hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
沿岸域自生植物による屋上緑化およびヒートアイランド緩和技術の開発

島尻マージ(暗赤色土、石灰質土壌)のゲッキツとソテツが生育する土壌に蓄積する腐植物質は石灰岩由来のカルシウムにより表面が覆われていることが考えられ、地上部のリターの影響を受けて蓄積した腐植物質の性質が異なることが示された。那覇市では屋上緑化の補助を行っているが、屋上全面緑化の費用は高額でなかなか緑化が進まない現状がある。比較的安価で容易に実行できる屋上緑化手法としてプランターの利用が考えられその気象緩和効果を検証した。総合的には全面芝張りが最大の気象緩和効果を発揮したが、土のみでもある程度の効果があることが確認された。プランター緑化であっても芝張りとの有意差が認められない場合もあり、植生の形態や密度に配慮すればプランターによる簡易で安価かつ効果的な屋上緑化が期待できることが示唆された。景観保全に関する評価実験の結果、緑の量や田舎的、沖縄的、やすらぎ等が重要視されるのではないかと推察された。自生する数種の芝植物の生育特性から、芝草の高温期(夏季)における成長(乾物生産速度)はいずれも旺盛であったが、草高の伸長速度はコウライシバ、パスパラムは比較的緩やかな生育を示した。低温期はノシバやパスパラムのように休眠状態となる草種と、コウライシバ、コウシュンシバ、ツルメヒシバのように、ある程度の生育を維持する草種とに分かれた。景観形成から、冬季においても生育を維持するコウライシバなどが緑度を保っため有効であることが考えられた。屋上緑化は今後とも、植物材料種の選択、その生態生理的性質、基盤土壌の適応性、育種、季節性、景観、人の感覚性などにいたる総合的な実験・研究が望まれる。
脊椎動物の視細胞に極めて高い光感受性をもたらした構造・機能分子への新規アプローチ

ヒトを含む脊椎動物は桿体・錐体という2種類の視細胞を備え、幅広い光強度の背景における視覚を獲得している。桿体・錐体の光応答特性の大きな差異を生み出す分子基盤に迫るため、両者の大きな違いである「視細胞の機能と形態」に着目し、ゼブラフィッシュを用いてその生理的役割を解明することを目指した。遺伝子改変技術を用いて機能欠損個体を作製し、転写因子Nr2e3が幅広い脊椎動物種において桿体の成熟に必要であることを見出した。さらに、この桿体が消失する個体を用いて網羅的な遺伝子発現解析を行い、桿体特異的に発現する遺伝子を絞り込み、視細胞のユニークな形態形成機構に寄与する候補遺伝子の機能解析を進めている。脊椎動物の視細胞には桿体と錐体の二種類が存在し、錐体は発現する光受容分子(オプシン)の種類によってさらに四種類のサブタイプに分類される。これらの錐体オプシンのうち緑オプシンと青オプシンの遺伝子は哺乳類では失われているため、それらの発現制御機構の解析は遅れ、謎に包まれていた。そこで申請者は、先行研究で独自に同定した7つの錐体特異的転写因子(未発表)に対して、各機能を欠損したゼブラフィッシュ系統をTALENを用いて作製した。これらの変異体における光受容分子の発現解析を行った結果、sixファミリーに属する転写因子six7の変異体において緑オプシンの発現がほぼ消失することを見出した。また、哺乳類においては桿体の成熟に関わることが知られている転写因子nr2e3の変異ゼブラフィッシュ系統を作製したところ、桿体特異的な遺伝子の発現が減少することを見出した。このnr2e3変異体は桿体の外節形成機構の解析に供する遺伝子の絞り込みに有用であると考えられた。一方、視細胞の形態形成機構に迫るために桿体外節を可視化するツールとして、桿体光受容分子ロドプシンおよび桿体外節の円板膜構成因子であるペリフェリン2を選定し、それらと蛍光タンパク質との融合蛋白質を発現するレポーターコンストラクトを作製した。これと並行して、桿体特異的遺伝子あるいは桿体・錐体・松果体細胞という繊毛型光受容細胞に共通して強く発現する遺伝子のノックダウンコンストラクトを作成すると共に、そのN末端に標識タグを付加した強制発現コンストラクトの作製を進めた。現在、これらコンストラクトをマウス網膜に導入する電気穿孔法を試み、候補遺伝子の機能解析実験系を構築中である。また、全ての繊毛型光受容細胞に共通して強く発現する遺伝子群に着目し、その遺伝子変異ゼブラフィッシュ系統の作製に着手し、現在までに二つの遺伝子に対する変異系統を樹立した。脊椎動物の視細胞には桿体と錐体の二種類が存在する。桿体の分化・成熟機構については哺乳類(主にマウス)において解析が進んでいるが、夜行性マウスにおいて提唱された機構が脊椎動物において広く保存されているかは不明である。そこで本研究ではマウスにおいて桿体の成熟に関わることが知られている転写因子nr2e3に着目し、TALENを用いて変異ゼブラフィッシュ系統を作製した。その結果、nr2e3変異体では桿体が成熟せずに細胞死を起こすことを見出した。また、ゼブラフィッシュの松果体にもnr2e3が発現するが、nr2e3変異体では松果体においても桿体型の光シグナリング遺伝子の発現が消失することが分かった。nr2e3は幅広い脊椎動物種において桿体の成熟に必要であり、また、松果体と網膜という異なる組織の光受容細胞において桿体型の光シグナリング遺伝子が適切に発現するために不可欠な共通因子であると考えられた。一方、桿体に特徴的な細胞形態を生み出す分子機構に迫るために、桿体特異的に発現する遺伝子に着目している。私共はこれまで、マイクロアレイ解析により錐体と比較して桿体に高発現する遺伝子を同定している。本研究では、桿体を欠損したnr2e3変異体を用いてRNA-seq解析を行うことにより、野生型と比較してnr2e3変異体の眼球において有意に発現低下する遺伝子、つまり桿体特異的に発現する遺伝子を絞り込んだ。さらにマイクロアレイ解析によって同定された桿体に高発現する遺伝子との共通部分を抽出し、約60個の桿体特異的遺伝子を得た。これらの中で桿体においてまだ機能が解析されていない遺伝子について視細胞変性マウスの網膜を用いた遺伝子発現解析を行い、視細胞変性マウスにおいて顕著に発現が低下する遺伝子、つまりマウス網膜においても視細胞に特に強く発現する遺伝子を同定した。脊椎動物の視細胞には桿体と錐体の二種類が存在し、錐体は発現する光受容分子であるオプシンの種類によってさらに四種類のサブタイプに分類される。なかでも真骨魚類や霊長類においては、遺伝子重複により赤オプシンが複数存在することが知られている。これら倍加した赤オプシン遺伝子はそれぞれ異なった光波長感受性を備え、赤緑の色弁別能を向上させている。倍加した錐体オプシンが別々の視細胞に発現することは高い色弁別能のために重要であるが、その制御メカニズムは未知である。私共はこれまでに、sixファミリーに属する転写因子six7が緑オプシンの発現制御に必須であることを見出した。本年度さらに成魚における遺伝子発現解析を行ったところ、six7変異体において2種類存在する赤オプシン遺伝子のうち一方(lws1)の発現が上昇し、もう一方(lws2)の発現が消失することを見出した。

