hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
DNA修復欠損マウスにおけるゲノムの質の低下した空胞様構造をもつ精子形成の解析

これまで我々は、A群色素性乾皮症遺伝子(Xpa遺伝子)を欠損したXpa遺伝子欠損マウス(Xpaマウス)の解析から、このマウスがXP患者と同様に精子形成不全を示しXPの病態モデルとなることを明らかにした。これまでの解析から、Xpaマウス精巣の精巣幹細胞が、精巣変性状態に適応かつ生存し、ゲノムの質は低下しても精子形成を継続する病態となるという仮説を持っている。本研究は、精子ゲノムの質の低下を生じる精巣病態を解明するために、Xpaマウス精巣変性状態での精子形成を継続する精細管に着目し、Xpaマウス精巣と空胞様構造をもつ精子の解析を行う。上記目的を達成するために、本年は以下の実験を行った。空胞変性の特異的抗体で、免疫染色やウエスタンブロットを行い、Xpaマウス精巣が空胞を形成し、変性する病態を明らかにすることができた(投稿準備中)。また、Xpaマウス精巣における空胞化変性の検索をin vivoで行うために、空胞化変性のマーカーをもつXpaマウスを作成し、各週令マウスが得られつつある。各週令のマウス精巣・精子で、サンプル採取の時期や検出方法の詳細な条件検討を行いながら、空胞様構造をもつ精子の同定を試みている。特に、同定する構造が精子内の微細構造のため、電顕等の方法も用いて検討している。今後、上記の実験をさらに進め仮説の検証を行う予定である。本解析を通じ、Xpaマウス精巣と空胞様構造をもつ精子の病態解明が進むと考えている。・Xpaマウス精巣・精子の高次構造の検索を透過型電子顕微鏡(TEM)で行ったところ、空胞化にいたる病的変化の一部を見いだせた。今後、病変の進行度の違う標本や各病変の例数を増やし検討する予定である。・Xpaマウス精巣における空胞化変性のin vivoでの検索は、空胞化変性のモニターマウスを導入できた。マウスの導入に時間がかかったが、現在、Xpaマウスと空胞化変性のモニターマウスの交配中で、解析用マウスも得られつつある。Xpaマウスの精巣変性の解析のために、他のDNA修復遺伝子欠損マウスの導入も行い解析中である。・Xpaマウス精巣・精子の高次構造を透過型電子顕微鏡(TEM)等を用いて、各精細管・細胞の空胞化変性を経時的に頻度・分布・変性の程度を観察し、各病変の例数を増やす。また、精子の形態異常(空胞様構造の有無等)とその精子ゲノムにおけるDNA損傷の関係を調べるため、DNA損傷を認識する抗体で検索を行う。・in vivoでのXpaマウス精巣における空胞化変性を調べる。3,6,12,24ヶ月令Xpa・空胞化変性モニターマウス精巣で観察し、特に3ヶ月と6-12ヶ月令の比較を行い、病変の状態を経時的に観察する。必要に応じ、Xpaマウス精巣病変ごとの遺伝子発現をDNA microarray,免疫組織, Realtime-PCR等で確認し、精巣変性の病態を理解する。さらに精巣病変によってはXpaマウス精巣・精子ゲノムの質・ゲノム不安定性の検索を、DNA切断割合等を用いて検索する。解剖学・Xpaマウス精巣・精子の高次構造を透過型電子顕微鏡(TEM)等を用いて、各精細管・細胞の空胞化変性を経時的に頻度・分布・変性の程度を観察し、各病変の例数を増やす。
プロテオーム解析による頭頸部癌診断・治療の新しい展開

扁平上皮癌におけるプロテオーム解析研究にて、いくつかのタンパク質群を同定してきた。その中で同定されたユビキチンに注目し,頭頸部癌とユビキチンとの関連について検討した。その中でTRIM32は癌細胞の増殖や転移、そして抗癌剤の耐性化に関与する癌遺伝子として機能することが示唆され、タンパク質分解に関与するUBE2Q2が癌抑制遺伝子的な働きをすることから考えると、ある種の癌遺伝子産物の分解制御に関与する可能性があることを示唆した。今年度はTRIM32の分子生化学的機能解析を中心に行い、プロテオーム解析に向けるべくいかの結果を得た。頭頸部扁平上皮癌でその発現が亢進しているTRIM32の分子生化学的機能解析を行った。北海道大学病院耳鼻咽喉科で手術を行った頭頸部扁平上皮癌10例の腫瘍検体および同一患者の正常組織でのTRIM32のタンパク質レベルでの発現をウェスタンブロット法にて検討した。その結果、70%の患者において、腫瘍組織でのTRIM32の発現亢進を認めた。また、TRIM32抗体を用いた免疫組織染色法においても、腫瘍組織での発現亢進が確認できた。次に、大腸菌を用いてTRIM32のリコンビナントタンパク質を作製しユビキチンリガーゼ活性を有することを確認した。また、それにはRING-fingerドメインが必要であった。さらに、酵母2ハイブリッド法によりTRIM32の結合タンパク質としてAbl-interactor2(Abi2)を同定した。