酵素を単独にNaClと接触させると失活が見られたが,変性様式からNaClが単に酵素の熱安定性に影響を与えていることが判った.以上の結果,NaClの作用機序は,アニオンが酵素の基質結合部位以外に影響を与え,構造をよりゆるやかにし,その結果酵素の触媒活性が上昇し,活性が増大する.また,基質がない場合は容易に熱失活をおこすものと推察できる.2.酵素の生体内での基質ホタテ筋肉ホモジネートに蛍光性アミンをとりこませて,TGaseの基質を検索した.その結果,0.5M NaCl存在下でミオシン重鎖に最も強くアミンの取り込みが確認できた.生体内の高分子タンパク質が主に反応に預かる事は,ホタテガイが海水中で機械的な傷を受けた際に,TGaseが活性を発現し,ミオシン等のタンパク質を絡めとって傷口を塞ぐという仮説を支持する結果であった.今後,生息環境の異なる無セキツイ動物について塩類の効果を比較して塩類活性化の生理的意味を追求すると共に,ホタテTGaseのアミノ酸配列を解析し,構造と機能の相関を解明する必要があると考えている.これまでに研究例のない海洋無セキツイ動物トランスグルタミナーゼ(TGase)の生理学的役割を検討することを企図し,筆者が発見した塩濃度依存型ホタテTGaseについて以下の結果を得た.1.塩類と酵素活性の作用機序(1)ホタテTGaseは0.6-0.8MのNaCl存在下で約20倍に活性が増大した.NaCl存在下でも酵素のタンパク質とアミンの両基質に対する基質親和性(Km値)は一定であったので,NaClの効果は非競合的作用と推察できた.(2)NaCl, KCl, LiClの効果は殆ど同じであったが,アニオンの効果は,NaCl=NaBr>NaNO_3=NaIの順に効果が見られた.この順位はコロイド水和力の順位と完全には一致しておらず酵素の立体構造上の特異性も重要であると考えられる.(3)酵素を単独にNaClと接触させると失活が見られたが,変性様式からNaClが単に酵素の熱安定性に影響を与えていることが判った.以上の結果,NaClの作用機序は,アニオンが酵素の基質結合部位以外に影響を与え,構造をよりゆるやかにし,その結果酵素の触媒活性が上昇し,活性が増大する.また,基質がない場合は容易に熱失活をおこすものと推察できる.2.酵素の生体内での基質ホタテ筋肉ホモジネートに蛍光性アミンをとりこませて,TGaseの基質を検索した.その結果,0.5M NaCl存在下でミオシン重鎖に最も強くアミンの取り込みが確認できた.生体内の高分子タンパク質が主に反応に預かる事は,ホタテガイが海水中で機械的な傷を受けた際に,TGaseが活性を発現し,ミオシン等のタンパク質を絡めとって傷口を塞ぐという仮説を支持する結果であった.今後,生息環境の異なる無セキツイ動物について塩類の効果を比較して塩類活性化の生理的意味を追求すると共に,ホタテTGaseのアミノ酸配列を解析し,構造と機能の相関を解明する必要があると考えている.
神経幹細胞ニッチ機能における細胞外マトリックス老化の分子基盤的研究

脳室下帯は成体神経新生領域の一つである。我々は神経新生を支える神経幹細胞ニッチとして脳室下帯に存在する基底膜様構造“fractone"の機能を解明している。老齢マウスでのfractoneの変化を細胞外マトリックス分子の免疫染色及び透過型電顕(TEM)により形態学的に解析した。細胞外マトリックス分子の発現に大きな変化はなかった。脳室下帯の基底膜ニッチ構造fractoneの大きさが有意に増大し、数が有意に減少していた。fractoneの免疫染色において、10E4抗体(生化学工業)で認識される糖鎖がfractoneと脳室下帯の血管基底膜で特異的に発現していたが、老化脳ではこの発現が減少した。成体においても組織幹細胞を起点とする新生・再生機構が存在するが、個体の高齢化の中で組織再生能力を維持するためには、細胞の老化と細胞外環境である細胞外マトリックスの老化の両者を制御する必要がある。しかし、老化によるマトリクソーム(マトリックス集合体)変性の分子基盤は不明の点が多い。本研究では、脳組織を例に挙げ、老化による(1)マトリックスの構造(2)マトリックス構成分子種(3)マトリックス構成分子の翻訳後修飾(4)マトリックスに結合するサイトカインの4つの変性過程を解析し、組織新生・再生の至適環境の探索を目的とする。これらの研究により、老化マトリックスの特性を解明し、ニッチ機能の低下とその分子機構が示されると期待する。25年度は、1マトリックスの微細構造の変化を観察と2構成マトリックス分子種の変化解析を進めた。若齢成体と高齢成体の脳室下帯につき、細胞外マトリックス分子(ラミニン、パールカン、コラーゲン、ナイドジェン等)免疫染色と透過型電顕(TEM)による形態の確認を行なっている。免疫染色ではタンパク質の変化は認められなかったが、糖鎖の発現に違いがあるため質量分析を開始した。3D解析のため、脳を透明化する手法(Clarity)により、脳全体の免疫染色を行い、解析ソフト(イマリス)で3次元構築し観察した。Fractoneの変化に加え、血管構造の変化を捉えいている。構成マトリックス分子種の変化として、ECM分子PCRアレイ(Quiagen社)、とECM分子プロテオミクス解析を行い検討した。タンパク質のiTRAQを用いた質量分析手法を用いたが、ECMタンパク質の検出が悪く、サンプル調整方法の条件設定を検討している。発生期脳と同様に成体においても組織幹細胞を起点とする新生・再生機構が存在するが、個体の高齢化の中で組織再生能力を維持するためには、細胞の老化と細胞外環境である細胞外マトリックスの老化の両者を制御する必要がある。しかし、老化によるマトリクソーム(細胞外マトリックス集合体)変性の分子基盤は不明の点が多い。脳組織を例に挙げ、老化による(1)細胞外マトリックス構造、(2)細胞外マトリックス構成分子種、(3)細胞外マトリックス構成分子の翻訳後修飾(糖鎖修飾・蛋白糖化最終生成物AGEs)(4)マトリックスに結合するサイトカインの4つの変性過程を明らかにすることを解析し、疾患及び高齢者の脳機能活性化や細胞治療を組織新生・再生の至適環境を探索することを目指した研究である。成体神経新生領域の一つである老化脳室下帯の(1)細胞外マトリックスの構造(2)細胞外マトリックス構成分子種(3)細胞外マトリックス構成分子の翻訳後修飾として糖鎖修飾の変化を検証しその一部を論文投稿した(in revision)。神経内科老化マウスを準備するのに時間がかかっている。タンパク質解析にてECMタンパク質の検出が悪く、条件設定を再検討している。平成25年度に遅れた実験に加え、26年度は、実験計画の後半に挙げた3マトリックス構成分子の翻訳後修飾の老化過程での変化と4結合するサイトカインの変化を解析する。老化ECMでは糖鎖発現量とパターンが変化しているのでこれを解析する。ヘパラン硫酸鎖10E4抗体(生化学工業)で認識される糖鎖がfractoneと脳室下帯の血管基底膜での発現を老化脳で検証する。グリコサミノグリカンを免疫染色(ヘパラン硫酸、ヒアルロン酸,コンドロイチン硫酸,デルマタン硫酸,ケラタン硫酸鎖)の局在パターンの分析を行なう。6種類のレクチンを利用した免疫染色、二次元電気泳動で特異的糖残基を検出する。糖鎖の質量分析(LC-MS、LC-MS/MS)も行なう。AGEs(エイジズ)とは、Advanced Glycation End Productsの生体内局在を免疫染色にて、AGEsの蓄積量をウェスタンブロットで確認する。質量分析によりAGEsの種類を確認する。AGEs阻害物質を探索する。結合するサイトカインの変化は、1)候補サイトカイン切片上in situ結合アッセイを行なう。2)候補サイトカインの下流