six7は倍加した赤オプシン遺伝子の発現制御にも重要な因子であると考えられる。今後six7の作用機序に迫り、倍加した錐体オプシン遺伝子の発現制御メカニズムの解明が期待できる。一方、視細胞の形態形成機構に迫るために、桿体に特異的に発現する遺伝子の絞り込みを行った。桿体を欠損したnr2e3変異体を用いてRNA-seq解析を行い、桿体特異的に発現する遺伝子を絞り込んだ。nr2e3も含め、視細胞の分化・成熟に必須な転写因子や光シグナリング分子の遺伝子発現量は日内変動する。本年度、桿体特異的に発現する候補遺伝子の日内変動を調べたところ、細胞小器官の輸送関連因子の一部に明瞭な日内変動が存在することが分かり、視細胞の機能に対する重要性が示唆された。さらにCRISPR/Cas9システムを用いてこの候補遺伝子への変異導入に成功した。今後、この遺伝子の機能欠損個体の解析を進めることにより、視細胞のユニークな形態形成機構に迫ることができると考えている。ヒトを含む脊椎動物は桿体・錐体という2種類の視細胞を備え、幅広い光強度の背景における視覚を獲得している。桿体・錐体の光応答特性の大きな差異を生み出す分子基盤に迫るため、両者の大きな違いである「視細胞の機能と形態」に着目し、ゼブラフィッシュを用いてその生理的役割を解明することを目指した。遺伝子改変技術を用いて機能欠損個体を作製し、転写因子Nr2e3が幅広い脊椎動物種において桿体の成熟に必要であることを見出した。さらに、この桿体が消失する個体を用いて網羅的な遺伝子発現解析を行い、桿体特異的に発現する遺伝子を絞り込み、視細胞のユニークな形態形成機構に寄与する候補遺伝子の機能解析を進めている。ゼブラフィッシュnr2e3変異体の解析から、nr2e3が網膜と松果体という異なる二つの光受容組織において桿体型の光シグナリング遺伝子の発現に関わることを見出した。並行して、nr2e3ノックアウトゼブラフィッシュは桿体のみを失うことを見出したため、nr2e3変異体を用いたRNA-seq解析により桿体特異的に発現する遺伝子を絞り込むことができた。桿体の細胞形態形成に関わる候補遺伝子の機能解析はやや遅れているが、光受容細胞における遺伝子発現の調節機構について新たな知見を得ることができた。生物学前年度に引き続き、視細胞の形態形成における候補遺伝子の機能解析を進める。候補遺伝子がかなり少数に絞られたため、これらの遺伝子について当初は計画していなかったCRISPR/Casシステムを用いたノックアウトマウスの作製も視野に入れる。並行して、前年度までに樹立した全ての光受容細胞タイプに共通して高発現する遺伝子の変異ゼブラフィッシュ系統の解析を進める。ゼブラフィッシュを用いた錐体オプシンの発現制御機構の解析において予想以上の進展が見られ、緑オプシンの発現制御に関わる転写因子を同定することに成功した。また、視細胞の形態形成機構に関する解析については、必要なツールの調製を現在までに完了し、候補遺伝子の機能解析を精力的に進めているところである。繊毛型の光受容細胞に共通して強く発現する遺伝子の変異ゼブラフィッシュ系統も複数系統を樹立しており、交付申請書の実施計画に記載した内容を順調に達成することができた。今年度はすでに解析済のマイクロアレイ結果をもとに解析対象とする遺伝子を決定し、電気穿孔法によるマウス網膜への遺伝子導入実験に着手した。
ob遺伝子産物(レプチン)の細胞内情報伝達機構の解明

糖尿病、高血圧、高脂血症、動脈硬化症、虚血性心疾患、一部の悪性腫瘍などの誘因および増悪因子として肥満は、欧米のみならずわが国においても近年ますます重要な問題になってきている。遺伝性肥満マウスの一種であるob/obマウスの原因遺伝子としてポジショナルクローニングの手法で同定されたob遺伝子産物であるレプチンは、脂肪組織で特異的に発現、脂肪細胞から循環血中にホルモンとして放出され、中枢神経系とくに視床下部に作用し飽食因子としての働きをもつことがあきらかになった。我々はヒト腎癌細胞より樹立されたACHN細胞において、レプチンに対し濃度および時間依存性に数種類の細胞内蛋白のチロシンリン酸化を認め、そのなかにSTAT1が含まれることを報告した(Biochem.Biophys.Res.Commun.228,859,1996)。またマウス未分化中胚葉由来細胞であるC3H10Tl/2細胞がレプチンによってMAPKを介して増殖することを報告してきた(J.Biol.Chem.272,12897,1997)。レプチンは前述のような作用だけでなく、飢餓時の内分泌系を修飾する重要な作用をもつことが最近明らかにされつつある。また肥満においては成長ホルモン(GH)分泌が低下していることが知られている。そこで今回下垂体に対するレプチンの直接作用を明らかにする目的で、ラット下垂体細胞初代培養系を用いて、レプチンによるGH分泌への影響を調べた。まずレプチンのGH分泌に対する直接の効果を調べたところ、生理的濃度では影響を及ぼさなかったが、20μg/mlの濃度でGH分泌を増加させた。次にGH放出ホルモン(GHRH)によるGH分泌に対する影響を調べたところ、200ng/mlのレプチン存在下でGHRHによるGH分泌に対する増強効果を認めた。この結果はレプチンが下垂体に対してGH分泌を直接修飾している可能性を示唆している。生理的な状態におけるレプチンの細胞内情報伝達機構について調べる目的で、私たちはレプチンに対する細胞内蛋白のチロシンリン酸化を指標にする方法で、各種種培養細胞株をスクリーニングした。数多くの細胞をスクリーニングした結果、幾つかの培養細胞系でレプチンに対する反応性が存在することを見出した。この方法は細胞内情報伝達機構について調べる意味においては、きわめて有用であった。何故なら、一般的に行われていたレプチン受容体の発現の有無によるスクリーニングでは、受容体の存在は確認できても、レプチン受容体にはいくつかのアイソフォームが存在し、細胞内ドメインが短い受容体が存在しても有効なシグナルを伝えられない可能性があることから、必ずしもレプチンに対する反応するとは限らないことが1点と、チロシンリン酸化された蛋白質の分子量が推定可能なことから、どのような細胞内の分子が関与しているのかを同じ手法で検討することが可能であるという点である。実際我々は、ヒト腎癌細胞より樹立されたACHN細胞において、レプチンに対し濃度および時間依存性に数種類の細胞内蛋白のチロシンリン酸化を認め、そのなかにSTAT1が含まれることを報告した。これは再構成系ではなく自然界に存在する培養細胞系におけるレプチンの細胞内情報伝達機構に関する世界で初めての報告である(BBRC;228:859(1996))。またマウス未分化繊維芽細胞由来の10T1/2細胞においては、レプチンによってMAPK依存性に細胞増殖が引き起こされることを明らかにした(JBC;272:12897(1997))。再構成の実験系ではレプチン受容体とMAPKの関連は示唆されたが、自然の状態でのレプチンと細胞増殖および、MAPKの関連を証明した初めての報告となった。