TRIM32とAbi2の結合は、哺乳類細胞内でも確認でき、また、TRIM32によるAbi2のユビキチン化、またプロテアソームを介したAbi2の分解促進も確認した。これまでに、Abi2が細胞増殖および細胞運動能に対し抑制的に働くことが報告されていたため、レトロウイルスを用いて作製したTRIM32の過剰発現細胞、またsiRNAによるKnock-down細胞を使って、細胞増殖、細胞周期、足場非依存性増殖能、細胞運動能に対する影響を検討した。その結果、TRIM32はこれらの機能に対し、Abi2とは逆に促進的に働いた。このため、TRIM32はAbi2の分解を介して細胞増殖や細胞運動に関与している可能性が示唆された。また、ヒト喉頭癌細胞株(HEp2)とそのシスプラチン耐性株における、内在性TRIM32のmRNAとタンパク質の発現を比較すると、シスプラチン耐性株において約2倍上昇していた。このことから、TRIM32がシスプラチン耐性化に関与していることが推測されたため、TRIM32過剰発現細胞およびKnock-down細胞を用いて、シスプラチンの感受性を比較した。その結果、TRIM32がシスプラチンによる細胞死を抑制することが明らかになった。同一患者の頭頸部扁平上皮癌組織と正常組織でのTRIM32のタンパク質発現を比較すると、70%の症例の癌組織で発現の亢進を認めた。また、免疫組織学的にも扁平上皮癌組織におけるTRIM32の高発現を認めた。酵母2ハイブリッド法を用いてTRIM32の新規結合タンパク質としてAbl-interactor2(Abi2)を同定した。TRIM32とAbi2の結合は、in vivoおよびin vitroでも確認でき、さらにTRIM32はNHLドメインを介してAbi2と結合することが明らかになった。また、in vivo ubiquitination assayによってTRIM32によるAbi2のユビキチン化を認めた。さらにpulse-chase analysisによって、野生型TRIM32(WT)によるAbi2の分解促進を認め、しかもその分解はRINGドメインを欠損させたTRIM32(DRING)や、プロテアソーム阻害剤によって抑制されることから、Abi2の分解がユビキチン・プロテアソームシステム依存的に行われていることが明らかになった。一方、プロテオーム解析を用いた頭頸部扁平上皮癌の研究は、現在サンプルからのmacrodissection及びmicrodissectionによるタンパク質抽出を終了し、2次元電気泳動で品質の確認を行っている。また前回の食道扁平上皮癌サンプルを用いたプロテオーム解析で、全ての正常部位での発現があり、癌部での発現を認めなかった仮想タンパク質であるClorf10の抗ペプチド抗体の樹立に成功した。現在頭頸部癌患者、頭頸部良性腫瘍および咽頭炎患者、健常者のそれぞれの血液サンプル合計約100例からこのペプチドの発現の有無を調べている。従来のSCC抗原やCYFRAより敏感度、特異度ともに優れた扁平上皮癌マーカーとなることを期待している。今回、頭頸部癌とユビキチンを中心に下記の如くまとめたので報告する。TRIM32の分子生化学的機能解析を行った。TRIM32が癌細胞の浸潤や転移にも関与していることが示唆される。さらに、TRIM32がシスプラチンによるアポトーシスを抑制することから、シスプラチンの耐性化にも関与していることが考えられた。今回の研究結果より、ユビキチンリガーゼTRIM32の新規標的タンパク質としてAbi2を同定した。そして、TRIM32は癌細胞の増殖や転移、そして抗癌剤の耐性化に関与する癌遺伝子として機能することが示唆された。

最近、UBE2Q2と命名された遺伝子も頭頸部扁平上皮癌、特に下咽頭癌において高頻度に高い発現をすることが明らかとなった。そこでUBE2Q2遺伝子の発現が頭頸部悪性腫瘍と何らかの関わりを持つ可能性を示唆していると考えられた。ここでは、特にUBE2Q2遺伝子の発現上昇と頭頸部悪性腫瘍との関係が病理組織学的手法及び分子生化学的手法を用いて解析された。今回の研究において示された頭頸部扁平上皮癌細胞株や頭頸部扁平上皮癌組織でUBE2Q2の発現上昇という結果は、通常であればUBE2Q2が癌遺伝子としての性質を有しているものと考えることが可能である。しかしながら、CisplatinやDocetaxelなどの抗腫瘍薬に対し耐性を獲得した頭頸部扁平上皮癌細胞株や再発頭頸部扁平上皮癌組織においてUBE2Q2の発現の減少が認められた。またUBE2Q2を過剰発現した頭頸部扁平上皮癌細胞株では細胞増殖が抑制され、さらにUBE2Q2を過剰発現させた線維芽細胞株においては、細胞集塊の形成や足場依存性の細胞増殖の抑制が確認された。これらのことからUBE2Q2が癌抑制遺伝子的な働きをしていることが推察された。
オーストラリアにおけるインクルーシブ教育の研究

