hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
成功確率とコストを考慮した選抜方法の最適化に関する理論的研究

植物育種における選抜方法の良し悪しは、選抜反応の期待他E(R)でなく、S/C(S=選抜目標が達成される確率、C=そのために費やすコスト)によって判断すべきであることを私は提案する。S/Cを大きくする方法は、個々の選抜対象集団で最善の選抜結果を保証するものではないが、長期的にみた場合の選抜の成功回数を最大にする(Yonezawa et al. 1999)。本年度の研究では、他殖性植物集団に対する5つの選抜方式、すなわち、MSS:母方個体の表現型値による通常のMass selection、FAM1&2:半兄弟家族間および内選抜(1:集団全体無作為交配,2:家族内無作為交配)、HSP:半兄妹家族を用いた後代検定による選抜、FSP:全兄妹家族を用いた後代検定による選抜、を取り上げ、それらの効率S/t(年数を重視する場合はCをtとしてよい)をモンテカルロ・シミュレーション(選政1回あたり個体数はMss、FAM1、FAM2で5000、HSP、FSPで10000、選抜強度は、いずれの方式も毎回5%、シミュレーションの反復回数は10000)によって求め、比較した。従来の植物選抜理論におけるように、無限集団に対する選抜1回後のE(R)の大小でみれば、一般には手の込んだ方式ほど有利という結論になる。しかし、本研究の計算結果では、現実的に可能な条件下で選抜を複数回繰り返した後のE(R)についてみると、ランダムドリフが介在するので、必ずしもそうはならない。私が提案するS/tでみると、最も単純な方式であるMSSが他の方式に較べて格別劣るということはない。後代検定を伴う方式は、費やす時間(年数)の割には選抜効果が小さく、効率的とは言い難い。他殖性作物のmass selectionにおける最適な選抜回数、選抜比率および集団の大きさを、投入総コストに対する選抜効率を最大にするという視点から新たに導入された選抜効率示数、S/C(S=対象集団で目標とする改良度が達成される確率、C=そのために費やされるコスト)のモンテカルロ・シュミレーション計算に基づいて検討した。S/Cの計算に当っては、当該形質について固定した2つの品種系統の交配によるF_2集団を出発集団とし、毎世代一定の比率で選抜した個体間の任意交配によって一定の大きさの次代集団を育成しながら、選抜を繰り返す場面を想定した。選抜対象形質に関与する遺伝子は互いに独立に遺伝し、エピスタシス交互作用がないものと仮定した。S/Cの値を決める諸変数の値を現実的に考えられる範囲に設定して行なった計算結果から、以下の結論を得た。選抜の実施に直接費やされるコストではなく、選抜目標の達成までに費やされる時間(年数)の損失が重視される場合には、2、3000個体の集団に対して1%前後の強度の選抜を、2、3回から多くて数回行なうのがほぼ最適である。この辺りの世代までに目的とする選抜効果が達成できない場合は、選抜の継続を促す特別の理由がない限り、その集団は放棄して別の集団(交配組合せ)を試すほうが長期的にみて効率的である。一方、時間の損失ではなく、直接費やされるコストに対する効率が問題とされる場合には、100個体以下の小さな集団に対して1020%のゆるい強度で数回以上の選抜を繰り返すのが効率的である。優性効果は、優良遺伝子が大半の遺伝子座ですべて優性もしくは劣性でない限り、選抜回数などの最適値の変更要因とならない。

生産力検定試験の選抜過程において、高収系統と対照系統の収量差および収量の判定誤差が選抜効果に及ぼす影響について、パターンI:検定集団の上位系統を一定割合で選抜する方式、パターンII:対照品種よりも優良な系統を選抜する方式、パターンIII:選抜基準値(Xc)を一定値に固定し、Xcよりも高収量の系統を選抜する方式、の3選抜方式を用いて検討を行った。高収系統(g_1)と標準収量系統(g_2=0.0)がそれぞれf1、f2で含まれる計Na個の系統から、収量の判定誤差(V:系統当たりplot数が多いほど小さい値をとる)の条件下で、t段階(年次)の選抜でNu個の系統を選抜するモデルに従い、選抜効果を計算した。パターンII、IIIの選抜比率は、t-1年次までは対照品種またはXcよりも高収量の系統を選抜し、最終年次でNu個の系統に絞ることとした。選抜効果は、Nu個の系統がすべて高収系統である確率(S)で示した。パターンIIでは、パターンI、IIIと比較して、収量差(g=g_1-g_2)と判定誤差(V)の値に関係なく、年次数の増加はあまり有効ではなく、また、パターンIIのV=1の場合では、gは多段階選抜の効果に大きな影響を及ぼさないことが示された。しかし、gとVが多段階選抜の効果に及ぼす影響は、いずれのパターンにおいても類似した傾向を示した。即ち、V=1のように判定誤差が小さい場合は、gが0.1のように収量差の小さい方が多段階選抜の効果が高くなるが、Vが10のように大きくなると、gが2.0のように大きい場合に効果が高くなることが認められた。従って、多段階選抜が効果的であるのは、対照系統との収量差が小さい系統を圃場面積を十分使って選抜する場合か、収量差の大きい系統を限られた圃場面積の下で選抜する場合であるといえる。植物育種における選抜方法の良し悪しは、選抜反応の期待値E(R)でなく、S/C(S=選抜目標が達成される確率、C=そのために費やすコスト)によって判断すべきであることを私は提案する。S/Cを大きくする方法は、個々の選抜対象集団で最善の選抜結果を保証するものではないが、長期的にみた場合の選抜の成功回数を最大にする(Yonezawa et al.1999)。本年度の研究では、他殖性植物集団に対する5つの選抜方式、すなわち、MSS:母方個体の表現型値による通常のMass selection、FAM1&2:半兄弟家族間および内選抜(1:集団全体無作為交配,2:家族内無作為交配)、HSP:半兄妹家族を用いた後代検定による選抜、FSP:全兄妹家族を用いた後代検定による選抜、を取り上げ、それらの効率S/t(年数を重視する場合はCをtとしてよい)をモンテカルロ、シミュレーション(選抜1回あたり個体数はMSS、FAM1、FAM2で5000、HSP、FSPで10000、選抜強度はいずれの方式も毎回5%、シミュレーションの反復回数は10000)によって求め、比較した。従来の植物選抜理論におけるように、無限集団に対する選抜1回後のE(R)の大小でみれば、一般には手の込んだ方式ほど有利という結論になる。しかし、本研究の計算結果では、現実的に可能な条件下で選抜を複数回繰り返した後のF(R)についてみると、ランダムドリフが介在するので、必ずしもそうはならない。私が提案するS/tでみると、最も単純な方式であるMSSが他の方式に較べて格別劣るということはない。後代検定を伴う方式は、費やす時間(年数)の割には選抜効果が小さく、効率的とは言い難い。
口唇口蓋裂患者モデルにおける視聴覚音声統合処理プロセスの脳科学的解明