次にGH放出ホルモン(GHRH)によるGH分泌に対する影響を調べたところ、200ng/mlのレプチン存在下でGHRHによるGH分泌に対する増強効果を認めた。この結果はレプチンが下垂体に対してGH分泌を直接修飾している可能性を示唆している。
結び目群の表現と量子不変量の漸近挙動

結び目の量子不変量の漸近挙動を,その結び目の補空間からリー環への表現に付随した位相不変量を用いて表すべく研究を行なった.今年度は,8の字結び目のcable結び目のN次元色付きJones多項式の漸近挙動を詳細に調べた.特に,米国テキサス大学のA. Tran氏との共同研究により,色付きJones多項式にexp(2πi/N)を代入した量の,Nが無限に大きくなる時の漸近挙動の位相的な意味づけを考察した.漸近挙動には,8の字結び目の体積のみならずcableに応じて符号が現れる.また,結び目補空間のReidemeister torsionと思しき量も現れることがわかった.一方,これらの量の位相的な意味づけとして,結び目補空間の基本群からリー群SL(2;C)への表現に対応したChern-Simons不変量とReidemeister torsionの計算を進めており,これらの不変量と上述の漸近挙動の関係を模索している.8の字結び目のcable結び目の補空間には非圧縮トーラスが埋め込まれているため,基本群のみならずChern-Simons不変量やReidemeister torsionといった不変量のふるまいは複雑であり,よく知られていない部分が多い.また,色付きJones多項式にexp((2πi+u)/N)を代入した値(uは絶対値の小さな複素数)の漸近挙動についても同様の考察を続けている.8の字結び目のcable結び目は,非自明なtorus分解を持つ結び目であり,本研究は体積予想とその一般化の解決に向けて新たな試みである.本研究では,色付きJones多項式の漸近挙動という解析的な研究と,その意味付けという位相的な研究が必要である.それに加えて,計算機を使った具体的な数値計算も必要であり,新たな結果を得るには時間がかかる.本年度は具体例に関して最終的な結果が得られたのでおおむね順調と判断した.まず,本年度に得られた結果を論文にまとめる.その後,色付きJones多項式にexp((2πi+u)/N)を代入したときの漸近挙動について考察する.結び目の量子不変量の漸近挙動を,その結び目の補空間の基本群からリー環への表現に付随した位相不変量を用いて表すべく研究を行なった.今年は特に,8の字結び目(補空間に双曲構造が入るもっとも簡単な結び目)とtorus結び目のcable(補空間に双曲構造が全く入らない結び目)の,N次元色付きJones多項式(リー群SU(2)のN次元既約表現に対応)のリー環SL(2;C)への表現に関して,具体的な計算を行なった.8の字結び目に関しては,これまで,N次元色付きJones多項式の変数に1の冪根exp(2πi/N)を代入してN→∞にしたとき,結び目補空間の双曲体積とReidemeister torsionが得られることが知られていた(体積予想).また,2πiを複素変数uを用いて少し動かしたときも,uが定める表現に付随した双曲構造により定まるChern-SimonsとReidemeister torsionで漸近挙動が記述できることがわかっていた.torus結び目のcableに関しては,逆にuを動かした場合に同様の記述は知られていた.今年度は,米国テキサス大学のA. Tran氏との共同研究により,8の字結び目については,上述のuの範囲をこれまでに知られていたものより広げることができた.また,torus結び目のcableに対しては,u=0の場合の漸近挙動に関する研究を進めた.ともに,これまでに知られていた結果を拡張するものであり,体積予想の一般化に向けて有益な知見が得られた.8の字結び目については,A. Tran氏との共同研究ができたおかげで,当初の想定以上の結果を出すことができた.また,torus結び目のcableについては,漸近挙動の位相的な意味を究明するには至らなかった.以上のことを考えると,本研究はおおむね順調に進展していると考えられる.結び目の量子不変量の漸近挙動を,その結び目の補空間からリー環への表現に付随した位相不変量を用いて表すべく研究を行なった.今年度は,8の字結び目のcable結び目のN次元色付きJones多項式の漸近挙動を詳細に調べた.特に,米国テキサス大学のA. Tran氏との共同研究により,色付きJones多項式にexp(2πi/N)を代入した量の,Nが無限に大きくなる時の漸近挙動の位相的な意味づけを考察した.漸近挙動には,8の字結び目の体積のみならずcableに応じて符号が現れる.また,結び目補空間のReidemeister torsionと思しき量も現れることがわかった.一方,これらの量の位相的な意味づけとして,結び目補空間の基本群からリー群SL(2;C)への表現に対応したChern-Simons不変量とReidemeister torsionの計算を進めており,これらの不変量と上述の漸近挙動の関係を模索している.8の字結び目のcable結び目の補空間には非圧縮トーラスが埋め込まれているため,基本群のみならずChern-Simons不変量やReidemeister torsionといった不変量のふるまいは複雑であり,よく知られていない部分が多い.また,色付きJones多項式にexp((2πi+u)/N)を代入した値(uは絶対値の小さな複素数)の漸近挙動についても同様の考察を続けている.8の字結び目のcable結び目は,非自明なtorus分解を持つ結び目であり,本研究は体積予想とその一般化の解決に向けて新たな試みである.本研究では,色付きJones多項式の漸近挙動という解析的な研究と,その意味付けという位相的な研究が必要である.

それに加えて,計算機を使った具体的な数値計算も必要であり,新たな結果を得るには時間がかかる.本年度は具体例に関して最終的な結果が得られたのでおおむね順調と判断した.8の字結び目とtorus結び目のcableに関しては,従来の研究方針を続ける.それ以外の結び目について,特に8の字結び目のcableの色付きJones多項式に関する研究を始めたいと考えている.これにより,体積予想とその一般化に関して新たな知見が得られると考える.まず,本年度に得られた結果を論文にまとめる.その後,色付きJones多項式にexp((2πi+u)/N)を代入したときの漸近挙動について考察する.ほぼ計画通りに実施されてきたため残金は少額であり次年度の助成金と併せて効率的に使用するため.ほぼ計画通りに実施されてきたため残金は少額であり次年度の助成金と併せて効率的に使用するため.
高反応性プラズマ流の情報化による知的な電磁場制御