シグナル分子が網羅的に解析できる様デザインしたカスタムPCRアレイ解析を行なう。3)老化マトリックスに親和性の高いあるいは低いサイトカインを確定し、脳室内に投与する。神経幹細胞の維持、増殖、分化への効果を定量的に解析する。の手順で進める。手法はこれまでに既に確立している。高齢マウスの準備に時間がかかり、25年度の実験が一部26年度にずれ込んだため。25年度に高齢マウスの数が充分確保出来ず、遅れた分の実験のnを増やし、遅れを取り戻す予定である。
ニューログリカンC欠損マウスは薬物による異常行動を克服する

脳に特異的に発現するニューログリカンC(NGC)は、高次神経機能に関与しているプロテオグリカン(糖鎖を持つタンパク)であり、覚せい剤による異常行動に関連した分子としても注目を集めている。NGCの細胞外ドメインは大脳皮質由来の神経細胞の突起伸長活性をもつが、突起伸長に関連した分子としてプレイオトロフィン(PTN)をNGC結合タンパクとして同定することができた。一方、NGCノックアウトマウス(NGC-KOマウス)に覚せい剤・向精神薬を投与し行動解析を行ったところ、NGC-KOマウスは多動性症候群のモデル動物となる可能性が高いことが示唆された。現在、多動性症候群の発症機構を解明するため脳タンパクの解析を行っている。ニューログリカンC(NGC)は脳に特異的に発現する膜貫通型コンドロイチン硫酸(CS)プロテオグリカンである。本研究の目的は、3種類のNGC遺伝子改変マウス(NGC完全ノックアウト(NGC-KO)マウス、NGCの発現量が数%に抑制されたNGCノックダウン(NGC-KD)マウス、CS鎖の結合していないNGCを発現しているNGC-S123Aマウス)を用いて、その詳細な解析を行い比較検討することによって、NGCが神経回路網形成、神経伝達においてどのような機能を担っているのか、あるいは行動様式にどのように関わっているのか明らかにすることである。1)神経回路網形成におけるNGCの役割NGCには培養神経細胞の突起伸長作用がある。NGCの突起伸張に関連のある分子を同定するため、今年度は、NGC細胞外ドメインを結合させた樹脂を用いてアフィニティクロマトグラフィーを行い、大脳皮質よりNGC結合タンパクを精製した。精製した結合タンパクはプレィオトロフィンであることを明らかにすることができた(in press)。2)NGCと行動様式申請書には、NGC-KOマウスは覚醒剤の一つであるメタンフェタミンに対して野生型マウスと異なる反応を示すことを記載したが、今年度は例数を増やしてその結果を確認することができた。NGCは薬物による異常行動に関連した分子であると考えられており、今回の結果はその考えを支持するものであった。NGC-S123Aマウスと野生型マウス間には大きな違いは認められなかった。メタンフェタミンによる異常行動はNGCのコアタンパクを介して行われることが示唆された。脳に特異的に発現するニューログリカンC(NGC)は、神経回路網形成および神経伝達に関与し、脳の成熟度、細胞の種類によってコンドロイチン硫酸鎖の付加が調節されているユニークなプロテオグリカンである。また、覚せい剤による異常行動に関連した分子としても注目を集めている。我々が作成した3種類のNGC遺伝子改変マウスの詳細な解析を行い、NGCが神経回路網形成、神経伝達、あるいは行動様式にどのように関わっているのか明らかにするのが本研究の目的である。本年度は計画した課題のうち、薬物投与とNGCとの関係に焦点を絞って報告する。昨年度、NGCノックアウトマウス(NGC-KOマウス)は覚醒剤の一つであるメタンフェタミンに対して野生型マウスと異なる反応を示すことを報告した。現時点で、NGC-KOマウス脳では、野生型マウス脳に比べて形態学的に大きな変化は認められていない。が二次元電気泳動法を用いて脳のタンパクについて検討したところ、野生型マウスと比べて量的変動のみられるタンパクのあることが判明した。これらのタンパクがメタンフェタミンに対するNGC-KOマウスと野生型マウスの反応の違いに関与しているのか明らかにするために、メタンフェタミン投与後に変化するタンパクの有無について調べた。現在、変化のあったタンパクのうち4つに絞ってその同定を行っているところである。向精神薬の一つであるメチルフェニデートを投与して行動実験を行ったところ、メタンフェタミンを投与した場合とほぼ同じ結果を得ることができた。NGC-KOマウスで活動量が昂進していることを考えあわせると、この結果は、NGC-KOマウスがヒトの多動性症候群のモデル動物となることを強く示すものであり、同定しているタンパクとNGCとの関係を明らかにすることによって、多動性症候群のメカニズムの一端を明らかにすることができると思われる。