オーストラリアの障害児教育施策が連邦政府レベルで進められたのは、1970年代からである。長年の保守連立政権による親米路線と決別し、アジァ太平洋地域で活路を見いだそうとしたウィットラム労働党政権は、白豪主義の撤廃に伴って社会資源の再配分を目指した。社会参加を平等に保障するための教育機能に大きな期待をかけた同政権は、各州の自律性のもとにある義務教育段階に積極的に「介入」する中で、障害児も教育対象として公的責任のもとに把握されるようになり、各州既存の教育環境を整備するための連邦政府による助成システムが確立していった。もともと、広大な土地に人口が散らばっている同国では通常学級で学ぶ障害児が少なくなかった。更に、国連の障害者関連の宣言や、国際障害者団体の同国支部の結成など国際動向にも後押しされ、インテグレーションは1970年代半ばから連邦政府レベルの施策に登場した。ほぼ同時期にノーマライゼーションにもとづく障害者施策全体の見直しによって地域の視点を獲得し、それを補強するために1992年に「障害者差別禁止法」が制定されたことは、その後に渡るインテグレーションをより強力に推進する素地を形成した。以上のように、1970年代の主要課題であった教育の機会均等化が通常学級でもはかられる必要が、ノーマライゼーションによって正当化された。とはいえ、具体的な展開は各州の下にあり、連邦政府レベルでインクルージョンとかインクルーシブ教育という言葉が明確に用いられている訳ではない。ニューサウスウェールズ州では、1990年代に入ってからインテグレーション・インクルージョンと言葉を並べて、これらの実現に向けたこれまでの総括を本格的に行った。そして現在、インテグレージョン・インクルージョン(これらを政策レベルで明確に使い分けているとは言い難い)を前面に押し出すのではなく、分離教育の必要性を認めながら、「障害者差別禁止法」にある「合理的調整」を機能させつつ、通常学級で学ぶための必要条件を可能な限り整備している。この姿勢に対して強烈に批判する団体もあるし、分離教育を薦められた子どもの保護者が「障害者差別禁止法」の解釈をめぐって州教育省と争う裁判も起きている。とりわけ「問題行動」が激しい子どもへの対応が実践レベルでは課題となっており、そのような子どもの分離教育は逆に増えている。「合理的調整」やそれに伴う「不当な負担」、そして「問題行動」は、同州のインクルーシブ教育の方向性を左右するキーワードと言えよう。オーストラリア・ニューサウスウェールズ州(以下、NSW)では、1979年のいわゆるShonellレポートにより、これまでの特殊学級やガイダンスサービスを中心とした障害児教育施策・制度の大幅な見直しが推進され、インテグレーションが主要な教育課題として位置づけられた。この背景には、障害のある子どもとその家族のみを対象としたガイダンスサービスや、分離を原則とする特殊学級のあり方が、障害児生徒に負のレッテルをはるものとして疑問視されたことが少なからず影響している。1980年代には同州のインテグレーション実現に向けた施策が多々出され、フルタイムの通常学級籍を障害児生徒に認めることや、障害児生徒を受け入れる学校サイドは保護者の要望を出来る限り尊重することなどが明記された。あわせて、学習困難児・生徒の存在と彼らに対する支援のあり方が、教育行政的課題の一つとして認識されるようになっていった。1990年代には、インテグレーションとともにインクルージョンという言葉が併用されるようになる。しかし、これらの言葉の相違は必ずしも明確ではなく、インクルージョンという言葉の登場は特定の政策文書に限られた。1996年のいわゆるMcRaeレポートでは、インテグレーション・インクルージョンの実現に向けて法令・政策から教員養成、教育実践に至るまで、あらゆるレベルで障害児教育のあり方の見直しを提言した。しかし、ユネスコのサラマンカ声明にもとづいたInclusion Nationalによるレポート(2001年)は、NSWのインクルージョン度を障害児者やその関係者の声からDランクと評価している。平成18年度は、NSWのインクルーシブ教育の関連施策の収集・整理を行った。次年度はそれらを分析し、同州の施策においてインテグレーション・インクルージョンがどう解釈されたのかを追究する予定である。

とはいえ、具体的な展開は各州の下にあり、連邦政府レベルでインクルージョンとかインクルーシブ教育という言葉が明確に用いられている訳ではない。ニューサウスウェールズ州では、1990年代に入ってからインテグレーション・インクルージョンと言葉を並べて、これらの実現に向けたこれまでの総括を本格的に行った。そして現在、インテグレージョン・インクルージョン(これらを政策レベルで明確に使い分けているとは言い難い)を前面に押し出すのではなく、分離教育の必要性を認めながら、「障害者差別禁止法」にある「合理的調整」を機能させつつ、通常学級で学ぶための必要条件を可能な限り整備している。この姿勢に対して強烈に批判する団体もあるし、分離教育を薦められた子どもの保護者が「障害者差別禁止法」の解釈をめぐって州教育省と争う裁判も起きている。とりわけ「問題行動」が激しい子どもへの対応が実践レベルでは課題となっており、そのような子どもの分離教育は逆に増えている。「合理的調整」やそれに伴う「不当な負担」、そして「問題行動」は、同州のインクルーシブ教育の方向性を左右するキーワードと言えよう。