我々歯科医師が日常臨床で遭遇する頻度の多い口唇口蓋裂(cleft lip and/or palate; CLP)患者に認められる構音障害をはじめとして、吃音、失語症などの言語障害を有する患者は、日本において数十万人にものぼるとされる。言語障害は、ヒトの社会的存在としてのアイデンティティーに深く影響を及ぼすことから、言語情報の処理プロセスを明らかにすることは病態解明のみならず、急務が求められる新たな治療戦略の確立のために不可欠であり、今後推進すべき重要な研究分野と考えられる。したがって、申請者は『言語情報の処理プロセスを脳科学的に解明する』ことを研究の全体構想として掲げ、「CLP患者モデルにおける視聴覚音声統合処理プロセスを脳科学的に解明する」ことを本研究の具体的な目的として遂行する。具体的には実験1では健常被験者と口唇に瘢痕のあるCLP患者を被験者として、その口唇運動をモーションキャプチャーシステムを応用し4次元的に解析し、瘢痕が口唇運動に与える影響を検討する。実験2では健常被験者を対象とし、CLP患者の提供する口唇運動という視覚情報と、異常構音という聴覚情報の視聴覚音声情報統合プロセスを脳科学的に検討する。実験3では健常被験者を対象として、実験2の視聴覚音声情報統合プロセスに、被験者の認知的要因が与える影響について脳科学的に検討する計画した。本年度は申請者の所属する施設ではCLP患者より多く来院する顎変形症患者を対象として実験1を継続して行った。また、CLPを合併することや特異的顔貌を呈するとされている先天異常疾患に関する報告を国内および国際学会で発表し、また国際雑誌に掲載された。成人CLP患者における長期的構音障害と聴覚認知様式との関係、ならびにその際の脳活動について機能的磁気共鳴画像法(fMRI)を用いて検討した。その結果、成人期まで構音障害を認めるCLP患者は、異常構音の認知様式が健常者や言語治療を経験したCLP患者と異なること、またそのような患者では音声認知に関与する脳部位の活動が低いことが示唆された。従って聴覚認知の観点からもCLP患者への言語治療の重要性が示唆された。以上の内容を第74回日本矯正歯科学会にてポスター発表を行い、優秀発表賞を受賞した。実験室の引っ越しに伴い、実験設備の再設定に時間を要し、モーションキャプチャーを用いた実験が進んでいないため。また、口唇口蓋裂患者のリクルートに時間を要しているため。コミュニケーションとは、社会生活を営む人間の間で行われる、知覚・感情・思考の伝達であり、言語情報は音声情報と視覚情報として授受される。昨年度は構音障害を有する成人CLP患者を対象とし機能的磁気共鳴画像法(fMRI)を用いた実験を行い、長期的な構音障害は中枢性聴覚認知様式に影響を与える可能性について示唆する結果を得た。一方、コミュニケーションにおける視覚情報の果たす役割に関する研究も同時に行っている。そして2017年度、顎変形症患者のひとつである骨格性上顎前突症患者を対象とし、モーションキャプチャーを用いて顎矯正手術前後の発音時口唇動態解析の予備実験結果を第27回日本顎変形症学会総会・学術集会で発表予定である。成人口唇口蓋裂患者のリクルートが上手く進んでいないため。音声情報が言語情報に与える影響に関して、構音障害を有する成人口唇口蓋裂(CLP)患者を対象とし機能的磁気共鳴画像法(fMRI)を用いた実験を行った。長期的な構音障害が中枢性聴覚認知様式に影響を与える可能性について示唆する結果を得たため、2015年度に第74回日本矯正歯科学会学術大会で発表し、優秀発表賞を受賞した。さらにCLP以外の構音障害を有する可能性のある先天異常疾患者(Williams syndrome, cromosome 18p deletion syndrome, Apert syndrome, Crouzon syndrome, Seathre-Chozen syndromeなど)や顎変形症患者を対象として、顎顔面領域の構音器官を含む形態について検討し、2015-2018年度にかけて国内外の学会で発表を行った。一方、コミュニケーションにおける視覚情報野果たす役割に関する研究も同時に行っている。2017年度は顎変形症患者のひとつである骨格性上顎前突症患者を対象とし、モーションキャプチャーを用いて顎矯正手術前後の発音時口唇動態解析の予備実験を行った。その結果を、2017年に開催された第27回日本顎変形症学会総会・学術集会および第76回日本矯正歯科学会学術大会で発表した。成人口唇口蓋裂患者のリクルートが進んでいないため。

具体的には実験1では健常被験者と口唇に瘢痕のあるCLP患者を被験者として、その口唇運動をモーションキャプチャーシステムを応用し4次元的に解析し、瘢痕が口唇運動に与える影響を検討する。実験2では健常被験者を対象とし、CLP患者の提供する口唇運動という視覚情報と、異常構音という聴覚情報の視聴覚音声情報統合プロセスを脳科学的に検討する。実験3では健常被験者を対象として、実験2の視聴覚音声情報統合プロセスに、被験者の認知的要因が与える影響について脳科学的に検討する計画した。本年度は申請者の所属する施設ではCLP患者より多く来院する顎変形症患者を対象として実験1を継続して行った。また、CLPを合併することや特異的顔貌を呈するとされている先天異常疾患に関する報告を国内および国際学会で発表し、また国際雑誌に掲載された。モーションキャプチャーシステムの実験環境を早急に整え、予備実験をすすめる。またCLP患者は患者数が少ないため、より患者数が多く、協力を得やすい顎変形症患者を予備実験の患者として検討する予定である。同時にCLP患者のリクルートもすすめる。比較的患者数の多い顎変形症患者で行えるような実験系を構築し、モーションキャプチャーシステムを使用した実験を優先的に行っている。現在は顎変形症のうち顎矯正手術前後の口唇運動に大きな影響をあたえるWunderer法を施行した骨格性上顎前突症患者を対象とした予備実験をおこなっており、今後患者数を集めてデータ解析を進めていく予定である。成人口唇口蓋裂患者は、申請者の所属する機関での獲得が難しい状況になってきているため、比較的患者数の多く、口唇口蓋裂患者と同様に構音障害を有することが多い顎変形症患者に対象を変更することで対応している。2017年度までで顎変形症患者での予備実験が進んでいるため、この手法を応用して今後患者数を増やして実験結果の精度を上げていく予定である。現在予備実験の段階であり、被験者への謝金等の算定がないため見積書作成の段階で、モーションキャプチャーシステム用のPCとソフトウエアの購入のための使用額が高額である可能性があったため。モーションキャプチャーシステムを用いた実験において、顎変形症患者でプロトコルを作成しているが、サンプル数を集めて実験結果の精度を上げている段階である。そのため、実験に関連する消耗品、謝礼、その他のために次年度に研究費を繰り越す必要があると考える。実験消耗品、解析器材の購入に使用予定モーションキャプチャーシステム用のPCとソフトウエアの購入予定である。
光パラメトリック効果を用いたチャープパルス増幅の効率化と安定化