既に作成した3種類のNGC遺伝子改変マウスの詳細な解析を行い、比較検討することによって、NGCが神経回路網形成、神経伝達、あるいは行動様式にどのように関わっているのか、またNGCの持つコンドロイチン硫酸鎖がNGCの機能をどのように調節しているのかを明らかにするのが本研究の目的である。本年度は計画した課題のうち、薬物投与による異常行動抑制におけるNGCの役割に焦点を絞って報告する。NGC-KOマウスは多動性症候群のモデル動物となることが、昨年度までの結果から示唆されている。メタンフェタミン投与後のNGC-KOマウスでみられる多動抑制の機構を明らかにする試みの一つとして、二次元電気泳動法を用いて脳タンパクの変化について検討した。最初に、メタンフェタミン投与後のNGC-KOマウス脳タンパクについて解析を行った。変化のみられたタンパクのうち、解析の容易な4つのタンパクに絞って同定を行ったところすべて解糖系のタンパクであった。次に、野生型マウスにメタンフェタミンを投与して、変化する脳タンパクがあるかどうか調べた。分子量<30万の酸性タンパクが増加していた。メタンフェタミン投与後のNGC-KOマウスではこのタンパクに変化が認められなかった。この結果は、この酸性タンパクがメタンフェタミン投与によって誘引される多動に関連している可能性を示唆するものであり、このタンパクを同定することは薬物投与による多動の機構を解明し、また多動性症候群の発症機構を解明するうえで重要であると思われる。
次世代PETリストモードデータを用いた高精度動態機能画像推定手法の開発

PETで再構成される画像はある時間内のトレーサの放射能分布画像であり,それが直接的に代謝といった生体機能を表すわけではない.このため,生体機能情報を得るためには直接的に生体機能を表す動態機能画像を推定しなくてはならないが,その推定精度は組織内放射能時間曲線(tissue Time Activity Curve : tTAC)の精度に大きく依存することから,TACを高精度に推定することが必要となる.従来のPETを用いた従来のTAC推定では,PET動態機能画像再構成において,時間フレーム毎のヒストグラムデータを用いることから,従来のPET計測におけるフレームの収集時間では十分な時間分解能が得られず,また仮に,時間分解能を上げるため時間フレームを密に取ると,陽電子崩壊に伴う統計ノイズ(ポアソンノイズ)が大きくなり放射能分布画像のS/N比は著しく低下するためtTACの精度も低下する.これに対して,現在,放射線医学総合研究所を中心に開発が進められている次世代PETでは,1イベントごとにデータを記録する方法であるリストモード形式でデータが保存されることとなっており,本研究では,このリストモードデータを用いて十分な時間分解能の実現でTAC推定に対するノイズの影響を取り除くことを目的として,リストモードデータを用い経時的な放射能分布画像を再構成せずに直接ピクセル毎のtTACを求める手法を提案した.提案手法では,生体内のある位置jにおけるTACをf_j(t)とし,i番目の検出器対で計測された時刻を要素とするベクトルをリストモードデータy_iとする.ここで,TACは生理学的なモデルより時間的に滑らかに推移することが知られているため,f_j(t)を滑らかな基底関数b_1(t)を用いてf_j(t)=Σa_<j1>b_1(t)で表す.ここで,a_<j1>は展開係数を表す.基底関数は,先験情報として得られる,対象薬剤の様々なTACをKL変換することで導出する.そして,リストモードデータy={y_i}に対する尤度P(y|a)に対して,最尤法を適用することでaを求めTACを推定する.提案手法では,統計的性質の考慮及び基底関数の導入により高精度のtTACを推定することができ,従来法と比較し,より高精度なtTACを推定可能である.また,tTACに対し非線形最小自乗法などを適用することにより再構成される動態機能画像の推定精度に対しても,従来法と比較し,推定精度が向上していることが期待できる.PETは生体機能を画像化する医療機器であり,癌等の腫瘍の発見,悪性度の診断などに解明に有効である.PETで再構成される画像はある時間内のトレーサの放射能分布画像であり,それが直接的に代謝といった生体機能を表すわけではない.このため、生体機能情報を得るためには直接的に生体機能を表す動態機能画像を推定しなくてはならないが,その推定精度は組織内放射能時間曲線(tissue Time Activity Curve : tTAC)の精度に大きく依存することから,TACを高精度に推定することが必要となる.従来のPETを用いた従来のTAC推定では,PET動態機能画像再構成において,時間フレーム毎のヒストグラムデータを用いることから,従来のPET計測におけるフレームの収集時間では十分な時間分解能が得られず,また仮に,時間分解能を上げるため時間フレームを密に取ると,陽電子崩壊に伴う統計ノイズ(ポアソンノイズ)が大きくなり放射能分布画像のS/N比は著しく低下するためtTACの精度も低下する.本研究では、リストモードデータを用いて十分な時間分解能の実現でTAC推定に対するノイズの影響を取り除くことを目的として,リストモードデータを用い経時的な放射能分布画像を再構成せずに直接ピクセル毎のtTACを求める手法を提案した。具体的に,tTACを放射能分布の連続的な発生確率と定義し,基底関数の線形結合によって表せるものと仮定し,その展開係数を最尤法によって推定する.提案手法では,統計的性質の考慮及び基底関数の導入により高精度のtTACを推定することができる.さらに,糖代謝を仮定した計算機シミュレーションを行い、従来法と比較して高精度なTAC推定を実現することを確認した。PETで再構成される画像はある時間内のトレーサの放射能分布画像であり,それが直接的に代謝といった生体機能を表すわけではない.このため,生体機能情報を得るためには直接的に生体機能を表す動態機能画像を推定しなくてはならないが,その推定精度は組織内放射能時間曲線(tissue Time Activity Curve : tTAC)の精度に大きく依存することから,TACを高精度に推定することが必要となる.従来のPETを用いた従来のTAC推定では,PET動態機能画像再構成において,時間フレーム毎のヒストグラムデータを用いることから,従来のPET計測におけるフレームの収集時間では十分な時間分解能が得られず,また仮に,時間分解能を上げるため時間フレームを密に取ると,陽電子崩壊に伴う統計ノイズ(ポアソンノイズ)が大きくなり放射能分布画像のS/N比は著しく低下するためtTACの精度も低下する.これに対して,現在,放射線医学総合研究所を中心に開発が進められている次世代PETでは,1イベントごとにデータを記録する方法であるリストモード形式でデータが保存されることとなっており,本研究では,このリストモードデータを用いて十分な時間分解能の実現でTAC推定に対するノイズの影響を取り除くことを目的として,リストモードデータを用い経時的な放射能分布画像を再構成せずに直接ピクセル毎のtTACを求める手法を提案した.提案手法では,生体内のある位置jにおけるTACをf_j(t)とし,i番目の検出器対で計測された時刻を要素とするベクトルをリストモードデータy_iとする.ここで,TACは生理学的なモデルより時間的に滑らかに推移することが知られているため,f_j(t)を滑らかな基底関数

b_1(t)を用いてf_j(t)=Σa_<j1>b_1(t)で表す.ここで,a_<j1>は展開係数を表す.基底関数は,先験情報として得られる,対象薬剤の様々なTACをKL変換することで導出する.そして,リストモードデータy={y_i}に対する尤度P(y|a)に対して,最尤法を適用することでaを求めTACを推定する.提案手法では,統計的性質の考慮及び基底関数の導入により高精度のtTACを推定することができ,従来法と比較し,より高精度なtTACを推定可能である.また,tTACに対し非線形最小自乗法などを適用することにより再構成される動態機能画像の推定精度に対しても,従来法と比較し,推定精度が向上していることが期待できる.
信託制度の形成・発展と金融システムにおけるその機能