アナロジーを用いた生物ネットワークの解析手法の提案

従来、Mixi等のSNSとの構造比較などを行ってきたが、既存の社会ネットワーク分析の手法を用いても生物学的に意味のある結果が得られなかった。そのため、新たなネットワーク分析手法を構築した。タンパク質ネットワークや社会ネットワークでは平均最短経路とクラスター係数が重要な変数となるため、この問題をこの2変数に対する多目的最適化問題として定式化し、進化計算を用い最適なネットワーク形状を自動生成する手法を確立した(原著論文として発表)。本法により、例えば、実際のネットワークと最適化されたネットワークとを比較することで当該ネットワークの特徴付けを行うことを可能にした(現在、この手法を用いた比較研究を行っている)。また、より一般的な相互作用系の基盤系として化学系に着目し、生化学反応のみならずマルチエージェント系などにも応用可能な計算モデルを構築した(原著論文として発表)。本法はそれまで用いられていたGillespie法と比較し、本質的に計算効率を向上させた(確率系として提案されていたが、確率を用いなくても同等の結果が得られることを理論的考察と計算機実験で示した)ものとなっている。また、最終年度にあたりこれまでの研究を鑑み、本研究の基盤である"アナロジー"の概念は"計算"の視点で考えると自然系と社会系に共通した新たな基盤となることの気づき、2007年に人工知能学会にナチュラルコンピューティング研究会を設立し、12月には名古屋大学において国際ワークショップを開催した(参加者75名、講義録はSpringer Verlagから出版予定)。本年度は従来からの継続課題を完了させることと、その結果を踏まえて社会ネットワークの手法を検討し、社会ネットワーク的なアノテーションをつけるための方策の検討を行った。まず、継続課題"出芽酵母タンパク質相互作用ネットワークの数理的特徴とその生物学的特徴づけ"について、ネットワーク構造の比較よりショウジョウバエのタンパク質相互作用ネットワーク(以下ではPPI)の構造が多種(出芽酵母・線虫)と異なることを発見していたが、データを純化しより精度の高いデータを用いて再計算を行ったところ、やはりショウジョウバエのPPIの構造は他種と異なることを確認した。また、我々はPPIが階層構造を持ったネットワークとなっていることを確認しているが、その構成原理を解明するため進化計算(遺伝的アルゴリズム)を用いて、ab initioから遺伝子重複と欠損をベースにネットワークを進化的に構築させる計算機実験を行った。その結果、PPIの構成原理として平均最短経路長の最小化とクラスタリング係数の最大化の多目的最適化を行うことにより、PPIと類似したネットワークが得られることを確認した。一方で、社会ネットワークにおけるコミュニティ分析の手法をPPIの解析に適用したところ、コミュニティのサイズに関する度数分布がSocial Network Service (mixi, http://mixi.jp日本最大のSNS)の構造に類似していることを確認した。この結果はPPIの階層構造が影響していると考えられる。また、社会ネットワークでは"相互作用の強弱"の視点が不可欠であるが、現状のPPIの分析では実験手法の問題から強弱を検討することが困難である。そのため糖鎖生物学の知見を援用することを着想し、共同研究を開始した。また、年度末にはsystems biology,複雑ネットワーク(金融物理),糖鎖生物学の研究者による研究集会を開催し、来年度以降は相互に研究協力を行うこととし、研究の方向について指針を検討した。昨年度までの解析により出芽酵母のタンパク質相互作用ネットワーク(Protein Protein Interaction Networks, PPI)は相互作用数に応じて3つの階層(低層:相互作用数が7以下、中層:相互作用数が7から40程度、高層:相互作用数が40以上)に分割されることがわかった。かかる構造を持つネットワークの障害に対する頑健性について検討した。その結果、中層での障害はクラスタリング係数の低下と平均最短経路長の向上をもたらし、高層の障害はネットワーク全体の連結性を低下させることが明らかになった。また、かかる構造を持つネットワークの出現と進化を検討するため、同志社大学工学部の三木研究室(研究協力者)の協力をうけ進化計算によるモデル化と計算機実験を行なった。