高出力レーザーパルスを発生するには、様々な方式があるが、光パラメトリック増幅を用いた方式が最近になって盛んに検討されるようになってきた。この方式は、時間に依存する周波数を持つ信号光を光パラメトリック増幅した後に、パルスの圧縮を行うため、光パラメトリックチャープパルス増幅(Optical Parametric Chirped Pulse Amplification : OPCPA)と呼ばれている。この方式の特徴としては、増幅過程において複雑な操作を加える必要がなく、結晶を用いるだけで大きな装置を使わずに、高利得で増幅できることが挙げられる。しかし、OPCPA方式では、非線形光学効果を利用するため、小さなずれや変化が増幅結果に大きな影響を与えてしまうという欠点があって、OPCPA系における最適な設計がどうしても必要である。本研究では、このような要望に答えるように、実用的なOPCPA配置を提案すると同時に、OPCPA系における最適な設計に必要な理論モデル及び数値計算法を探った。本研究では、OPCPA過程における空間的特性を含んだ3次元の波動方程式を導き、その方程式の数値計算法を考案した。この3次元のモデルに、Walk-off効果、入射方向の影響、初期の周波数チャープ、パルス問の群速度等の要素を取り入れ、非平行型を含んだOPCPA方式を評価することに十分に対応できるようになった。また、伝播方向の空間位置に対する依存性を加えることによって、発散しているレーザービームにおけるOPCPAに関する理論計算モデルも考案した。このモデルを用いて、ビーム発散を含んだOPCPAの数値計算が可能となった。計算結果より、OPCPA過程における波長シフト現象とビームの空間ナロイング効果を始めて理論的に確認することができた。さらに、ビーム発散を用いた超広帯域におけるOPCPAの新しい方式を提案した。この考案では、励起光に発散を取り入れることによって、時間的にチャープしている信号光に対して、そのすべての周波数成分を位相整合させることが可能となり、10フェムト秒クラスの超広帯域OPCPAを実現できることを明らかにした。○本年度では、光パラメトリック効果を用いたチャープパルス増幅における非線形光学効果に対して、非線形波動方程式で数値的評価を行うことが主な研究目的である。その結果、周波数チャープ、Walk-off効果、斜入射方向及びレーザービーム発散等の要素を含んだ3次元の数値計算コードを開発し、これまで最も実験条件に近い数値計算コードの開発に成功した。この数値計算コードを用いることによって、光パラメトリックチャープパルス増幅における周波数分布、時間分布及び空間分布を定量に示すことが可能となった。○光パラメトリックチャープパルス増幅を用いた再生増幅器の光学設計も行った。2枚のBBO非線形光学結晶を再生増幅器として使用し、106の利得を持つ再生増幅器の最適化設計を実施した。現在、日本原子力研究所関西研究所との共同研究でその実験も進められている。○光パラメトリックチャープパルス増幅のメカニズムとして、初めて増幅領域、飽和領域、安定領域という概念を提唱し、増幅器の設計や制作をより簡単に実現することに期待できる。この方式は、時間に依存する周波数を持つ信号光を光パラメトリック増幅した後に、パルスの圧縮を行うため、光パラメトリックチャープパルス増幅(Optical Parametric Chirped Pulse Amplification:OPCPA)と呼ばれている。

この方式の特徴としては、増幅過程において複雑な操作を加える必要がなく、結晶を用いるだけで大きな装置を使わずに、高利得で増幅できることが挙げられる。しかし、OPCPA方式では、非線形光学効果を利用するため、小さなずれや変化が増幅結果に大きな影響を与えてしまうという欠点があって、OPCPA系における最適な設計がどうしても必要である。本研究では、このような要望に答えるように、実用的なOPCPA配置を提案すると同時に、OPCPA系における最適な設計に必要な理論モデル及び数値計算法を探った。本研究では、OPCPA過程における空間的特性を含んだ3次元の波動方程式を導き、その方程式の数値計算法を考案した。この3次元のモデルに、Walk-off効果、入射方向の影響、初期の周波数チャープ、パルス間の群速度等の要素を取り入れ、非平行型を含んだOPCPA方式を評価することに十分に対応できるようになった。また、伝播方向の空間位置に対する依存性を加えることによって、発散しているレーザービームにおけるOPCPAに関する理論計算モデルも考案した。このモデルを用いて、ビーム発散を含んだOPCPAの数値計算が可能となった。計算結果より、OPCPA過程における波長シフト現象とビームの空間ナロイング効果を始めて理論的に確認することができた。さらに、ビーム発散を用いた超広帯域におけるOPCPAの新しい方式を提案した。この考案では、励起光に発散を取り入れることによって、時間的にチャープしている信号光に対して、そのすべての周波数成分を位相整合させることが可能となり、10フェムト秒クラスの超広帯域OPCPAを実現できることを明らかにした。
微小流路でのナノ繊維静電配向機構の解明による革新的セルロース単繊維創製法の確立

本研究は,植物性バイオマス素材であり,かつ環境負荷の小さな循環型新素材として近年着目されているセルロースナノ繊維に対し,伸長流動場による配向に静電場配向を重畳した革新的技術を確立することを目的とするものである。微小流路でのナノ繊維静電配向メカニズムを明らかにした上で,セルロース本来の材料特性を有する強靭なセルロース単繊維を創製することを目指す。本研究は3年間で行い,シミュレーションと実験の両面から多角的かつ統合的に研究を展開し,創製から材料特性評価までの循環型研究により多角的観点から本プロセスを最適化することで,高強度セルロース単繊維の社会実装を促進する。
シグナル伝達分子を標的とした放射線誘導アポトーシスの制御