現代の信託は、信託法によって組織された信託制度のもとで運営されている。ゆえに信託機関の金融活動を捉えるためにも信託制度とその機能が理論的に解明されなければならない。本研究課題はこの解明に取り組んでいる。端的には、信託のより具体的で制度的な側面に金融制度論の立場からアプローチし、信託制度の形成・発展とその要因、信託機関の金融仲介機能に対する信託制度の作用、金融システムにおける信託制度の機能、の三点について理論的に明らかにしている。本研究課題は金融制度としての信託制度に関する検討である。より具体的には、信託の金融仲介機能に関する研究代表者の従来の研究成果を基礎として、信託制度の機能と発展過程について金融制度論の視角から理論的に考察することを意図している。とりわけ信託におけるモラルハザードと信託制度によるその抑止に着目し、これに即して信託制度の形成・発展を捉えるとともに、信託の金融仲介機能に対する信託制度の効果と金融システムにおける信託制度の機能について考察することに重点を置く。より具体的には,信託の金融仲介機能に関する研究代表者の従前の研究成果を基礎として,信託制度の機能と発展過程について金融制度論の視角から理論的に考察することを意図している。とりわけ本研究課題では信託におけるモラルハザードと信託制度によるその抑止に着目し,これに即して,信託制度の形成、発展とその要因,信託の金融仲介機能に対する信託制度の効果,金融システムにおける信託制度の機能の3点について検討することを構想している。期間を通した研究実施計画に基づいて,本年度はこの研究課題の基礎をなす信託制度のモデリングを行うとともに,このモデルを適用した信託制度の形成と発展の分析に着手した。主要な成果として,第一に,制度に関する今日の経済学的研究においてもっとも有力な理論的潮流の一つとなっている「新制度経済学」の成果に基づき,信託における典型的なジレンマ、ゲームである利益相反問題に取引費用の概念を適用することによって,これを要因とする信託制度の形成と発展を定式化した。第二に,現代の信託は信託法によって組織された信託制度のもとで運営され,信託の諸機能もこの制度的な枠組みのもとで果たされていることから,信託の金融仲介機能と信託法の諸概念とがどのように関連し,この機能が法的にどのように捉えられているか,また信託法がこの機能にどのような枠組みを提供しているか,について立ち入った分析を行った。ここではとりわけ受動信託の概念を重視し,その意義を詳しく検討することにより,信託の金融仲介機能の把握を基礎とする信託制度のモデル分析をさらに深める端緒が得られている。併せて本年度には,貨幣と利子に関する制度経済学の諸概念,特に「所有プレミアム」の本研究課題への適用可能性について新しい知見が得られた。これらの概念の導入によってモデルをさらに充実できると思われるので,モデルの最適化と理論的深化の観点から引き続き検討したい。本研究課題は信託制度の形成・発展とその機能について金融制度論の視角から理論的に考察することを主眼とする。とりわけ本年度は、信託の金融仲介機能に対する信託制度の効果、最適化過程としての信託制度の発展、理論的フレームワークの深化とモデルの整備・拡充、の3点に重点的に取り組んでいる。成果の概要は以下の通りである。第一に、信託制度が信託の金融仲介機能に対して有する効果について、実際の信託制度と信託法に即して具体的な考察を進め、信託の固有な金融仲介機能に対する制度的な保障という観点からこれを定式化するとともに、金融仲介機能に対する作用を基準とする信託制度の効率性の評価を行うことができた。加えて、こうした考察を通じてとりわけ受動信託の概念とその意義が明らかにされ、信託制度の効果に関する理論的な検討をさらに深める端緒が得られた。第二に、時間を通した信託制度の発展についての理論的な考察に取り組み、信託の制度的発展の要因となる新たなモラルハザード(と信託制度によるその抑止)として、受託単位の設定による利益相反の発生とそれに基づく金融仲介機能の規律低下を析出し、さらに信託制度の発展に対するその作用の一端を明らかにした。この要因は利益相反問題に関する従来の検討においてもほぼ完全に看過されているので、今後も継続的に考察を進め、この要因を組み込んだモデル分析をさらに進めたいと考えている。第三に、理論的フレームワークの深化とモデルの整備・拡充である。本研究課題においてはシュタッケルベルク・ゲームの理論と概念を信託の金融仲介機能に適用して基本的なモデルを構築している。本年度は間接金融と直接金融への同時的関与という信託の独自な金融仲介機能とその意義をさらに明確化するため、それぞれの金融方式の優位性を規定する条件をこのモデルに即して把握するとともに、モデル構築に必要な前提の再検討を行っている。本研究課題は金融制度としての信託制度に関する理論的な検討を主眼とする。本年度は当初の計画に基づき、(1)信託の金融仲介機能とその制度的展開との相互作用、(2)最適化過程としての信託制度の発展、(3)金融システムにおける信託制度の機能、(4)研究の進展に対応した理論的フレームワークの深化、の四つの課題に重点的に取り組んだ。