本研究では、混合気体による高反応性プラズマ流や高融点金属微粒子を分散させた分散性プラズマジェットに関して、気体の混合および微粒子の分散、さらには固体壁面とプラズマ流の干渉を情報化した知的な電磁場制御を目的として理論および実験的研究を行った。得られた結果を要約すると、以下のようになる。1.大気圧下の高周波誘導アルゴンプラズマに二次ガスとしてヘリウムを注入した場合、熱非平衡性を考慮して、誘導電磁場効果やプラズマ流の熱流体力学特性およびプラズマパラメータに関する解析法を提示した。数値シミュレーションにより、プラズマ流を高機能化するためには、ヘリウム注入位置が重要で、ヘリウムの拡散特性に対応して電子密度や電子温度が著しく変化することが明らかにされた。2.減圧下でバイアスした平板に沿うプラズマ境界層内の重粒子温度やプラズマパラメータの磁場制御性能を可視化法や探針法により評価した。特に、磁場下で負のバイアスの場合、プラズマ境界層内の電子の輸送係数が促進されることが明らかにされた。3.基板に衝突する超音速プラズマジェットに金属微粒子を注入した場合についての新たな解析法を提示した。数値シミュレーションにより、粒子径や粒子注入ノズル角、粒子注入速度および高周波誘導電磁場による微粒子速度や分散状態、相変化状態を明らかにした。4.プラズマ溶射プロセスで高品質成膜のためにセンシング、モニタリングによる最適化や知的制御法の新たな概念を提唱した。5.磁気ダクト内の非平衡アルゴンプラズマジェットを高機能化するために、外部磁場印加およびヘリウム注入による熱流体力学特性やプラズマパラメータへの単独あるいは相乗効果を明らかにする新たな解析法を提示した。6.非平衡アルゴンプラズマジェットにヘリウムや反応性ガスである窒素を混合した場合、熱流体力学特性、濃度場、プラズマパラメータおよび輸送係数の促進効果と磁場制御性能を可視化と対応させて実験的に明らかにした。本研究では,混合気体による高反応性プラズマ流とプラズマ境界層およびバイアス壁面との干渉効果を情報化し,知的な電磁場制御の理論および実験的研究を行った。得られた結果を要約すると以下のようになる。1.大気圧下の高周波誘導アルゴンプラズマに二次ガスとしてヘリウムを注入した場合,熱非平衡性を考慮して,誘導電磁場効果やプラズマ流の熱流体力学的特性およびプラズマパラメータに関する解析法を提示した。数値シュミレーションにより,プラズマ流を高機能化するためには,ヘリウム注入位置が重要で,ヘリウムの拡散特性に対応して電子密度や電子温度が著しく変化することが明らかにされた。特に,磁場下で負のバイアスの場合,プラズマ境界層内の電子の輸送係数が促進されることが明らかにされた。3.磁場下で管内アルゴンプラズマジェットに高機能化を目的として,ヘリウムと窒素を混合した時のガス温度とプラズマパラメータの変化を可視下情報と対応させ実験的に明らかにした。重粒子温度よりも電子温度や電子密度が混合により著しく変化し,プラズマパラメータは,ヘリウム,窒素混合の順に減少し,磁場印加により急増することが明らかになった。本研究では、混合気体による高反応性プラズマ流や高融点金属微粒子を分散させた分散性プラズマジェットに関して、気体の混合および微粒子の分散とプラズマ流の干渉を情報化して、知的な電磁場制御を目的として理論および実験的研究を行った。1.基板に衝突する超音速プラズマジェットに金属微粒子を注入した場合についての新たな解析法を提示した。数値シミュレーションにより、粒子径や粒子注入ノズル角、粒子注入速度および高周波誘導電場による微粒子速度や分散状態、相変化状態を明らかにした。

2.プラズマ溶射プロセスで高品質成膜のためにセンシング、モニタリングによる最適化や知的制御法の新たな概念を提唱した。3.磁気ダクト内の非平衡アルゴンプラズマジェットを高機能化するために、外部磁場印加およびヘリウム注入による熱流体力学的特性やプラズマパラメータへの単独、あるいは相乗効果を明らかにする新たな解析法を提示した。4.非平衡アルゴンプラズマジェットにヘリウムや反応性ガスである窒素を混合した場合、熱流体力学特性、濃度場、プラズマパラメータおよび輸送係数の促進効果と磁場制御性能を可視化と対応させて実験的に明らかにした。
メモリスタ技術を用いた組込み用低電力ニューラルネットワーク・アーキテクチャの研究

本研究は、メモリスタを用いた組込み用低電力ニューラルネットワークの基盤技術の確立を目的とする。本研究では、1メモリスタ技術を用いた組込み用低電力ニューラルネットワーク・アーキテクチャ、2提案アーキテクチャに適した学習手法・学習結果格納方法、3ノーマリーオフコンピューティング技術と同時発火抑制技術による低電力化技術について検討を行う。さらに、13の技術を組み合わせた統合評価環境を構築し、その効果を検証する予定である。平成30年度の研究実績は以下の通りである。1メモリスタ技術を用いた組込み用低電力ニューラルネットワーク・アーキテクチャ検討:ニューラルネットワークのメモリスタ回路への実装に際して、メモリ利用効率を低下させないニューラルネットワークのコンパクション技術について検討した。2学習機構:3層ニューラルネットワークを構築し、手書き文字認識データベースMNISTを用いて学習させ、学習済ネットワークが持つ重み情報の分布特徴を調べ、重み情報を省略した場合の認識率変動をシミュレーションにより評価した。今回用いた省略手法を適用することで、認識率への影響を抑えながら大幅な演算回数削減が可能であることをシミュレーションで確認した。3低電力化機構:一般的に、シナプスアレイ中のすべてのシナプス結合は同時に動作する。この数10Aオーダーとなりうるピーク電流と微細化に伴うスタンバイ電流の増大は、組込み用途およびバッテリー駆動システムにおいて誤動作や電池寿命の短縮を引き起こす。メモリスタを用いた場合は、電源ON/OFFに伴う学習情報の退避・リロードが不要になることから、時間的・空間的細粒度電源ON/OFF制御を行うノーマリーオフコンピューティング技術導入により低電力化を図ることとし、重み情報に注目した空間的細粒度電源制御方式について検討した。1メモリスタ技術を用いた組込み用低電力ニューラルネットワーク・アーキテクチャ検討:メモリスタ方式の場合、固定された規模の大きい粒度でのメモリアレイに展開するために、ニューラルネットワークをコンパクションした場合、論理回路で構成するモデルに比べ、メモリスタの利用効率が下がってしまう。これを回避する方式として、ニューラルネットワーク入力データに対して前処理等を施して予めネットワーク規模を小さくすることで、コンパクション後のメモリスタの利用効率低下を最小限にする方式を検討した。2学習機構:リアルタイム学習機能の実装について、汎化学習済ネットワークブロックと小規模なカスタマイズ専用ネットワークを最終層で結合させる構成をベースとして、リアルタイム学習で重みを更新する部分を限定する方式検討を行った。3低電力化機構:3層ニューラルネットワークモデルをChainerを用いて作成し、MNISTデータを使い誤差伝搬学習を行わせた。学習後、重み係数精度を変化させた場合の認識率への影響を調べた結果、重み値の約80%を0値化しても認識率低下が5%程度で収まるとの知見が得られた。本知見は、実装すべきネットワーク規模の大幅な削減可能性を示唆するものであり、組み込み応用に非常に有効は技術となりうるものであり、当初計画通りの成果である。4統合評価:本研究で考案するメモリスタ技術を用いた組込み用ニューラルネットワーク・アーキテクチャ、低電力化技術と学習機構を検証するために、統合評価のための対象アプリケーション検討を行った。本統合評価環境は、FPGAボード及びシミュレーションを用いて模擬システムを構築し、提案技術の原理試作・評価を行うことを目標とする。R1年度における本研究課題の推進方策は以下の通りである。1メモリスタ技術を用いた組込み用低電力ニューラルネットワーク・アーキテクチャ検討:R1年度は、学習結果情報であるシナプス結合ごとの結合重み情報を従来のようにデジタル値で保持せずにメモリスタの抵抗値として書き込み/保持する回路を検討し、シミュレーションにより基本ネットワークでの動作を検証する。なお、メモリスタ素子情報の入手ができない場合は、他の不揮発素子情報で代替して当初予定していた技術検討を進める。2学習機構:R1年度は、メモリスタが持つ抵抗値分解能を超える用途に同一メモリアレイで対応できるように、精度拡張方式の方式検討を引き続き実施する。また、リアルタイム学習機能の実装方式についてもエッジコンピューティングに適した実装方式を検討する。3低電力化機構:R1年度には、細粒度電源ON/OFFを効果的に行う手法として、学習結果であるSynapse重み情報を参照する方式を改良する。注目するニューロンの発火に対する個々のシナプス結合寄与度に注目する方式の効率よい実装方式について検討する。提案する低電力化技術はH31年度にシミュレーション/模擬評価ボードを使い動作検証を行う。4統合評価:本研究で考案するメモリスタ技術を用いた組込み用ニューラルネットワーク・アーキテクチャ、低電力化技術と学習機構を検証するために、R1年度に統合評価環境を用いた評価を行い、技術改良を実施し、研究の完成度を高める予定である。本研究では、1メモリスタ技術を用いた組込み用低電力ニューラルネットワーク・アーキテクチャ、2提案アーキテクチャに適した学習手法・学習結果格納方法、3ノーマリーオフコンピューティング技術と同時発火抑制技術による低電力化技術、について検討を行う。平成29年度の研究実績は以下の通りである。1メモリスタ技術を用いた組込み用低電力ニューラルネットワーク・アーキテクチャ検討:メモリスタ技術の調査を行い、ニューラルネットワーク・アーキテクチャの基本方式検討と回路仕様検討を行った。不揮発素子を用いたニューラルネットワーク・アーキテクチャは、低電力化要求の厳しいエッジコンピューティングへの実用化展開に大きく寄与する技術と考える。2学習機構:重み情報を保持するメモリスタ素子特性による認識精度への影響をシミュレーションにより評価した。