目的細胞生存にかかわるシグナル伝達因子(PI3-K、MAPキナーゼ、Akt、XIAP、ヒートショックタンパク白質(Hsp))およびDNA修復系因子の機能発現をsmall interference RNA(siRNA)あるいはシグナル伝達阻害剤により特異的に制御するとともに、重粒子線・温熱を用いて効率よくがん細胞に放射線誘導アポトーシスをp53非依存的にもたらすことを検討する。方法正常型あるいは変異型p53遺伝子をヒト非小細胞肺癌H1299細胞およびヒト舌扁平上皮癌SAS細胞に導入してp53遺伝子型のみ異なる細胞を作製し実験に用いる。NBS1あるいはXIAP標的siRNAを細胞内に導入してX線感受性・温熱感受性とアポトーシス誘導をコロニー形成法、ウエスタンブロッド法、免疫蛍光染色法、ヘキスト染色法等で調べた。さらに、PI3-K特異的阻害剤LY294002、MAPキナーゼ特異的阻害剤PD98059、SB203580およびHsp特異的阻害剤Geldanamycilの放射線増感およびアポトーシス増強作用について同様の方法を用いる。さらに重粒子線単独照射によるアポトーシスを測定する。結果1.NBSIあるいはXIAP標的siRNA導入により放射線誘導caspese-3活性化、PARP断片化および放射線誘導アポトーシス、放射線増感力がP53非依存的に増強された。2.LY294002にはp53非依存的放射線/温熱増感作用と放射線/温熱誘導アポトーシスの増強作用、PD98059にはSB203580によるp53非依存的温熱増感作用が見られた。3.重粒子線照射により、p53非依存的アポトーシス誘導が見られた。考察細胞生存にかかわるシグナル伝達因子を標的としたNBSIあるいはXLAP標的siRNAおよびシグナル伝達阻害剤と放射線併用処理、さらに重粒子線によってp53非依存的にアポトーシス誘導が見られた。悪性度の高いがんに対してこれらの治療が有用であることが示唆された。目的放射線照射後に誘導される細胞死/細胞生存シグナル伝達にかかわる増殖因子受容体やその下流の各種キナーゼ(PI3-K、MAPキナーゼ)、Akt、Survivin、ヒートショック蛋白質(Hsp)およびDNA修復系因子(DNA-PK、Rad51、NBS1を標的とする)を分子制御することにより放射線増感が予測できる。本研究では細胞死/細胞生存にかかわるシグナル伝達因子の機能発現を分子生物学的手法(siRNA、シグナル伝達阻害剤)により特異的に樹御し、効率よくアポトーシスを導くことを目的とする。方法1.ヒトのp53遺伝子欠損肺癌細胞H1299あるいは舌扁平上皮癌細胞SASに正常型あるいは変異型p53遺伝子を導入し実験に用いた。2.生存シグナルの阻害剤(PI3-K阻害剤LY294002、MAPキナーゼ阻害剤PD98059およびSB235680)やアポトーシスを阻害するHsp90の機能を阻害するGeldanamycinを処理して放射線/温熱感受性をコロニー形成法で調べた。結果1.LY294002(PI3-K阻害剤)によって細胞のX線/温熱感受性はp53遺伝子型に依存せず増感された。2.LY294002によってX線/温熱誘導アポトーシスはp53遺伝子型に依存せず増強された。3.X線/温熱処理後、AktとFKHR(Aktの下流因子)のリン酸化、survivinの蓄積誘導が見られたが、LY294002によりそれらは阻害された。

4.LY294002は温熱によるHSF1のDNA結合活性化およびhsp27、hsp70の蓄積誘導を阻害した。5.MAPキナーゼの阻害剤であるSB203580とPD98059に温熱増感作用が見られたが、放射線増感作用は見られなかった。6.Geldanamycinには明らかな放射線および温熱増感作用は見られなかった。7.NBSIおよびXIAP標的siRNA導入によって放射線感受性は増感された。8.NBSIおよびXIAP標的siRNA導入による放射線増感率は変異型p53細胞の方が正常型p53細胞よりも高かった。考察LY294002はp53非依存的なX線/温熱誘導アポトーシスの増強をもたらしX線/温熱増感剤として有用であること、NBSIあるいはXIAP標的siRNAは変異型p53細胞の放射線増感に有効であることが示唆された。目的放射線照射後に誘導される細胞死/細胞生存シグナル伝達にかかわる増殖因子受容体やその下流の各種キナーゼ(PI3-K、MAPキナーゼ)、Akt、Survivin、ヒートショック蛋白質(Hsp>およびDNA修復系因子(DNA-PK、Rad51、NBS1を標的とする)を分子制御することにより放射線増感が予測できる。本研究では細胞死/細胞生存にかかわるシグナル伝達因子の機能発現を分子生物学的手法(siRNA、シグナル伝達阻害剤)により特異的に制御し、効率よくアポトーシスを導くことを目的とする。また、ヌードマウス担癌系でsiRNAやシグナル伝達阻害剤による腫瘍増殖抑制効果を調べるため、p53遺伝子型のみ異なるヒト癌細胞系のヌードマウスへの移植法についても検討した。方法1.ヒトのp53遺伝子欠損肺癌細胞H1299あるいは舌扁平上皮癌細胞SASに正常型あるいは変異型p53遺伝子を導入し実験に用いた。2.生存シグナルの阻害剤(PI3-K阻害剤LY294002、MAPキナーゼ阻害剤PD98059およびSB235680)を処理して放射線/温熱感受性をコロニー形成法で調べた。結果1.LY294002(PI3-K阻害剤)によって細胞のX線/温熱感受性はp53遺伝子型に依存せず増感された(Int. J. Oncol.,2006)。2.LY294002によってX線/温熱誘導アポトーシスはp53遺伝子型に依存せず増強された(lnt. J. Oncol.,2006)。7.XIAP標的siRNA導入により放射線誘導アポトーシスが増強された。8.ヌードマウス背部およびに大腿皮下でH1299/wtp53あるいはH1299/mp53腫瘍が形成された。考察LY294002、SB203580あるいはPD98059はp53非依存的なX線/温熱誘導アポトーシスの増強をもたらしX線/温熱増感剤として期待できること、XIAP-siRNAによる放射線増感はXIAP遺伝子の発現阻害によるアポトーシス増強に起因していることが示唆された。さらに、NBS1あるいはXIAP標的siRNAはp53非依存的な放射線増感に有効であることが示唆された。
不正な証券取引に対する緊急差止命令