主要な成果の概要を示せば、(1)では金融仲介機能に対する信託制度の効果について、この制度が有する本質的な諸規定とその金融的意義を踏まえた考察を進め、とりわけ信託制度における「信託財産の統一性」が、信託財産の形態における金融資産の蓄積、金融資産としての信託財産の自立化、信託証書の間接証券化という作用を通じて、信託の金融仲介機能を制度的に可能にすることを示した。さらに経済的所有権の概念に基づいて信託制度の理論的分析を行い、受託者と受益者の間での所有権の二重化という信託に独自な所有権の構造を捉えるとともに、ここに所有プレミアムの理論を適用して信託報酬の本質と源泉を明らかにしている。(2)については、金融仲介機能に対する効果をより効率化する信託制度の構築を「信託制度の最適化」と捉え、この観点から信託制度の発展の理論的分析とモデル化を進めた。本年度はこの研究課題で基本的な変数の一つとなっている信託の固有な経済的便益とその意義について立ち入って検討した。(3)では、信託の固有な金融仲介機能に対して信託制度が有する効果の解明を基礎として、信託制度が金融システムに包摂されることにより金融構造にどのような作用が生じるかについての考察に着手している。以上の成果を総合しつつ、(4)としてモデルの深化を進めることができた。とりわけ信託の固有な経済的便益は、信託の金融仲介機能・信託の制度化・信託制度の諸規定の三者を関連づけ、総合化する機能を有することが本年度の研究によって把握できている。最適なモデル構築の重要な端緒と考えられるので、今後もさらに追究していく計画である。本年度はこの研究課題の最終年度であったので、研究の総括と将来的な展開を念頭に置きつつ、(1)信託の金融仲介機能とその制度的展開との関連、(2)金融制度としての信託制度の発展、(3)金融制度論を適用した信託法の分析、の三つの課題に重点的に取り組んだ。項目別に成果を概説すれば、まず(1)では信託制度が有する本質的な諸規定とその金融的意義を捉えつつ金融仲介機能に対する信託制度の効果について考察を進めた。とりわけ受託者の基本的義務である信託事務遂行義務に即して、受託者の義務が信託機関の固有な金融仲介機能を制度化し、金融制度としての信託制度の作用の一端を実現するとともに、信託機関による事実上の直接金融への関与の制度的な保障、信託機関の金融仲介機能の実質化・補完化、貯蓄超過主体の貯蓄行動および意思決定と信託機関の金融仲介機能との整合化をもたらすことを理論的に解明した。(2)については「信託制度の最適化」(信託機関の金融仲介機能に対する効果をより効率化する信託制度の構築)の観点から信託制度の発展の理論的分析とモデリングに継続的に取り組んだ。ここでは昨年度の研究によって明らかにされた信託の固有な経済的便益とその意義について立ち入って検討するとともに、モデルにおけるそれらの定式化を進め、これまでの成果を集約したモデリングの端緒を得ることができた。
生体内水分子の拡散に基づいた生体組織微小構造および細胞膜機能の可視化に関する研究

本研究では磁気共鳴画像装置より非侵襲的に得られる生体内水分子の拡散情報を用いて,生体内水分子の細胞膜透過率ならびに細胞内拡散係数を推定する方法を提案し,健常ヒトおよび脳梗塞ラットの脳皮質の細胞膜透過率を推定した.推定された細胞膜透過率は健常ヒトでは76±9μm/sec,脳梗塞ラットの梗塞部では58μm/secであり,細胞膜透過率は梗塞部で低下する傾向があった.これは脳梗塞による損傷が細胞膜機能の低下を引き起こす要因であると考えた.本研究では磁気共鳴画像装置より非侵襲的に得られる生体内水分子の拡散情報を用いて,生体内水分子の細胞膜透過率ならびに細胞内拡散係数を推定する方法を提案し,健常ヒトおよび脳梗塞ラットの脳皮質の細胞膜透過率を推定した.推定された細胞膜透過率は健常ヒトでは76±9μm/sec,脳梗塞ラットの梗塞部では58μm/secであり,細胞膜透過率は梗塞部で低下する傾向があった.これは脳梗塞による損傷が細胞膜機能の低下を引き起こす要因であると考えた.本研究では,磁気共鳴イメージング(magnetic resonance imaging : MRI)装置より非侵襲的に得られる拡散強調画像(diffusion weighted imaging)を用い,生体内水分子の細胞膜透過率ならびに細胞内拡散係数と拡散MRI信号との関係を明らかにし,生体組織の細胞膜機能に関して新たな評価手法を構築することを目的とした,本研究の目的の達成のためには,数値解析による拡散MRIシミュレーションを構築する必要があり,有限差分法を用いた。有限差分法は偏微分方程式である磁化拡散方程式を空間と時間をそれぞれ有限の間隔で差分化して数値的に解く手法であるが,離散化時には誤差が生じる.本年度でははじめに,有限差分法の離散化誤差について評価した.続いて,細胞膜透過率を評価するためには,細胞膜モデルを構築し,有限差分法に組み込む必要があった,細胞膜モデルを提案し,モデルを有限差分法に組み込んだ後,細胞内外空間比,細胞外拡散係数を既知,細胞膜透過率と細胞内拡散係数を未知の変数として,細胞膜透過率と細胞内拡散係数が拡散MRI信号にどのように影響するのかを明らかにした.さらに,人体用1.5 TMRIシステムを用いて開発した細胞膜透過率評価法をヒト脳組織(皮質)に適用し,ヒト脳組織の細胞膜透過率と細胞内拡散係数を明らかにした.本研究で推定された脳組織の細胞膜透過率は病態評価の際の基準値なると考えた.これまでの細胞膜透過率の研究はin vitroによる研究であり,試料の作成および測定環境に依存し,生命を維持した生体組織に含まれる細胞とは異なる漢透過率を持っている可能性があった.それに対して本研究では,生体内組織中の細胞を非侵襲的に測定しているため,試料作成上の問題は生じないという大きな利点があった.本研究は,核磁気共鳴画像(magnetic resonance imaging : MRI)装置より非侵襲的に得られる拡散強調画像(diffusion weighted imaging)を用いて,生体内水分子の細胞膜透過率ならびに細胞内拡散係数と拡散MRI信号との関係を明らかにし,生体組織の細胞膜機能に関して新たな評価手法を構築することを目的とした.本研究ではこれまで,健常ラットおよび健常人の脳神経(皮質)細胞膜透過率を評価した.本年度は脳梗塞ラットを作成し,健常部(非梗塞部)と梗塞部の脳の拡散MRI信号からそれぞれ神経細胞膜透過率を推定し,比較した.生体内水分子の細胞膜透過率を推定するために必要な数値計算には有限差分法を用いた.細胞膜モデルの構築の後,細胞膜モデルを有限差分法に組み込み,拡散MRI信号の数値計算を行った.細胞膜透過率評価法は,細胞内外空間比,細胞外拡散係数を既知,細胞膜透過率と細胞内拡散係数を未知の変数として,計算値と実験値と比較することにより細胞膜透過率を推定した.推定時には,健常部および梗塞部の構造,特に梗塞による細胞の構造変化を考慮する必要があった.推定された梗塞部の細胞膜透過率は健常部の細胞膜透過率より低かった.これは,脳梗塞部において酸素供給の低下によって,脳神経細胞に浮腫が生じた結果,水分子の細胞膜透過率が低下したと考えられた.ただし,推定値には多少のばらつきがあった.これは,梗塞部の損傷の度合いの違いや,脳梗塞ラットが健常ラットに比べ測定時の管理の困難さが要因であると考えられた.
時間反転対称性が破れたメゾスコピック系における熱機関の効率の探求