また、メモリスタ・シナプスアレイ中の任意メモリセルに選択的に任意の重み係数を所望の抵抗値として設定する書き込み制御方式を検討した。本技術は、将来的にはリアルタイム学習の実現にも寄与する技術である。3低電力化機構:一般的に、シナプスアレイ中のすべてのシナプス結合は同時に動作する。この数10Aオーダーとなりうるピーク電流と微細化に伴うスタンバイ電流の増大は、組込み用途およびバッテリー駆動システムにおいて誤動作や電池寿命の短縮を引き起こす。メモリスタを用いた場合は、電源ON/OFFに伴う学習情報の退避・リロードが不要になることから、時間的・空間的細粒度電源ON/OFF制御を行うノーマリーオフコンピューティング技術導入により低電力化を図ることとし、空間的細粒度電源制御方式について検討した。平成29年度の研究実績は以下の通りである。1メモリスタ技術を用いた組込み用低電力ニューラルネットワーク・アーキテクチャ検討:エッジコンピューティングとしてアプリケーションを想定し、求められる機能の洗い出しを完了した。メモリスタ素子に関する詳細なデバイス情報入手が遅れており、回路レベルからの検討が遅れている。2学習機構:不揮発素子アレイへの書き込み処理シーケンスを検討し、当初計画通りの成果を得た。3低電力化機構:3層ニューラルネットワークモデルをChainerを用いて作成し、MNISTデータを使い誤差伝搬学習を行わせた。学習後、各シナプス結合の重み係数の空間的・数値的分布を調査した。また、重み係数精度を変化させた場合の認識率への影響を調べた。これにより得られた知見は、細粒度電源制御によるノーマリーオフコンピューティング技術導入による低電力化手法確立の基礎情報となるものであり、当初計画通りの成果である。本研究は、メモリスタを用いた組込み用低電力ニューラルネットワークの基盤技術の確立を目的とする。本研究では、1メモリスタ技術を用いた組込み用低電力ニューラルネットワーク・アーキテクチャ、2提案アーキテクチャに適した学習手法・学習結果格納方法、3ノーマリーオフコンピューティング技術と同時発火抑制技術による低電力化技術について検討を行う。さらに、13の技術を組み合わせた統合評価環境を構築し、その効果を検証する予定である。平成30年度の研究実績は以下の通りである。1メモリスタ技術を用いた組込み用低電力ニューラルネットワーク・アーキテクチャ検討
活性化型・抑制型核内受容体による胎仔ライディッヒ細胞の分化機構