平成30年度は、(1)AIを含むアルゴリズム取引と緊急差止命令との関係性、(2)緊急差止命令の付随的救済について、比較法の視点からアメリカ法の判例と学説の分析を行った。上記(1)については、まず、1HFTと相場操縦規制という観点から、不公正取引に対する緊急差止命令発令の前提となる相場操縦の成立要件を検討した。AIを含む修正型アルゴリズムの場合には、主観的要件の充足が困難となる可能性が明らかとなった。次に、2アルゴリズムと証券取引規制という観点から、高速取引業者の登録制では捕捉できないアルゴリズムによる不公正取引について、緊急差止命令制度が適用される余地を指摘した。そして、3AIの構造を概観した後、不公正取引の例として馴合取引の成立要件を分析した。いずれも、機械化された不公正取引に対する緊急差止命令の発令要件と緊急差止命令自体の限界を探る研究である。上記(2)については、将来の違反行為発生を抑止するという観点から、緊急差止命令のみでは対応できない類型として、AIによる相場操縦を分析対象として、その抑止方法を研究した。具体的には、AIを利用した相場操縦における付随的救済として立法化すべき事項は、1AIに対する一時的な隔離を可能とする隔離命令、2AI利用者の法令遵守状況の監視を任務とする監視者の任命であることが明らかとなった。これらの研究成果は、雑誌論文において公表した。申請書に記載した平成30年度の研究計画に概ね沿った研究成果が得られた。また、HFT(高頻度取引)という現代的な視点から、AIを含むアルゴリズム取引による不公正取引に対応した緊急差止命令や付随的救済についても研究範囲を拡張した(この点は、研究計画の変更である)。なお、1差止命令の既判力の問題は、昨年度分析した緊急差止命令の取消しと変更の視点から分析したこと、2昨年度の実施状況報告書で指摘した通り、上記1以外については、差止命令の既判力一般を論じても、日本法に十分な示唆を得られないことが、本年度における付随的救済の研究の過程で明らかになったことから、差止命令の既判力を固有のテーマとはしなかった(この点も研究計画の変更である)。申請書に記載した平成31年度の研究計画の通り、まず、アメリカ証券取引委員会による排除命令の分析を行う。この分析により、差止命令の発令要件と排除命令の発令要件の差異を明らかにする。その後、一昨年度から開始した本研究をまとめることとする。平成29年度は、(1)緊急差止命令の対象の明示性の問題と(2)緊急差止命令の取消し・変更の問題について、比較法的な視点からアメリカ法の判例分析を行った。上記(1)については「法令遵守」のみを対象とする差止命令の可否が問題となった判例群(例:SEC v. Goble, 682 F.3d 934 (11th Cir. Fla. 2012))を、緊急差止命令の取消し・変更の問題との観点から分析した。緊急差止命令の対象があまりに広範であれば、緊急差止命令を受ける被告の行動の自由を害する。他方、緊急差止命令の対象を過度に限定すれば、禁止される内容に類似する行為であっても緊急差止命令の対象とならないため、緊急差止命令の実効性を欠くこととなる。上記明示性の問題をクリアーするために、法令により禁止されている抽象的な行為を差止命令により禁止するためには、単なる法令遵守を超える再発の危険性が必要であると解されていることが明らかになった。上記(2)については、差止命令の変更・取消しに関する先例(United States v. Swift & Co.判決)を踏襲したSEC差止命令に係る判例群を分析した。日本法において、緊急差止命令の取消し・変更を生じさせるのは「事情の変更」という事由であるところ、アメリカ法の分析結果により、この「事情の変更」という事由は、法令違反行為が再発する危険性を消滅させる(緊急差止命令発令後の)法令・事実の変化であることが明らかとなった。平成29年度の上記研究成果は、「金融商品取引法における緊急差止命令の取消しと変更」という論文(横浜法学26巻3号6392頁(2018年))にまとめて公表した。申請書に記載した平成29年度の研究計画に概ね沿った研究成果が得られた。

具体的には、AIを利用した相場操縦における付随的救済として立法化すべき事項は、1AIに対する一時的な隔離を可能とする隔離命令、2AI利用者の法令遵守状況の監視を任務とする監視者の任命であることが明らかとなった。これらの研究成果は、雑誌論文において公表した。申請書に記載した平成30年度の研究計画に概ね沿った研究成果が得られた。また、HFT(高頻度取引)という現代的な視点から、AIを含むアルゴリズム取引による不公正取引に対応した緊急差止命令や付随的救済についても研究範囲を拡張した(この点は、研究計画の変更である)。なお、1差止命令の既判力の問題は、昨年度分析した緊急差止命令の取消しと変更の視点から分析したこと、2昨年度の実施状況報告書で指摘した通り、上記1以外については、差止命令の既判力一般を論じても、日本法に十分な示唆を得られないことが、本年度における付随的救済の研究の過程で明らかになったことから、差止命令の既判力を固有のテーマとはしなかった(この点も研究計画の変更である)。申請書に記載した平成30年度の研究計画のうち、付随的救済、とりわけ資産凍結命令を中心に判例法を分析し、資産凍結命令について、日本法への示唆を得ることを中心課題とする。差止の既判力一般を論じても、日本法への示唆を十分に得られないことから、上記中心課題である付随的救済と関連する範囲で、差止の既判力についてを分析することとする(この点が研究計画の変更である)。申請書に記載した平成31年度の研究計画の通り、まず、アメリカ証券取引委員会による排除命令の分析を行う。この分析により、差止命令の発令要件と排除命令の発令要件の差異を明らかにする。その後、一昨年度から開始した本研究をまとめることとする。前倒し支払請求をして、アメリカの研究分野に関する書籍(最新版)を購入した。その残金が次年度使用額となっている。次年度も、電子データベースの調査結果の真実性を確認するために、研究書籍を購入する予定である。
確率セルオートマトンへの超離散化および逆超離散化の研究とその応用