出芽酵母のPPIはスケールフリー性を有する同規模のランダムグラフと比べて高いクラスタリング係数とより短い最短経路長を持つことをうけ、PPIの進化を"クラスタリング係数最大化、および最短経路長の最小化"の多目的最適化問題とモデル化し、遺伝的アルゴリズムを用いてネットワークトポロジーを探索した。その結果、最適化されたトポロジーは出芽酵母PPIと同様の階層化されたトポロジーを持つことを確認した。さらに、進化過程は連続的でははく特にクラスタリング係数の最適化においては、断続的な進化過程が生じることが確認された。以上の結果はInternational Specialized Conference of Yeast 25国際会議のワークショップでの講演に採択され、(New -omics approaches & bioinformatics, chairsIgor Stalgljar, Canada and DavidUssery, Denmark)研究発表を行い、また、ネットワークの進化に関する結果については工学的な応用を加味した原著論文を発表した。

本法により、例えば、実際のネットワークと最適化されたネットワークとを比較することで当該ネットワークの特徴付けを行うことを可能にした(現在、この手法を用いた比較研究を行っている)。また、より一般的な相互作用系の基盤系として化学系に着目し、生化学反応のみならずマルチエージェント系などにも応用可能な計算モデルを構築した(原著論文として発表)。本法はそれまで用いられていたGillespie法と比較し、本質的に計算効率を向上させた(確率系として提案されていたが、確率を用いなくても同等の結果が得られることを理論的考察と計算機実験で示した)ものとなっている。また、最終年度にあたりこれまでの研究を鑑み、本研究の基盤である"アナロジー"の概念は"計算"の視点で考えると自然系と社会系に共通した新たな基盤となることの気づき、2007年に人工知能学会にナチュラルコンピューティング研究会を設立し、12月には名古屋大学において国際ワークショップを開催した(参加者75名、講義録はSpringer Verlagから出版予定)。
楕円暗号における被覆を用いた攻撃について

楕円と超楕円暗号系に対して、Weil descentを利用したGHS攻撃または、被覆曲線を利用する攻撃が知られているが、その攻撃に弱い楕円曲線と超楕円曲線のクラスの発見、分類とその密度の解析、さらにその判別法の研究が重要である。昨年度までは、定義体の有限体がd次拡大体F_{q^d}の場合に対して、Weil descent攻撃に弱い種数g_0の楕円・超楕円曲線、すなわち種数がdg_0の被覆曲線Cが存在する曲線C_0の発見と分類をした。本年度は、特に3次拡大体上定義される弱い曲線C_0の同型類の数を厳密に評価し、その定義方程式を求め、判別法を示した。具体的に、ランダムなLegendre標準形で定義される楕円曲線の約半分は攻撃されて、例えば、160ビットの鍵長で設計された楕円暗号は、107ビットの鍵長の安全性しか持たないことが分かった。従って、これらの楕円暗号はすべて攻撃されるという事実を明らかにした。次に、g(C)=dg_0というWeildescent攻撃によっては最も都合の良い条件、すなわち被覆曲線Cのヤコビ多様体が、C_0のWeil restrictionに同種であるという条件が満たされない場合について、奇標数の場合におけるC_0の分類と定義方程式を明示し、CのF_q-モデルの存在条件を求めた。さらに、定義体が偶標数の3次拡大体に対して、Weil descent攻撃に弱い楕円曲線の完全分類を行い、その同型類の密度を厳密に評価した。有限体上定議された代数曲線を用いた公開鍵暗号では、Gaudry, Diem etc.の結果より、有効である曲線C_0は、楕円曲線、超楕円曲線でその種数が2,3の場合に限られることが知られている。k=F_q、k_d=F_{q^d}とし、k_d上の曲線を扱う場合では、Weil restrictionを用いた攻撃方法が知られている。ある種の曲線の場合には、k上定義された種数(d+e)x g(C_0)の被覆曲線Cが構成され、この曲線Cに対するDiemの攻撃法を持ちうると、eがdに比べて余り大きくないときには、暗号解読が容易になることが分かる。趙氏との共同研究では、e=0の場合の曲線C_0を全て分類した。今回は、飯嶋、趙両氏との共同研究で、eがOでない場合で、奇標数で有効な場合につぃて、曲線C_0の分類を完成することが出来た。今回の方法は、前のe=0の時のアイデアを一般化したものである。また、被覆曲線Cが、実際にkの上で定義されるための、必要かつ十分な条件を、簡単な関係式で表すことが出来た。この問題は、多くの研究者が問題としていたものである。曲線C_0の同型類の個数については、e=0,d=3の場合では、正確な数が求まっていて、かなり多くの対称が攻撃の対象となることが分かっている。さらに、C_0が楕円曲線の場合では、被覆曲線の方程式を簡単に求めることが出来る。今回の場合についてのこの問題はこれからの研究の対象である。また、標数2の場合についての研究は現在進行中である楕円と超楕円暗号系に対して、Weil descentを利用したGHS攻撃または、被覆曲線を利用する攻撃が知られているが、その攻撃に弱い楕円曲線と超楕円曲線のクラスの発見、分類とその密度の解析、さらにその判別法の研究が重要である。