核内受容体型転写因子Ad4BPは精巣ライディッヒ細胞の分化に必須である。我々はこれまで本因子が解糖系遺伝子を一斉に制御することを明らかにした。この結果より、Ad4BPによる細胞内の代謝の活性化がライディッヒ細胞の分化に必要であると推測した。一方、エネルギー代謝を抑制する転写因子COUP-TFIIは胎仔型ライディッヒ前駆細胞に発現する。そこで、Ad4BPとCOUP-TFIIに着目し、胎仔型ライディッヒ細胞の分化機構を明らかにする。当初ChIP-seqによってCOUP-TFIIの標的遺伝子を同定する予定であった。胎仔精巣から得られるライディッヒ細胞が少数であることから、少数細胞に適応可能なChIP-seqを導入したが、バックグラウンドが高く、この方法では信頼できる結果を得ることができなかった。現在、新たに開発されたCTU&RUN法を導入し、予備実験を行なっている。培養細胞を用いたChIP-seqからは、Ad4BPが解糖系に加え、コレステロール合成系遺伝子の制御を行なっているとの結果を得た。一方、精巣再構築系では胎仔型ライディッヒ前駆細胞をライディッヒ細胞へと分化するが、この細胞集団の全ての細胞がライディッヒ細胞へ分化する訳ではない。つまりこの集団は前駆細胞が含むヘテロな細胞種から構成されていると推測された。そこで、この細胞集団の約400個の細胞より1細胞トランスクリプトームを取得し、前駆細胞と思われる細胞集団の特定、ならびにその細胞集団に発現する遺伝子を得ることができた。この遺伝子の機能には不明の点が多いが、この遺伝子をノックダウンするとライディッヒ細胞への分化が抑制される。現在、この遺伝子がライディッヒ細胞の分化を活性化するヘッジホックシグナルの下流に位置する結果を得ており、この遺伝子の機能に着目しつつ、胎仔型ライディッヒ細胞の理解に向け研究を継続している。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。精巣ライディッヒ細胞は男性ホルモンの産生を通じ、個体のオス化ならびにオス個体の生殖能の誘導と維持に必須の役割を果たす。核内受容体型転写因子Ad4BP(NR5A1)は精巣ライディッヒ細胞の分化に不可欠な因子である。この因子はステロイドホルモン産生に必要なすべての酵素をコードする遺伝子の転写制御を行う因子として単離、同定されたのであったが、我々は近年、本因子が解糖系遺伝子を一斉に制御することを明らかにした。この結果をもとに我々は、Ad4BPによる細胞内の代謝の活性化が、前駆細胞からのライディッヒ細胞の分化に必要であると推測するに至った。そこで、胎仔型ライディッヒ細胞とその前駆細胞を単離する系を確立し、これらの細胞における遺伝子発現を調べたところ、エネルギー代謝を抑制する可能性を有する転写因子COUP-TFIIが前駆細胞に発現し、ライディッヒ細胞には発現しないことを明らかにした。以上の知見をもとに、Ad4BPとCOUP-TFIIが種々の代謝系遺伝子の制御を通じ、前駆細胞から胎仔型ライディッヒ細胞への分化を制御することを明らかにすることを通じ、細胞の分化には細胞内代謝の活性化が必要であるとの新規かつ重要な視点を提供するものである。また、Ad4BPの機能解析の結果からは、Ad4BPがステロイドホルモン合成系や解糖系に限らず、NADPH産生やコレステロール合成などのより広い代謝系を制御するとの予備的結果を得ており、これらの代謝系を含む種々の代謝系との関連を、特に胎仔精巣のライディッヒ細胞の分化過程において明らかにする。1胎仔型ライディッヒ細胞と前駆細胞より得られたトランスクリプトームを詳細に解析した。その結果、解糖系やステロイドホルモン合成系に加え、TCAサイクル、酸化的リン酸化、脂肪酸合成系などエネルギー産生に関わる代謝系を構築する遺伝子の多くがAd4BPによって制御されているらしいことが明らかになった。この結果を定量的RT-PCRによって確認した。2前駆細胞が胎仔型ライディッヒ細胞へ分化する時にAd4BPの発現は顕著に上昇する。したがって、上記の遺伝子発現の活性化はAd4BPによるものと推測された。そこで、前駆細胞でのAd4BPの強制発現を試みた。2種のウイルスベクターでトライしたところ、前駆細胞ではアデノウイルスによる誘導系が働くことが確認され、Ad4BPの強制発現はステロイド合成、解糖系、TCAサイクル、酸化的リン酸化の遺伝子発現を誘導した。また、前駆細胞と胎仔型ライディッヒ細胞の酸素消費を計測したところ、胎仔型ライディッヒ細胞においてより多くの酸素を消費していることが明らかになった。3胎仔型ライディッヒ細胞特異的に遺伝子発現を誘導するエンハンサーを取得しており、既にこのエンハンサーによって胎仔型ライディッヒ細胞をEGFPラベルしたトランスジェニックマウスを作成してきた。そこで、このエンハンサーを用い、胎仔型ライディッヒ細胞にCOUP-TFIIを強制発現するマウスを作成する。DNAコンストラクトを作成し、現在トランスジェニックマウスの作成を行っているところである。我々はこれまで本因子がほぼ全ての解糖系遺伝子を一斉に制御することを明らかにした。この結果より、Ad4BPによる細胞内の代謝の活性化が、ライディッヒ細胞の分化に必要であると推測するに至った。

一方、エネルギー代謝を抑制する可能性を有する転写因子COUP-TFIIは前駆細胞に発現する。そこで、Ad4BPとCOUP-TFIIが種々の代謝系遺伝子の制御を通じ、胎仔型ライディッヒ細胞の分化を制御することを明らかにする。また、本研究では、Ad4BPが解糖系に限らず、より広い代謝系を制御するとの予備的結果より、その他の代謝系と関連を、特に胎仔精巣のライディッヒ細胞の分化過程において明らかにする。以上の研究より、細胞が分化する際には代謝の活性化が必要であるとの新規かつ重要な視点を提供するものである。以上の目的を達成するため、本研究では胎仔型ライディッヒ細胞を純化調製するためのマウスを作成し、純化した胎仔型ライディッヒ細胞を用いて実験を行ってきた。胎仔型ライディッヒ細胞が前駆細胞から分化するに際し、エネルギー産生、消費、コレステロール産生、ステロイド産生が上昇することを確認した。これらの遺伝子発現がAd4BPの発現上昇とCOUP-TFIIの発現低下によるものであることを明らかにするため、過剰発現実験とノックダウン実験を行なったところ、Ad4BPはライディッヒ細胞の分化を活性化したが、COUP-TFIIの抑制効果は認められなかった。現在、Ad4BPとCOUP-TFIIに加え、転写抑制因子と考えられるArxを新たに実験対象として、これらの転写因子の標的遺伝子を全ゲノムレベルで同定するための実験準備に取り掛かっている。現在までに以下の成果を得ている。(1)胎仔型ライディッヒ細胞とその前駆細胞集団を分取し、トランクリプトームを得た。その結果、胎仔型ライディッヒ細胞ではエネルギー産生、消費、コレステロール産生、ステロイド産生などの活性が上昇していた。(2)Ad4BPは前駆細胞集団では発現が低く、胎仔型ライディッヒ細胞では発現が上昇する。Ad4BPの発現上昇がライディッヒ細胞の分化を活性化すると推測された。そこで、ウイルスベクターを用い、前駆細胞集団でAd4BPを強制発現したところ、ライディッヒ細胞への分化が活性化された。転写抑制因子であるCOUP-TFIIのノックダウンではライディッヒ細胞への分化抑制が期待されたが、抑制されなかった。(3)前駆細胞集団はin vitroの培養系で胎仔型ライディッヒ細胞へ分化するが、全ての細胞が分化するわけではなく、この集団の中に一定数の胎仔型ライディッヒ細胞の前駆細胞が存在すると考えられた。そこで、この集団の細胞と胎仔型ライディッヒ細胞を、およそ500個を、1細胞シークエンスにて解析した。その結果、この集団には胎仔型ライディッヒ細胞に分化する細胞と分化しない細胞の2種類が混在していることを示唆するデータが得られた。核内受容体型転写因子Ad4BPは精巣ライディッヒ細胞の分化に必須である。我々はこれまで本因子が解糖系遺伝子を一斉に制御することを明らかにした。この結果より、Ad4BPによる細胞内の代謝の活性化がライディッヒ細胞の分化に必要であると推測した。一方、エネルギー代謝を抑制する転写因子COUP-TFIIは胎仔型ライディッヒ前駆細胞に発現する。そこで、Ad4BPとCOUP-TFIIに着目し、胎仔型ライディッヒ細胞の分化機構を明らかにする。
エキソサイトーシス制御を基盤とした新しい歯周病治療法の開発