今年度は等方的な時間発展パターンを生成するCAのより一般的な構成手法を構築した.この等方CAの構成手法は反応拡散方程式で記述されるすべての系に対して適用可能である.中心的なアイデアは,拡散の効果を粒子のランダム・ウォークとして定式化し,非線形相互作用による時間発展を離散ベクトル場によって表現した点である.この手法では,拡散係数その他のパラメータが自然な形で導入される.論文提出者は,ひとつの例として,この手法をBZ反応に応用し,等方性の実現や時間発展パターンの適切なパラメータ依存性を実現した.さらに,この手法をバクテリア・コロニーの成長パターンに応用することで,Bacillus subtilisおよびProteus mirabilisと呼ばれるバクテリア族が形成するコロニーの成長パターンをCAモデル化し,いくつかの実験結果との検証を試みている.Bacillus subtilisを寒天ゲル上で培養すると,培地の硬さと寒天の栄養濃度に応じてモルフォロジー・ダイアグラムと呼ばれる多様なパターン・ダイアグラムを形成することが知られている.このモルフォロジー・ダイアグラムはを単一のCAモデルで説明した例はなかったが,ランダムウォークを取り入れた構成法によって,すべてのパターンを等方的に再現するCAモデルを構成した.また,中央大学のグループによるBacillus subtilisに対するより詳細な複数の実験が行われているが,この構成したCAを用いて詳細な実験結果の再現も試みた.その結果,コロニーの切除や時間遅れの実験などすべての実験がこのモデルにより非常によく再現できることを示した.以上の結果は現在2本の論文として投稿中である.本課題の目的のひとつは非線形偏微分方程式と確率セルオートマトンを直接的に結ぶ超離散化および逆超離散化の手法を開発し,複雑系の諸問題に適用できる解析方法を提供することである.特に,反応反応拡散系におけるパターン生成や流体の乱流現象に格子ガスとは異なるより良いセルオートマトンモデルを与えることを目指している.そのための課題として,(1)セルオートマトンが多角形(主として正方形)のセルから構成されることにより生じる生成パターンの異方性を取り除き,等方的なパターンを生成すること,(2)与えられた反応拡散方程式の反応項と拡散項から系統的にセルオートマトンを構成すること,があげられる.第1の課題に関しては,昨年度より空間的なランダムネスを入れることによって回復することを見出していたが,これは第2の課題との整合性がうまく行かず新たな方法を模索していた.本年度は,反応物質が部分的にランダムウォークする新しいモデルを考察した.その結果,数値シミュレーションによって等方性の回復が行われることが明らかになった.またランダムウォークする確率が,連続系における拡散係数に対応することがわかった.さらに,反応項に対しては,相平面における反応項のベクトル場を離散化することによって,対応するセルオートマトン系が構成できることがわかった.これは,従来の極限操作による超離散化と異なり,ベクトル場を整数値にのみ値をとりうる離散ベクトル場(あるいはグラフ)と考える手法で,むしろ通常の離散化の手続きに近いが,確率変数の効果によって等方性が回復され,系統的なセルオートマトンの構成に滴していることがわかった.具体的なモデルとしてBZ反応モデルを扱い,どのようなパラメータ領域で回復されるか,ターゲットパターンやスパイラルパターンが生成されるか詳しく調べた.その結果,生成パターンの強いパラメータ依存性が見出され,この点でも有力なセルオートマトン構成法であることが確認できた.本課題の目的のひとつは非線形偏微分方程式と確率セルオートマトンを直接的に結ぶ超離散化および逆超離散化の手法を開発し,複雑系の諸問題に適用できる解析方法を提供することである.特に,反応反応拡散系におけるパターン生成や流体の乱流現象に格子ガスとは異なるより良いセルオートマトンモデルを与えることを目指している.そのための課題として,(1)セルオートマトンが多角形(主として正方形)のセルから構成されることにより生じる生成パターンの異方性を取り除き,等方的なパターンを生成すること,(2)与えられた反応拡散方程式の反応項と拡散項から系統的にセルオートマトンを構成すること,があげられる.昨年度等方的な時間発展パターンを生成するセルオートマトンモデルの一般的な手法を導いた.中心的な部分は,拡散の効果を粒子のランダムウォークとして定式化し,非線形相互作用による時間発展を離散ベクトル場によって表現した点である.この手法では,拡散係数その他のパラメータが自然な形で導入される.本年度は,昨年度に引き続き反応拡散方程式系やセルオートマトンモデルで研究が進んでいるBZ反応に応用し,等方性の実現や時間発展パターンの適切なパラメータ依存性をさらに詳しく解析した.また,時間的なフィルターを導入することによって,これまで困難であったフレドキンゲームなどのセルオートマトンの時間離散化に成功した.この時間的フィルターを入れる手法は逆超離散化の安定性を高め,ライフゲームなどの複雑な系に対しても有効であることが示された.今年度は等方的な時間発展パターンを生成するCAのより一般的な構成手法を構築した.この等方CAの構成手法は反応拡散方程式で記述されるすべての系に対して適用可能である.中心的なアイデアは,拡散の効果を粒子のランダム・ウォークとして定式化し,非線形相互作用による時間発展を離散ベクトル場によって表現した点である.この手法では,拡散係数その他のパラメータが自然な形で導入される.論文提出者は,ひとつの例として,この手法をBZ反応に応用し,等方性の実現や時間発展パターンの適切なパラメータ依存性を実現した.

さらに,この手法をバクテリア・コロニーの成長パターンに応用することで,Bacillus subtilisおよびProteus mirabilisと呼ばれるバクテリア族が形成するコロニーの成長パターンをCAモデル化し,いくつかの実験結果との検証を試みている.Bacillus subtilisを寒天ゲル上で培養すると,培地の硬さと寒天の栄養濃度に応じてモルフォロジー・ダイアグラムと呼ばれる多様なパターン・ダイアグラムを形成することが知られている.このモルフォロジー・ダイアグラムはを単一のCAモデルで説明した例はなかったが,ランダムウォークを取り入れた構成法によって,すべてのパターンを等方的に再現するCAモデルを構成した.また,中央大学のグループによるBacillus subtilisに対するより詳細な複数の実験が行われているが,この構成したCAを用いて詳細な実験結果の再現も試みた.その結果,コロニーの切除や時間遅れの実験などすべての実験がこのモデルにより非常によく再現できることを示した.以上の結果は現在2本の論文として投稿中である.
ストレス性精神障害の発症機序・治癒過程に関与する転写因子機能の解明―リン酸化CREBとCalcineurin発現を中心に