税制改革の経済効果および最適課税制度の数量的分析

本研究は、政策の評価が可能になるようなわが国の応用一般均衡モデルを作成し、それを大きな関心を集めた「竹下税制改革」に適用しその経済効果の数量的な解明を行い、さらに最適な税制の数量的分析を行うことを目的としていた。これに対して次のような研究結果を得た。1.議論の基礎となる応用一般均衡モデルについて、かなり応用性が広いと考えられるものを作成した。2.税制改正の経済効果の分析からは次のような結果を得た:現行「消費税」を含む税制改正は本研究のようなかなり詳細なモデルにおいても直接にモデルに組み込めず、その経済効果の分析は幾つかの簡単化の想定が必要である。竹下税制改革の経済効果は、総体として厚生増大効果を持つが、所得再分配上負の影響を及ぼす。さらにより現実化を図るために、現行消費税の高い免税点、限界控除制度、簡易課税等の特徴を直接にモデルで考慮するためには、モデル設定にさらに特別の考慮が必要である。3.最適税制については簡単化したモデルによる最適消費税制の分析を行うに留まり、多くの課題を残した。すなわち、本応用一般均衡モデルによるその計算方法及びアルゴリズムを完全にし、最適所得税制および所得税・消費税を統合した最適税制の検討を残している。以上のように本研究が意図した、現行消費税の経済効果の実証分析、最適税制の研究ともそのかなりの部分を未完成のまま残している。それらについて今後ともその展開を図って行きたい。本年度の研究の多くは応用一般均衡モデルの構築に費やされた。同モデルの構築ではデータ収集面での困難を改めて確認した。次に、このモデルを基礎として、現在の所得税減税及び消費税導入の税制改革の経済効果の分析を行ったが、現在の税制改正を直接にモデルに組み込むことが必ずしも容易でなく、次のように試論的な形をとった:消費税は免税、簡易課税業者などを区別せず、一律に3%課税される。現行間接税の廃止、税率変更については、その財を含む産業の総産出に占める同財の比重を乗じただけ同産業の現行間接税率が削減されるとする。所得税減税については現行間接税の減税額との和が消費税収に一致するよう定められるとし、それに応じて各所得階級で同率だけ限界税率が低下させられる。この想定のもとで得られた税制改革の効果の要点は次の通りである。1.現税制改正によって総額約一兆円の厚生効果が生じる。しかし、この効果は最高所得者に最も高く低所得者には負であり、所得再分配の考え方と対立的でその結果ジニ係数は約0.9ポイント上昇する。2.消費税収は約6兆円、他方所得税の限界税率は約19%低下する。以上の結果を踏まえ、次年度は次の研究を計画している。1.税制改正の想定をより現実の改正に合わせ、その評価の方法を含め検討する。2.次年度の計画の主要目標は、以上の分析を基礎として、最適租税体系の解明を図ることであり、このためにまず、社会的評価関数の推計の問題を検討し、次に最適課税制度の数量的解明を試みる。本年度の研究は、応用一般均衡モデルに基づいた税制改正の諸経済効果を様々の状況のもとで検討し、またさらに最適課税制度の分析を行うことをその主要な目標としていた。これに対し次のような研究を行った。1.議論の基礎となる応用一般均衡モデルについて、それをさらに幾つかの詳細の点で再検討し、モデルの改善あるいは明確化を図った。2.税制改正の経済効果の分析からは次のような結果を得た:現行「消費税」の分析についても次のような想定が必要である-消費税は投資財を除く全財に課され、免税、簡易課税業者などを区別せず一律に3%で課税される。現行間接税が廃止、税率変更される財については、その財を含む産業の生産物に占める同財の比重を乗じただけ同産業の間接税率が変更される。所得税の減税は、現行間接税の減税額との和が消費税収入に一致するように定められ、それが各階級において同率だけ限界税率が低下するよう配分される。

このような税制改革は、所得税の限界税率を約19%低下させ時価表示で約1兆円全体としての厚生を高めるが、この効果は高所得者に高く低所得者では負になり、従ってジニ係数は約0.9ポイント上昇させる。3.最適税制については、本応用一般均衡モデルによるその計算方法及びアルゴリズムの開発を試みたが十分適切に機能しないため、より簡単化したモデルによって最適消費税制の分析を行った。従って本研究が意図した現在の「消費税」の経済効果の実証分析、最適税制の研究ともかなりの部分は未完成のまま残したが、それらについては引続きその展開を図って行きたい。