歯周病の病因におけるエキソサイトーシスの意義とその制御の可能性について検討した。その結果、歯周病原細菌の種々の刺激は、歯周組織を構成する上皮細胞、免疫細胞、血管内皮細胞にエキソサイトーシスを誘導すること、またそれが一酸化窒素(NO)によって際御されることが明らかになった。本研究では、口腔粘膜におけるエキソサイトーシスの役割、特に歯肉上皮細胞のエキソサイトーシスについてその詳細を明らかにするとともに、エキソサイトーシス制御を基盤とした新しい歯周病予防、治療法の可能性について検討することを目的とした。本年度は、歯周病源細菌であるPorphyromonas gingivalis(P.g.)が歯肉上皮細胞の分泌する抗菌ペプチドSecretory Leucocyte Piotease Inhibitor (SLPI)の分泌およびSLPIの活性にどのような影響を及ぼすか、また歯周病源細菌の重要な病原因子であるリポタイコ酸(LTA)およびリポ多糖(LPS)による宿主細胞からのエキソサイトーシス誘導が、どのように制御されているかを検討した。その結果、P.g.全菌体を歯肉上皮細胞に添加すると、用量依存性に歯肉上細胞から分泌されるSLPI量が減少することが明らかになった。また、その抑制効果は、P.g.菌を熱処理すること、あるいはプロテアーゼ阻害剤と同時投与することにより減弱したことから、P.g.菌体中のプロテアーゼがその効果をもたらしていることが明らかになった。その後の詳細な検討からその分子はP.g.菌の産生するトリプシン様酵素gngipainであることが明らかになった。また、LTAやLPSは炎症性サイトカインの一種であるIL-8のエキソサイトーシスを誘導するが、それが-酸化窒素で制御されていることが明らかになった。また、その作用は、LTAおよびLPSの共通のシグナル伝達分子であるMyD88分子がNOによってS-ニトロシル化されることによる可能性が示唆された。サイトカインおよびホルモンによるエキソサイトーシス制御の可能性について検討した。まず、T細胞のサブセットの一種であるTH2細胞の産生するInterleukin(IL)-4の影響を調べた。その結果、IL-4は血管内皮細胞におけるP-selectinやeotaxin-3の分泌を増強したが、その一方、IL-8とAngiopoietin-2の分泌は、強力に抑制された。siRNAを用いた実験結果から、IL-4によるエキソサイトーシスの抑制は、STAT-6-SOCS-1シグナルの活性化によることが明らかになった。以上の結果は、慢性歯周炎の組織に有意に多く認められるTH2細胞がエキソサイトーシスを修飾することによって、歯周炎の病態をコントロールしている可能性を示唆している。次に、高血圧によるエキソサイトーシス亢進の機序を明らかにした。すなわち昇圧性ホルモンとして知られるアルドステロンがエキソサイトーシスを亢進すること、またそれがミネラルコルチコイド受容体(MR)を介して起こることを明らかにした。次に、アルドステロンの刺激によって血管内皮細胞への白血球の付着が亢進することを明らかにした。以上の結果は、アルドステロンの上昇によって炎症反応が惹起されることを示している。昨今、歯周病と高血圧の関連性が指摘されてきているが、本研究の結果は両者の因果関係の一端を明らかにしたものであると考えられる。現在、これらの分子を標的としたエキソサイトーシス制御法に関する研究を継続中である。
塩害メカニズムの解明への地盤工学的アプローチ及び高塩害抑制地盤の提案

沙漠化の主要因の一つである塩害は,不適切な灌漑などの人為的要因と長期の乾湿繰り返しといった自然要因によって起こるため,地盤に及ぼす複雑な外的要因を考慮した対策が必要となる.本研究では,地盤の変形,地下水流れ,物質移動を同時に表現できるシミュレータの開発を行った.また,解析精度の向上を図るため,ライシメーターを用いた地盤からの蒸発量計測も行い,塩害抑制地盤の提案も行っている.沙漠化の主要因の一つである塩害は,不適切な灌漑などの人為的要因と長期の乾湿繰り返しといった自然要因によって起こるため,地盤に及ぼす複雑な外的要因を考慮した対策が必要となる.本研究では,地盤の変形,地下水流れ,物質移動を同時に表現できるシミュレータの開発を行った.また,解析精度の向上を図るため,ライシメーターを用いた地盤からの蒸発量計測も行い,塩害抑制地盤の提案も行っている.地盤に塩類が集積する塩害は,沙漠化の要因となり得る深刻な環境問題のひとつである.塩害には,不適切な灌漑や窒素系肥料の過剰投与といった人為的要因によるものと,地下水面の上昇や干ばつといった自然的要因によるものがある.本研究で調査対象地であるタイ東北部では,地下深部に高塩分濃度地下水が存在し,古代からの長期的な雨季・乾期の繰り返しにより,塩分が上昇,地表面に析出し,深刻な塩害を起こしている.ここでは,この塩類集積メカニズムを解明し,効率的な塩害抑制対策,また既に塩害に瀕する地盤を再生する手法を検討する.今年度は,まず既存の不飽和土/水連成解析の枠組みに地下水中の物質移動モデルを適用し,地盤の変形問題,浸透問題,物質輸送問題を同時に表現し得るシミュレータを開発した.このシミュレータを用い,乾湿繰り返しによって地下深部の塩分が上昇し,地表面に集積する現象を表現することに成功した.また同時に,塩害抑制対策として保水性の低い地盤材料を地表面に敷設するマルチングと呼ばれる手法で,塩類上昇を抑制できることを明らかにするとともに,マルチングの上に植栽地盤を設ける改良型マルチングの効果も示した.次に,ライシメーターを用いて,いくつかの地盤構成で実際の地表面からの蒸発量を計測した.ここでは,可能蒸発量に及ぼす気候条件の影響,実蒸発量に及ぼす地盤内含水量の影響を検討した.また,マルチングが蒸発量を抑制するのに有効であることを実証した.世界規模で塩害が環境問題として認識されている.本研究で取り扱うのは,自然由来の塩害であり,長期間の気象変動を受け地中深部の溶解塩分が地表面で結晶化するものである.すでに,昨年までの研究で,物質輸送方程式を組み込んだ不飽和土/水連成有限要素解析により,乾湿繰り返しで塩分上昇が起こるメカニズムを明らかにし,地盤材料の組合せによって塩分上昇を抑制することができることを示した.しかし,実際に地盤改良や灌漑をおこなう際には,地盤に力学的なインパクトが加えられるため,外力による地盤内物質拡散挙動が問題となる.また,地中心部では空気圧の変動もあると予想される.そこで,今年度はこれまでの有限要素解析プログラムの解析精度向上を目指し,空間離散化手法を改良し,さらに空気圧変動の影響を考慮するため,気体状態方程式を組み込んで,土/水/空気連成有限要素解析手法を確立した.これによって,「締固め」のように大きな空気圧変動が生じ,品質がその挙動に依存するような現象を表現することができた.また,より局所的な土壌汚染に対して,周辺の水位低下や外力作用がどのような影響を及ぼすかの検討を行った.タイ東北部では,高塩分濃度地下水のために人為的および自然発生的な塩害を生じており,同時にこの地下水くみ上げによる地盤陥没も問題となっている.地盤工学的には,浸透,溶解物質移動,変形を含む,このような複合的地盤汚染問題を取り扱うために,初年度には物質輸送方程式を既存の不飽和土/水連成有限要素解析に組み込んだシミュレータの開発,2年目には空気項を考慮し,空間離散化手法に改良を加えることでより精緻な解を可能にした.本年度は,得られたシミュレータを実問題へ適用し,解析精度を高めることを目的とした.東日本大震災で津波に襲われた地域は,長期間の冠水や,海底土砂の堆積によって,地盤の塩分濃度が高まっていることが懸念された.まず,震災による塩害の状況を把握するために,現地にて土壌を採取し,塩分濃度を計測した.所々で地表面に塩分が析出している地域もあったが,土壌への塩分の浸透は少なくその影響は大きくとも地表面から10cm程度であることが分かった.同時に降雨,蒸発といった気候条件を考慮した塩害シミュレーションを行った.津波被害の大きかった陸前高田市では,日本百景にも選定されている「高田松原」で,7万本にも及ぶ松が流され,一本だけが残った.この松を,「希望の松」と称し復興のシンボルとすべく保護活動がなされた.地盤沈降により地下水位上昇,海水相当の濃度を持つ地下水の影響も予想され,止水矢板打設と地下水くみ上げによる対策が行われた.本研究ではこれらの対策効果について,シミュレーションを行った.その結果,地盤の透水係数が相当高いことから,地下水位低下があまり見込めないことが分かった.また,地下水位だけでなく,塩分上昇を抑制するためには甚大なフラッシング水量が必要であることも明らかとなった.
肺癌のプログレッション抑制を目指したＴＭ４ＳＦとＷｎｔによる網羅的シグナル解析