1)CREBリン酸化に及ぼすストレス・抗うつ薬の影響急性拘束ストレス(ARS)にてCREBリン酸化は時間と伴に亢進し、ストレス終了30分後にピークをとる一過性の発現低下を示した。抗うつ薬急性投与によってCREBリン酸化の有意な亢進がみられたが、慢性投与では有意な変化はみられなかった。抗うつ薬慢性投与後にARSを行ったが、ARSによる有意なCREBリン酸亢進は抑制されていた。ARS・抗うつ薬急性・慢性投与いずれの条件下でも、有意なCREB発現変動はなかった。2)CaN発現・活性に及ぼすストレス・抗うつ薬の影響ARSにてCaN発現には、有意な変化はなかった。抗うつ薬急性・慢性投与によっても、CaN発現に有意な変化はなかった。ARSにてCaN活性に有意な亢進が得られ、抗うつ薬急性・慢性投与によっても有意な活性亢進が得られた。3)ストレス脆弱性形成とCREBリン酸化及びCaN活性外傷後ストレス障害のモデルでもあるsingle prolonged stress(SPS)を用いてストレス脆弱モデル作製後、ARS負荷によるCREBリン酸化・CaN活性を尺度としたストレス反応性を、SPS+ARS群・ARS群・未処置群で比較した。未処置群と比較して有意なCREBリン酸化・CaN活性亢進が前2群ではみられ、SPS+ARS群では有意ではないがARS群に比べてCREBリン酸化・CaN活性亢進がみられた。以上の結果から、1)ストレス性精神障害にはストレスによる転写因子CREB活性化に伴う遺伝子発現変動が関与する、2)抗うつ薬の治療効果はCaN活性化によるストレス性CREB活性化の抑制が関与する、3)ストレス脆弱性はストレスによるCREB活性化の著明亢進に伴う遺伝子発現変動が関与する、などが示唆されたと思われる。急性拘束ストレス負荷による、ラット大脳皮質・海馬内CREBリン酸化への影響をimmunoblotを用いて測定したところ、拘束45,90分間で有意なリン酸化亢進を検出した。ストレスによる脆弱性と大脳皮質・海馬内CREBリン酸化の関係を検討したところ、慢性過密飼育ストレスにて体重増加が鈍い群では拘束ストレスによるCREBリン酸化が著明に亢進しており、体重増加に変化のない群でのCREBリン酸化は前者に比して軽度であった。抗うつ薬paroxetin急性投与30分後にて、ラット大脳皮質・海馬内CREBリン酸化も同様に亢進することが分かった。以上の結果は、1)転写因子CREBのリン酸化による活性化が、ストレス刺激や抗うつ薬投与にて引き起こされる、2)これらの処置によってCREBの脱リン酸化を司る酵素calcineurinの発現に、変動は起こらなかった、3)ストレス・抗うつ薬投与によるラット大脳皮質前頭部・海馬でのCREBリン酸化亢進は、脱リン酸化酵素発現低下による結果ではない、などが明らかになったと思われる。慢性抗うつ薬paroxetine(PRX)投与後のラット大脳皮質・海馬内CREBリン酸化への影響をimmunoblotを用いて測定したところ、最終投与30分・24時間後のいずれでも有意なリン酸化亢進はみられなかった。慢性PRX投与後に急性拘束ストレス負荷を行いCREBリン酸化を測定した結果、ストレスによるリン酸化亢進がPRX前投与によって有意に抑制されていた。急性拘束ストレス(15,45,90分間)・PRX投与(急性・慢性)・慢性PRX投与+急性拘束ストレスによる大脳皮質・海馬内

CREB発現の変動も合わせてimmunoblot法で測定したが、いずれの条件下でも発現の有意な変動はみられなかった。急性拘束ストレスによる大脳皮質・海馬内CaN活性(セリン/スレオニンフォスファターゼ活性)ヘの影響の検討から、ストレスによる有意な活性の亢進が明らかとなった。PRX,imipramine急性投与でも大脳皮質・海馬で1h後に有意なCaN活性の亢進が得られ、慢性投与でも同様の結果が得られた。以上の結果は、1)転写因子CREBのリン酸化亢進がストレス刺激やPRX急性投与などの細胞外刺激によって引き起こされるが、慢性PRX投与はこれらの細胞外刺激によるCREBのリン酸化亢進を抑制する、2)急性ストレスによってCaN mRNA発現は、海馬CA1領域で低下する、3)CaN活性はストレス・抗うつ薬投与で亢進し、これは刺激による細胞内カルシウム濃度増大による効果の結果と考えられる、などが明らかになったと思われる。ストレス脆弱ラットモデル:ラットは体重200gの雄性Sprague-Dawleyラットを用い、以下のようなsingle prolonged stress(SPS)を負荷した。SPS paradigmは、2h拘束ストレス・20min水泳ストレス・エタノール痲酔を連続して行う方法である。SPS負荷後1週間まったくハンドリングを行わない条件で飼育し、再度拘束ストレス45minを負荷してCREBリン酸化・CaN活性を計測した。対照群は、正常飼育後に拘束ストレス45min負荷を行ったラット、及び未処置(ストレス負荷がない)ラットである。測定方法:大脳皮質前頭部・海馬のCREB,CREBリン酸化はimmunoblot法で、CaN活性はセリン/スレオニンフォスファターゼ活性を計測した。リン酸化CREB発現の検討:sps群・急性拘束群でのリン酸化CREB発現は、未処置群に比して有意に亢進していた。SPS群・急性拘束群の間での比較では、SPS群で発現が亢進していたが、有意な差ではなかった。3群間でCREB発現には、有意な差はみられなかった。CaN活性の検討:SPS群・急性拘束群でのリン酸化CREB発現は、未処置群に比して有意に亢進していた。以上の結果から、1)ストレス負荷によってCREBリン酸化亢進に伴うCREサイトを持つ遺伝子の発現亢進が引き起こされ、ストレス性精神障害の発症機序となる、2)ストレス脆弱性の形成にはCREBリン酸化の著明亢進に伴う遺伝子発現の障害の関与が示唆されたが、そのメカニズムにCaN活性低下によるリン酸化CREBの脱リン酸化抑制は関与していない、などが明らかになったと思われる。
Rab14とCCN2による小胞輸送がマトリクス形成に及ぼす役割