重症肺気腫の肺気量減少療法と呼吸困難の改善機序及びその感知部位に関する研究

1)多段階的漸増運動負荷による呼吸困難の定量的評価:LVRS前高度の閉塞性換気障害、残気量の増加、静肺コンプライアンスの高値、肺拡散能の低下が認められた。術後3ヶ月後には術前に比し、一秒量の増加、肺活量の増加、PaO2の改善、PaCO2の改善、運動耐容能の改善、更にBody plethysmograph法による肺気量(FRC)の減少が認められた。術前の最大運動耐容能時のボルグスケールと術後における同じ負荷量におけるボルグスケールとの差を△BorgとするとFRCの減少程度と△Borgは有意な相関を示し、術後肺気量の減少が大きいほど、運動時呼吸困難が改善した。2)呼吸筋酸素消費量の測定:死腔負荷連続負荷装置により測定した呼吸筋酸素消費量は術後有意に減少し、換気効率は改善した。その低下程度は肺気量減少が大きいほど大であった。3)肺気腫に対する肺気量減少療法と生命予後:1993年5月より1998年末までにLVRSを施行した72例の生命予後の検討を行った。1及び3年生存率はそれぞれ91、78%であった。非手術対照群(手術適応例であるが非手術例73例)の1、3年生存率はそれぞれ93%、64%であり両群間で有意な差が認められた。(p<0.05)。4)LVRSの予後予測因子についての検討:術前の低酸素血症、低肺拡散能力、低栄養は有意な予後不良の予測因子であった。高炭酸ガス血症は予後に差は無く、必ずしも適応禁忌では無い事が示唆された。また、呼吸中枢機能との関連においては術前の二酸化炭素換気応答における換気量と換気出力(PO.1)の反応の比(換気効率)が低い患者に予後不良例が多かった。5)肺気腫における呼吸困難感知部位の検討:健常者を対象に吸気抵抗を負荷した時の脳代謝賦活部位が運動野の一部と帯状回の一部である事が確認された。しかしながら肺気腫の患者を対象にした検討はなされなかった。(p<0.05)。重症肺気腫に対する胸腔鏡下の肺気量減少療法(lung volume reduction surgery,LVRS)が注目されている。私共は1993年より本療法を施行しているが、以来、既に肺気腫と診断された症例は205例あり、うちLVRS適応例であるが保存的治療となった症例が71例、LVRSを施行した症例が72例となり、以下の研究成果が得られた。(1)本療法により、術後3ヶ月にボディプレチスモグラフ法で測定した肺気量で約1リットルの肺気量減少効果が得られ、それにともない閉塞性換気障害の改善、ガス交換機能の改善、運動耐容能の改善、さらに運動時呼吸困難感の改善が認められた。(2)死腔連続負荷装置による呼吸筋酸素消費量を連続的に測定して得られる換気効率は術後有意に改善した。また、この改善程度は肺気量減少効果が大きいほど大であった。(3)術後3ヶ月に最大となった肺気量減少効果はその後徐々に低下するものの術後3年経過しても肺機能の改善、呼吸困難感の改善は維持された。(4) 1998年10月現在において、LVRS施行群とLVRS適応例であるが保存的治療となった71例の重症肺気腫群の2群を対象にKaplan-Meier法による生存曲線を検討した。

両群間で推計学的に有意性が得られるまでには至っていないが、LVRS施行群では施行3年目の生存率が良くなる傾向が認められた。肺移植適応外の高齢者の重症肺気腫における肺気量減少療法は有効な治療手段になり得るものと思われた。これらの研究成果は内外の学会に発表され注目されている。重症肺気腫に対する胸腔鏡下肺気量減少療法(lung volume reduction surgery,LVRS)が1993年以来、私共で施行されるようになり1999年8月まで84例に施行されている.このうち、1998年末までの79例について解析し以下の結果を得た.(2)術前の低酸素血症、低肺拡散能力、低栄養は有意な予後不良の予測因子であった.高炭酸ガス血症は予後に差はなく、必ずしも適応禁忌ではないことが示唆された.(3)術前の二酸化炭素換気応答検査における換気量と換気出力(P_<0.1>)の反応の比(換気効率)が低い患者に予後不良例が有意に多かった.(4)肺活量の手術による増減は運動耐容能と有意な相関を示し、一秒量が改善しても臨床的には改善が見られない症例については、肺活量が減少した症例が多かった.術前の肺活量が大きい症例では術後に肺活量が減少し、運動耐容能が減少する他、肺拡散能力、血液ガス、呼吸困難度、栄養状態に障害を起こる有意な傾向が見られた.LVRSでは予後不良例の対策が急務とされており、手術適応を考える際の基準の確立が求められている.これらの研究は内外の学会に発表され注目されている.