効率のよい熱電素子は、持続可能な社会実現のために必要不可欠である。そのような熱電素子の探索方法はいくつかあるが、そのうちの一つとしてゼーベック係数に着目する方法がある。ゼーベック計数は電子ホール対称性を持つ物質ではゼロになってしまうため、電子ホール対称性が強く破れる物質が高い熱電性能を持つだろう。本研究では、そのような物質の候補として、アンダーソン局在-非局在相転移が起こる系に注目し、ゼーベック係数及び性能指数の理論的計算を行った。アンダーソン局在-非局在相転移を示す熱電素子の先行研究では、ゼロ温度の時の電気伝導度の式を仮定し、各種の熱電係数の式を導出し、その式の数値積分及び近似計算を行っていた。これに対し、まず我々は過去の研究結果を系統的にまとめ、特に近似計算について先行研究の誤りを正し、また、今まで計算が行われていなかった絶縁体領域での新たな近似計算を行った。さらに我々は、1非特異的な項の影響2有限サイズ効果3移動度端が2つの時の影響という3つの効果に対して、ゼーベック係数及び性能指数がどのような影響を受けるかを調べた。特に3に関しては、不純物濃度が増え、ランダムネスが増すほどゼーベック係数及び熱電効率が上がるという非自明な結果を得た。このことは物理的直感とは反し、熱電性能増大への新たな指針となる可能性があると考えている。29年度が最終年度であるため、記入しない。高効率な熱電素子は多様な産業で大きな需要がある。しかし長年の研究にも関わらず、マクロな熱電素子の効率は高くなっていない。最近、熱電素子の効率をあげる手段として、磁場などによって時間反転対称性が破れると、熱電素子の効率が高くなるということが主張された。しかし、磁場で時間反転対称性を破っても、系に弾性散乱しか存在しない場合には散乱行列のユニタリティーによる強い制限がかかり、効率はそこまで高くならない。我々は加工性の高いメゾスコピック系で系に非弾性散乱を導入し、高効率の熱電素子の作成を目的とした。そのために、比較的取り扱いが簡単だと思われる、電子-フォノン相互作用を非弾性散乱として用いるというアイディアのもとで、Aharonov-Bohmリング(ABリング)上の量子ドットにおいて電子-フォノン相互作用があるメゾスコピック系の理論モデルを考えた。このモデルでは、ABリングによって磁場を、電子フォノン相互作用によって非弾性散乱を導入することで時間反転対称性が破れ、高い熱電効率が期待できる。我々の研究の主要な結果は2つある。まず、最大パワー時の最大効率を計算すると、電子フォノン相互作用の存在が熱効率を劇的に高くすることを発見した。時間反転対称性が守られているときの効率上限として知られるCurzon-Ahlbohn効率(カルノー効率の半分)や、弾性散乱のときの上限も上回る。また、3つの熱浴のときのエントロピー生成の正値性により、有限パワーでカルノー効率が禁止されることを発見した。この禁止機構は複数の熱浴を持つ熱電素子に適用することができ、電子-フォノン散乱以外の非弾性散乱があるモデルにも適用できるという意味で、非常に一般的なバウンド機構であると期待する。本研究結果は、メゾスコピック系の高効率熱電素子を作成する一つの指針となると考えている。研究計画時の予想「系の時間反転対称性が破れると、線形でもCA効率は破れる。非線形領域ではさらに効率が上がる」について、線形応答でのCurzon-Ahlbohn効率の破れを実際に確認するのみならず、エントロピー生成における効率の普遍的な上限を導出するという、計画時には予想していなかった結果を得ることができた。この普遍的な上限は他のモデルにも適用できる一般的な上限であると期待している。我々は本研究結果を様々な国内または国際会議で発表し、その周知に努めた。また、この研究を通じてベングリオン大学(イスラエル)のOra Entin-Wohlman氏とAmnon Aharony氏との共同研究体制を築くことができ、現在は研究結果の非線形領域への拡張や、空間反転対称性の破れとCurzon-Ahlbohn効率の非線形での破れの関係、また、他の話題についても研究が進んでいる。以上の点から、概ね順調に計画は進んでいると言える。

特に3に関しては、不純物濃度が増え、ランダムネスが増すほどゼーベック係数及び熱電効率が上がるという非自明な結果を得た。このことは物理的直感とは反し、熱電性能増大への新たな指針となる可能性があると考えている。研究計画立案時と変わらず、高効率の熱電素子の理論的提案をする方向で今後の研究を進めていく。空間反転対称性の破れとCurzon-Ahlbohn効率の非線形での破れの関係や、時間反転対称性の破れの非線形領域部分に関しては共同研究者のOra Entin-Wohlman氏とAmnon Aharony氏と議論が進んでいる。さらに、研究計画には記載していなかったアンダーソン局在を利用した熱電素子に関しても現在推進している。今年度の研究結果で明らかにした効率の上限の機構の一般性についても研究を行っている。特に、弾性散乱時で熱浴の数が無限大になったとき、これまでは数値的に提案された上限によって有限パワーでカルノー効率が禁止されていたが、我々の手法を用いるとそれを解析的に示すことができるのではないかと期待している。このように、研究計画時に立てた予想の証明に留まらず、様々な観点から高効率の熱電素子を探求する方向で研究を推進する予定である。また、国際会議に多数参加したことにより、海外の研究者とも有益な交流ができた。研究計画にあるように、今後も海外の研究者との共同研究を推し進めていきたいと考えている。29年度が最終年度であるため、記入しない。
ヒト乳頭腫ウイルス型特異的細胞変性効果に関する分子病理学的研究