申請者はこれまでに軟骨分化促進因子CCN2の結合因子として細胞内輸送制御因子Rab14を同定し、各々が骨、軟骨および肺組織で極めて高いレベルで発現していることを示した。本研究ではRab14とCCN2の分子間相互作用が、これらの細胞や組織で果たす役割を解明することを目的とし、これまでに骨細胞の分化や基質産生に及ぼす影響について検証してきた。最終年度にかけては骨細胞のネットワークや組織レベルにおけるカルシウム応答について、Rab14とCCN2との関連を明らかにしてきた。以下に補助事業期間を通じて実施した研究の成果を記載する。1. Rab14とCCN2が骨細胞の成熟過程に与える影響を調べるために、細胞様細胞株であるMLO-Y4細胞の3次元培養系を確立した。培養開始7日目と15日目のMLO-Y4細胞において、両者の遺伝子発現レベルを比較した。その結果、3次元培養7日目と比較して15日目では、Rab14とCcn2の発現は優位に上昇していた。2.骨細胞の成熟過程におけるRab14とCcn2の発現上昇に伴い、どのような因子が変動し、細胞の生理作用に影響を及ぼすかを調べたところ、I型コラーゲンやオステオカルシンの発現が有意上昇していた。さらに、細胞内カルシウム応答に関与するc-Fos、コネキシン43およびパネキシン3が、長期間3次元培養したMLO-Y4細胞で著しく上昇していることを明らかにした。3.ニワトリ胚頭蓋冠の骨細胞に流体剪断応力を負荷したところ、類骨中の幼弱骨細胞と比較して、石灰化骨に囲まれている成熟骨細胞では、細胞内カルシウムイオンの上昇率が有意に高い値を示すことが明らかとなった。以上の結果より、骨細胞の成熟に伴ってRab14とCCN2の発現が亢進し、基質産生を活性化するだけでなく、細胞内カルシウム応答にも影響を及ぼす可能性が示唆された。申請者はこれまでに軟骨分化促進因子CCN2の結合因子として細胞内輸送制御因子Rab14を同定し、各々が骨および肺組織で極めて高い発現を示すことを明らかにした。本研究ではRab14とCCN2の分子間相互作用が、骨および肺組織の基質産生に及ぼす影響を解明することを目的とした。今年度はRab14とCCN2が、骨細胞においてどのような機能を示しているかを検証し、以下の結果を得た。1.骨細胞は骨を構成する細胞の中で最も多く存在する細胞であり、骨組織のリモデリングに深く関与している。そこで、骨細胞の成熟過程におけるRab14とCCN2の影響を調べるために、骨細胞様細胞株であるMLO-Y4細胞をコラーゲンゲル培地中で3次元培養した。MLO-Y4細胞は、培養開始3-7日目で骨組織中の類骨骨細胞と類似した形態的特徴を持つようになり、10日間以降の長期培養で成熟骨細胞と類似した形態的特徴を持つようになった。また、骨細胞マーカーとして成熟骨細胞で高発現するSostと幼若骨細胞で高発現するDmp1の遺伝子発現を定量RT-PCRにより評価したところ、Sostの発現量は3次元培養開始15日目に最も上昇し、Dmp1の発現量は7日目から15日目にかけて、著しく減少することを確認した。2. Rab14とCCN2が骨細胞の成熟過程に与える影響を調べるために、3次元培養開始7日目と15日目のMLO-Y4細胞において、両者の遺伝子発現レベルの変化を定量RT-PCR法により評価した。その結果、3次元培養7日目と比較して15日目では、Rab14とCcn2のmRNAの発現は優位に上昇していた。また、同様にI型コラーゲンやカルシウム結合タンパク質であるオステオカルシンのmRNAの発現も上昇していた。以上の結果より、骨細胞の成熟に伴ってRab14とCCN2の発現が亢進し、基質産生を性化している可能性が示唆された。本研究では骨あるいは肺組織の細胞において、Rab14とCCN2の相互作用がその分化や基質産生に及ぼす影響を明らかにすることを目的としている。本年度は骨組織におけるRab14とCCN2の役割として、骨細胞の成熟、基質産生への影響を明らかにしてきた。今後分子レベルの挙動を解析していく上で、骨細胞の3次元培養系を構築できたことは、大きな成果であった。また、この培養系を用いて、骨細胞の成熟過程におけるRab14とCCN2の発現レベルの上昇を明らかにできた。現在、これらの結果をもとに骨細胞においてRab14とCCN2の発現制御を行うことで、両者の挙動や細胞内のストレス変化の解析を行っていており、進行状況は概ね順調であると言える。本研究ではRab14とCCN2の分子間相互作用が、骨および肺組織の細胞の基質産生に及ぼす影響を解明することを目的としている。昨年度までに骨細胞の成熟過程でRab14とCCN2の発現レベルが上昇することを、骨細胞様細胞株であるMLO-Y4細胞の3次元培養で明らかにしてきた。本年度は骨細胞の成熟過程におけるRab14とCcn2のmRNA発現上昇に伴い、どのような因子が変動し、細胞の生理作用に影響を及ぼすかを調べた。骨組織中の類骨骨細胞と類似した形態的特徴を持つ

3次元培養開始3-7日目のMLO-Y4細胞と比較し、成熟骨細胞様の長い突起を持つ15日間長期培養した細胞では、I型コラーゲンやオステオカルシンのmRNAの発現が有意上昇していた。さらに、細胞内カルシウム応答に関与するc-Fos、コネキシン43およびパネキシン3のmRNAが、長期間3次元培養したMLO-Y4細胞で著しく上昇していることを明らかにした。また、ニワトリ胚頭蓋冠の骨細胞に流体剪断応力を負荷したところ、類骨中の幼弱骨細胞と比較して、石灰化骨に囲まれている成熟骨細胞では、細胞内カルシウムイオンの上昇率が有意に高い値を示すことが明らかとなった。これらの結果から、骨細胞の成熟に伴ってRab14とCCN2の発現が亢進し、基質産生を活性化するだけでなく、細胞内カルシウム応答にも影響を及ぼす可能性が示唆された。本研究ではRab14とCCN2の相互作用が、骨あるいは肺組織の細胞に対して、どのような生理作用を及ぼすかを明らかにすることを目的としている。骨細胞の成熟に伴ってRab14とCCN2の発現が上昇し、基質産生を促進することをこれまでに示してきたが、本年度はこの過程でカルシウムイオンの応答が亢進されることを明らかにした。特に幼若骨細胞から成熟骨細胞に分化する過程で、Rab14とCCN2と同様にパネキシン3などが発現上昇し、成熟骨細胞でカルシウム応答が促進することを示した結果については国際誌に投稿し掲載された。一方で、本年度予定していた骨細胞の小胞体ストレスや肺組織の細胞におけるRab14とCCN2の影響についての検証、また動物実験による骨や肺組織の形成や疾患へ与える影響の解明については遅れている。現在、これらの細胞においてRab14とCCN2の発現制御を行うことで、両者の挙動や細胞内のストレス変化の解析を行っていており、これまで結果との関連性を見出し、今後報告していきたいと考えている。申請者はこれまでに軟骨分化促進因子CCN2の結合因子として細胞内輸送制御因子Rab14を同定し、各々が骨、軟骨および肺組織で極めて高いレベルで発現していることを示した。本研究ではRab14とCCN2の分子間相互作用が、これらの細胞や組織で果たす役割を解明することを目的とし、これまでに骨細胞の分化や基質産生に及ぼす影響について検証してきた。最終年度にかけては骨細胞のネットワークや組織レベルにおけるカルシウム応答について、Rab14とCCN2との関連を明らかにしてきた。以下に補助事業期間を通じて実施した研究の成果を記載する。1. Rab14とCCN2が骨細胞の成熟過程に与える影響を調べるために、細胞様細胞株であるMLO-Y4細胞の3次元培養系を確立した。培養開始7日目と15日目のMLO-Y4細胞において、両者の遺伝子発現レベルを比較した。その結果、3次元培養7日目と比較して15日目では、Rab14とCcn2の発現は優位に上昇していた。2.骨細胞の成熟過程におけるRab14とCcn2の発現上昇に伴い、どのような因子が変動し、細胞の生理作用に影響を及ぼすかを調べたところ、I型コラーゲンやオステオカルシンの発現が有意上昇していた。さらに、細胞内カルシウム応答に関与するc-Fos、コネキシン43およびパネキシン3が、長期間3次元培養したMLO-Y4細胞で著しく上昇していることを明らかにした。3.ニワトリ胚頭蓋冠の骨細胞に流体剪断応力を負荷したところ、類骨中の幼弱骨細胞と比較して、石灰化骨に囲まれている成熟骨細胞では、細胞内カルシウムイオンの上昇率が有意に高い値を示すことが明らかとなった。