TM4SF誘導とWnt抑制について,機能的解析を行った.CD9誘導とCD82誘導で細胞運動能の抑制がみられた.Wntでは,Wnt2B抑制ベクターが強力な細胞増殖抑制とアポトーシス誘導がみられた.一方,Wnt1抑制とWnt5A抑制による効果は少なかった.CD9誘導+Wnt2B抑制とCD82+Wnt2B抑制による機能的解析を行った結果,CD9誘導+Wnt2B抑制がプログレッション抑制に最も有効な組み合わせと考えた.しかし,新規ターゲットの検索のためには,複合遺伝子治療で,CD9誘導とWnt2B抑制の両方ともに行われている細胞の集団が必要であるが,その選別に未だ至っていない.TM4SF誘導とWnt抑制について,機能的解析を行った.CD9誘導とCD82誘導で細胞運動能の抑制がみられた.Wntでは,Wnt2B抑制ベクターが強力な細胞増殖抑制とアポトーシス誘導がみられた.一方,Wnt1抑制とWnt5A抑制による効果は少なかった.CD9誘導+Wnt2B抑制とCD82+Wnt2B抑制による機能的解析を行った結果,CD9誘導+Wnt2B抑制がプログレッション抑制に最も有効な組み合わせと考えた.しかし,新規ターゲットの検索のためには,複合遺伝子治療で,CD9誘導とWnt2B抑制の両方ともに行われている細胞の集団が必要であるが,その選別に未だ至っていない.我々はTransmembrane 4 superfamily (TM4SF)とWntのシグナル系に関わる機序を解明し,プログレッションの抑制に有効な癌治療の新規ターゲットの探究を行っている.次に,非増殖型アデノウィルスベクターを用いて,TM4SF減弱癌細胞株へのTM4SF誘導(CD9誘導ベクターとCD82誘導ベクター)とWnt高発現癌細胞株へのshRNA発現によるWnt抑制(Wnt1抑制ベクター,Wnt2B抑制ベクター,Wnt5A抑制ベクター)について,in vitroの遺伝子治療実験をそれぞれ行い,機能的解析を行った.その結果,CD9減弱癌細胞株であるA549とHT1080では,CD9誘導ベクターによりTranswell法で細胞運動能の抑制がみられた.同様に,CD82減弱癌細胞株であるA549とHelaに対するCD82誘導ベクターでも細胞運動能の抑制がみられた.更に,Wntシグナルでは,Wnt2B高発現癌細胞株であるA549とHela, PANC1に対して,Wnt2B抑制ベクターがMTTアッセイで強力な細胞増殖抑制を認め,更にフローサイトメーターとTUNEL法でもアポトーシスの誘導が見られた.一方,Wnt1抑制ベクターとWnt5A抑制ベクターによる細胞増殖抑制とアポトーシス誘導の効果は少なかった.これらの結果から現在我々は,CD9誘導+Wnt2B抑制による遺伝子治療とCD82+Wnt2B抑制による遺伝子治療における機能的解析を継続して行っている.我々はアデノウィルスベクターを用いて,TM4SF減弱癌細胞株へのTM4SF誘導(CD9誘導ベクターとCD82誘導ベクター)とWnt高発現癌細胞株へのshRNA発現によるWnt抑制(Wnt1抑制ベクター,Wnt2B抑制ベクター,Wnt5A抑制ベクター)について,in vitroの遺伝子治療実験を行い,機能的解析を行った.その結果,CD9減弱癌細胞株であるA549とHT1080では,CD9誘導ベクターによりTranswell法で細胞運動能の抑制がみられた.同様に,CD82減弱癌細胞株であるA549とMAC10に対するCD82誘導ベクターでも細胞運動能の抑制がみられた.Wntシグナルでは,Wnt2B高発現癌細胞株であるA549とHela, PANC1に対して,Wnt2B抑制ベクターがMTTアッセイで強力な細胞増殖抑制を認め,更にフローサイトメーターとTUNEL法でもアポトーシスの誘導が見られた.一方,Wnt1抑制ベクターとWnt5A抑制ベクターによる細胞増殖抑制とアポトーシス誘導の効果は少なかった.次に,CD9誘導+Wnt2B抑制とCD82+Wnt2B抑制による機能的解析を行った.CD9誘導自体がWnt2B発現を抑制することより,CD9誘導+Wnt2B抑制の遺伝子治療の方が,Wnt標的遺伝子であるc-Mycとsurvivinの発現抑制が強くみられ,腫瘍増殖抑制効果がより強く認められたた.そのため,CD9誘導+Wnt2B抑制がプログレッションの抑制に最も有効な組み合わせと考えた.しかし,新規ターゲットの検索行うためには,複合遺伝子治療で,CD9誘導とWnt2B抑制の両方ともに行われている細胞の集団の選別が必要である.アデノウィルスベクターでは単一ユニットしか搭載できず,リポソームベクターの導入効率が低いこともあり,両方ともに行われている細胞集団の選別には未だ至っていない.胸部外科学ヒト癌細胞株におけるTM4SF発現とWnt発現の評価は既にできている.また,TM4SF誘導ベクター(CD9誘導ベクターとCD82誘導ベクター)とWnt抑制ベクター(Wnt1抑制ベクター,Wnt2B抑制ベクター,Wnt5A抑制ベクター)はそれぞれ作製済みである.その中で,TM4SF減弱癌細胞株へのTM4SF誘導とWnt高発現癌細胞株へのWnt抑制についての遺伝子治療実験を行い,それらの機能的解析も順調である.特に本研究計画はTM4SF誘導とWnt抑制というダブル遺伝子治療であるため,CD9の発現ユニット(CD9誘導)とWnt2BのshRNA(Wnt2B抑制)をともに搭載したダブルリポソームベクターの作成に取り組んでいる.