ヒト乳頭腫ウイルス(HPV)感染による細胞の増殖や分化の異常が原因HPVの型特異的であことは「HPV型特異的細胞変性効果」と呼ばれ、そのメカニズム解明はHPV感染症の重要な研究課題となっている。今までに、HPV型特異的な「細胞質内封入体」の出現や「色素産生異常」を観察・記載して来たが、昨年度内に新しい細胞質内封入体(Fibrillar typeと命名した)を有するウイルス性疣贅を発見、これより新HPVDNAのクローニングに成功していた。本年度その全塩基配列の決定に成功し、2001年8月29日付けをもって国際パピローマウイルス・リファレンスセンター(ハイデルベルグ)よりHPV88と命名された。HPV88をプローブにして、多数の疣贅を対象に、特定の臨床・病理組織像との相関を検討した結果、HPV88の検出される疣贅は、臨床的に小型の尋常性疣贅様であることが多く、病理学的には、常にfibrillar typeの細胞質内封入体を有することが分かった。これは、「HPV型特異的細胞変性効果」の概念を追認するデータとなった。現在、海外共同研究者のDoorbar博士によって、HPV88E4蛋白に対する特異抗体を作成中であり、本封入体の形成におけるE4遺伝子蛋白の関与について研究を展開する予定である。また、HPV60感染疣贅では、homogeneous typeの細胞質内封入体が「型特異的細胞変性効果」として知られる。我々は、この封入体の欠如したHPV60感染疣贅を経験し、その理由について検討した。E4領域に遺伝子的変異はなく、転写調節領域であるE2領域に塩基配列の変異を認め、転写レベルでE4が機能していない可能性を考えた。ヒト乳頭腫ウイルス(human papillomavirus:HPV)感染による細胞の増殖や分化の異常が原因HPVの型特異的であことは「HPV型特異的細胞変性効果」と呼ばれ、HPV感染症の重要な細胞生物学的事項である。そのメカニズム解明はHPV感染症の本態を明らかにするに重要な研究課題となっている。本研究申請者は、今までに、HPV型特異的な3種の病理組織所見の異なる「細胞質内封入体の出現」や「癌胎児抗原(CEA)の発現誘導」および「色素産生異常」を観察・記載して来た。本研究では、外科的に採取されたHPV関連各種腫瘍(特にHPV1、4、60、63、65および未知HPV型関連封入体疣贅)について臨床・病理組織学的、免疫組織学的検討およびSouthern blot法、PCR法、in situ hybridization法を用いた検討を行い、HPV関連細胞質内封入体とE4遺伝子およびケラチン代謝異常との関連、HPV型間におけるメラニン代謝異常やCEA発現誘導の違いについて明らかにした。足底表皮様嚢腫の発症病理については、関連HPV型の多様性とそれぞれに特異的な病理組織所見を明らかにすると共に、HPV感染の標的がエックリン汗管である可能性、およびHPV以外の因子によるエックリン汗管からの嚢腫発生の可能性についても明らかにした。また、新しいHPV関連細胞質内封入体疣贅の臨床・病理組織の記載を行うと共に、原因となるウイルスDNAのクローニングに成功し、もっか全塩基配列を決定中である。

今までに、HPV型特異的な「細胞質内封入体」の出現や「色素産生異常」を観察・記載して来たが、昨年度内に新しい細胞質内封入体(Fibrillar typeと命名した)を有するウイルス性疣贅を発見、これより新HPVDNAのクローニングに成功していた。本年度その全塩基配列の決定に成功し、2001年8月29日付けをもって国際パピローマウイルス・リファレンスセンター(ハイデルベルグ)よりHPV88と命名された。HPV88をプローブにして、多数の疣贅を対象に、特定の臨床・病理組織像との相関を検討した結果、HPV88の検出される疣贅は、臨床的に小型の尋常性疣贅様であることが多く、病理学的には、常にfibrillar typeの細胞質内封入体を有することが分かった。これは、「HPV型特異的細胞変性効果」の概念を追認するデータとなった。現在、海外共同研究者のDoorbar博士によって、HPV88E4蛋白に対する特異抗体を作成中であり、本封入体の形成におけるE4遺伝子蛋白の関与について研究を展開する予定である。また、HPV60感染疣贅では、homogeneous typeの細胞質内封入体が「型特異的細胞変性効果」として知られる。我々は、この封入体の欠如したHPV60感染疣贅を経験し、その理由について検討した。E4領域に遺伝子的変異はなく、転写調節領域であるE2領域に塩基配列の変異を認め、転写レベルでE4が機能していない可能性を考えた。
ミトコンドリア分裂の分子機構とその進化的変遷の解析

真核細胞にとってミトコンドリアはエネルギーを供給するもっとも重要なオルガネラである。ミトコンドリアは独自のゲノムを有し、分裂によってその数を増やすことが出来るため、真核細胞が分裂して増えるためにはミトコンドリアの分裂は厳密に制御されなくてはいけない。またアポトーシスにおけるミトコンドリアの断片化も分裂機構によって行われていることも示唆されている。しかしながら細胞周期とミトコンドリア分裂の相関のメカニズムはほとんど明らかではない。本研究では、昨年度までにオルガネラ分裂研究のモデルである原始紅藻Cyanidioschyzon merolae(シゾン)においてミトコンドリアおよび葉緑体の分裂はそれぞれ独立に細胞周期の制御下にあることを示した。本年度はこの成果を基盤としてオルガネラ分裂の停止と誘導の系を構築した。様々な阻害剤を用いることで細胞周期を特定の段階に停止させ、細胞周期とリンクしている葉緑体とミトコンドリアの分裂を各段階で停止あるいは誘導することが出来るのである。この系を用いることによってオルガネラ分裂装置タンパク質の精製が実現可能となった。実際に精製されたミトコンドリア分裂装置はこれまでに同定されているダイナミン様タンパク質と新奇のタンパク質が主な構成成分であることが質量分析によって明らかとなった。この新奇なミトコンドリア分裂タンパク質をMda1(Mitochondrial Division apparatus 1)と命名し、その性質を解析した結果、ダイナミンタンパク質よりも前段階からミトコンドリア分裂面に局在すること、そしてIn vitroにおいて自己重合することから、ミトコンドリア分裂装置としての中心的な構造体であることが示唆された。本研究はミトコンドリア分裂装置の単離を世界で初めて成功させたものである。ミトコンドリア分裂機構を分子レベルで解析するため、オルガネラ研究のモデル生物として確立されつつある原始紅藻を材料に、たんぱく質分子間相互作用を利用したTwo-Hybrid法によるcDNAライブラリのスクリーニングを実施した。構築された50万クローンのライブラリをスクリーニングした結果、すでにミトコンドリア分裂因子として同定したDynaminあるいはFtsZに対して相互作用する候補因子を複数クローン獲得することに成功した。これらのうち、まずミトコンドリア型翻訳伸長因子であるEF-Tuに注目した。その理由としては、相互作用の真偽が定かでない状況においてその先の解析を進めるのはリスクが伴うことから、実際の相互作用の有無に関わらず、研究対象として意義のある候補であると判断されたからである。そこで、EF-Tuを大腸菌内で発現、たんぱく質を精製し、それに対する抗体を作成した。得られた抗体は有効に反応し、ミトコンドリア全体にその局在を示したことから、局在性における分裂との直接的関連性は見られないものの、その抗体はミトコンドリアに対する有効なマーカーになり得ると判断されたので、今後の細胞学的あるいは生化学的解析において大きな役割を果たすことが期待されよう。この成果に関しては現在論文として投稿中である。これらの研究に平行して、細胞骨格とミトコンドリア分裂との関連においても考察を深め、ActinとTubulinに結合できるたんぱく質にはモーター繊維構造を一般的に認識することが出来、ミトコンドリア分裂を引き起こす分裂リングにも結合しうる可能性があると考え、実験的に検証する作業を原始紅藻と遺伝子導入の容易な出芽酵母で進めている。本研究では、オルガネラ分裂研究のモデルである原始紅藻Cyanidioschyzon merolae(シゾン)においてミトコンドリアおよび葉緑体の分裂はそれぞれ独立に細胞周期の制御下にあることを示した。シゾンの同調培養において、葉緑体の分裂はDNA合成阻害によって過剰に誘導されたが、微小管阻害あるいはプロテアソーム阻害による細胞周期停止によっては一度きりで完了した。それに対してミトコンドリアの分裂はDNA合成阻害によって抑制され、微小管阻害あるいはプロテアソーム阻害によっては一度きりおこった。同時に葉緑体あるいはミトコンドリアの分裂は微小管を必要としないことも示されたわけであるが、微小管極はミトコンドリアと結合しており微小管が束ねられて紡錘体として伸長することがミトコンドリアの分配と細胞核の分裂を同時に進行させていることも示した。さらにこれらの現象の分子レベルでの制御を明らかにすべく、すでに同定していたミトコンドリア分裂の最終段階に関わるDynaminであるDnm1の局在性の変化をみたところ、ミトコンドリア分裂面への集合はS期の間は抑制されており、G2/M移行によって強力に誘導され、微小管チェックポイント通過後に分散されることが分かった。以上の結果から、ミトコンドリア分裂の細胞周期による制御のパスウェイの存在を初めて示すことが出来た。

本研究では、昨年度までにオルガネラ分裂研究のモデルである原始紅藻Cyanidioschyzon merolae(シゾン)においてミトコンドリアおよび葉緑体の分裂はそれぞれ独立に細胞周期の制御下にあることを示した。本年度はこの成果を基盤としてオルガネラ分裂の停止と誘導の系を構築した。様々な阻害剤を用いることで細胞周期を特定の段階に停止させ、細胞周期とリンクしている葉緑体とミトコンドリアの分裂を各段階で停止あるいは誘導することが出来るのである。この系を用いることによってオルガネラ分裂装置タンパク質の精製が実現可能となった。実際に精製されたミトコンドリア分裂装置はこれまでに同定されているダイナミン様タンパク質と新奇のタンパク質が主な構成成分であることが質量分析によって明らかとなった。この新奇なミトコンドリア分裂タンパク質をMda1(Mitochondrial Division apparatus 1)と命名し、その性質を解析した結果、ダイナミンタンパク質よりも前段階からミトコンドリア分裂面に局在すること、そしてIn vitroにおいて自己重合することから、ミトコンドリア分裂装置としての中心的な構造体であることが示唆された。本研究はミトコンドリア分裂装置の単離を世界で初めて成功させたものである。
放射線による分裂期チェックポイント異常を介したアポトーシスの誘発機構

本研究の目的は、分裂期進行制御に関わる因子を分離・同定しその機能解析を行うことにより、放射線による染色体不安定性誘導機構を明らかにするとともに、放射線で引き起こされる分裂期チェックポイント異常が遅延型アポトーシス誘発にどう関わるかを解明することである。得られた研究成果は以下の3点に要約できる。1.我々が分離したチェックポイント遺伝子AIM-1(Aurora-B)を細胞に導入し、細胞がん化と染色体不安定性との関連性について調べたところ、AIM-1の過剰発現がH3ヒストンの過剰リン酸化を通じて分裂期での染色体分離異常を引き起こし、そのことが細胞がん化にも関係していることがわかった。2.電離放射線において共通して見られる遅延型のアポトーシス誘発機構を調べるため、γ線と紫外線を照射してアポトーシスの誘発動態を比較したところ、両放射線によるアポトーシスは主としてミトコンドリアを経由するが、両者の違いはその上流のシグナル伝達に起因することか証明できた。3.分裂期チェックポイント制御とアポトーシス誘発との関連性について調べるため、Auroraファミリー分子(Aurora-A)とアポトーシス促進因子p53との反応性について解析したところ、p53を介してAurora-Aが細胞周期進行とアポトーシス誘発を制御すると同時に、アポトーシス誘発にも密接に関与していることが判明した。以上の研究により、分裂期チェックポイント因子がアポトーシス誘発に影響を与えることが明らかとなったが、細胞周期進行異常の結果としての遅延型アポトーシスにとの程度関与しているかについては解明てきなかった。今後の解析に期待したい。放射線に対するアポトーシス感受性は細胞の種類によって大きく異なることが知られている。実際に、血液系の細胞は照射後速やかにアポトーシスにより死滅するのに対して、線維芽系及び上皮系の細胞は感受性が低く、照射後ある程度培養しないと死細胞は観察されない。本研究では、この遅延型のアポトーシス誘発機構を明らかにするために、放射線照射後のアポトーシス誘発動態を調べるとともに、分裂期チェックポイント制御との関連性について解析する。本年は初年度にあたるので、感受性の異なる2種類の細胞を用いて紫外線(UV)照射後のアポトーシス形質発現とミトコンドリアを介したシグナル因子の活性化について調べた。実験には、アポトーシス反応の早い細胞として血液細胞系のマウス胸腺リンパ腫由来3SB細胞とヒト白血病由来Jurkat細胞、アポトーシス反応の遅い細胞として上皮系のヒト子宮頚部癌由来HeLa細胞とヒト乳癌由来MCF-7細胞を用いた。3SB細胞とJurkat細胞にUVを照射すると、照射後3時間以内でアポトーシスに特徴的な核変化とDNA鎖切断が観察され、これらの細胞では照射後2時間でcytochrome cやAIFが細胞質へ流出すると同時に、caspase-9やcaspase-7及びcaspase-3が活性化した。一方、HeLa細胞やMCF-7細胞では照射後12時間培養しても不完全な核変化しか生じず、caspase-3の活性化フラグメントも24時間以上培養しないと検出できなかった。しかし、両遅延型アポトーシス細胞では、ミトコンドリア因子の流出とcaspase-7及びcaspase-9の活性化フラグメントは比較的短い培養時間(46時間)で検出できたことから、これらの細胞ではcytochrome c流出以降のアポトーシスシグナル伝達が血液系の細胞に比べて抑制されていることがわかった。これまでの研究により、上皮系細胞及び線維芽細胞では遅延型のアポトーシスを誘発することが示唆された。そこで本年度は、アポトーシス反応の早い細胞(マウス胸腺リンパ腫由来3SB細胞とヒト白血病由来Jurkat細胞)とアポトーシス反応の遅い細胞(ヒト子宮頚部癌由来HeLa S3細胞とヒト乳癌由来MCF-7細胞)に加え、浮遊培養したHeLa S3細胞(HeLa SC細胞)を用いてアポトーシス反応の違いを再確認するとともに、アポトーシスの遅延因子を同定する実験系の確立を試みた。