デザインにおける「パクリ」の発生要因とその抑止：「パクリ」と模倣・剽窃の差異

2018年度は国内外の学会で10編以上の研究成果・論文を発表することができただけでなく、単著「パクリの技法」(オーム社)を2019年2月に刊行することができた。それら研究成果を通して、本研究課題の主要テーマである「パクリ」という現象がなぜ発生するのか、またその手法についても具体的で網羅的な検討が可能になりつつある。デジタルデザイン時代の今日、ツールの高度化と手法の簡易化に伴い、コピーアンドペースト(いわゆるコピペ)やネット検索による模倣先の探索などによる「パクリ」が頻発し、それが今日のパクリ問題の検討課題の一つになっている。一方で、はっきりとした要因は未だ明らかではないか、同じようにコピペが容易なデジタルコンテンツやネット検索で探知が可能なコンテンツであっても、「パクられやすいコンテンツ」と「パクられづらいコンテンツ」が存在していることも事実である。これは「問題化するパクリ」と「問題化しないパクリ」とも言い換えることができる。「パクられやすいデザイン」と「パクられづらいデザイン」について具体的な比較研究を進めるために、昨年度に立てた「『パクられづらいデザイン』とは、意匠の複雑さや難解なプログラム技術というよりも、むしろ利用者や享受者に対しての『アナログ的な実感』の有無にあるのではないか」という仮説の検証を、様々な事例開発から行うことができた。例えば、本研究では、そのような『アナログ的な実感』の有無に基づくデザインを「Analog in Digital:AoD」と名付け、パクられづらさを反映させた新しいデザイン手法の一つとして研究を進めている。また、それと並行して、パクリの歴史や様々な事例研究に基づき、知的財産権(本年改正された「著作権法」を含む)についての情報収集や分析も進めている。(その成果は著書「パクリの技法」において言及)2018年度は、大きく2つの方向で研究業績を出すことができた。第二の方向性は、よりジェネラルな視点による研究成果である。「パクリ」という言葉と概念の理解が必ずしも十分であるとは言えない今日、専門的な研究成果だけではなく、ジェネラルな理解を深めるための研究も不可欠であると考える。この方向では、2019年1月に施行された「改正著作権法」を踏まえ、コンテンツやデザイン等におけるパクリの歴史や事例から、パクリについての啓蒙的な情報発信を含めたジェネラルな理解のための網羅的な単著の書籍「パクリの技法」(オーム社)を2019年2月に刊行することができた。2018年度は、実際のデザインや設計・開発・分析を通して、デジタルデザイン時代の「パクリ」の発生要因とその抑止手法について多くの業績を出すことができた。合わせて、パクリに対する啓蒙を含めたジェネラルな理解のための単著の書籍「パクリの技法」(オーム社)を執筆・出版できたことは、本研究課題の本年度の最大の成果の一つと言える。今後(2019年度)は、これまでの2年間の成果を踏まえた上で、「パクリ」という現象について、より具体的な手法と多様で広範な視点から明らかにしてゆく。よって、本研究課題が最終年度である本年度の推進方策は「具体的なデザインおよびコンテンツ作成手法」を通してパクリについて理解と分析、抑止手法を明らかにすること。あわせて、啓蒙的な情報発信や理解を含めた、パクリ全般に対する網羅的でジェネラルな理解のために体型的な研究成果をまとめ、社会にその成果を還元してゆくことである。なお、2019年4月には、本研究課題にも関わる国際会議IIAI-International Conference on Applied Informatics and Media Designをカリフォルニア州立大学ベーカーズフィールド校で開催し、研究成果を発表する。また、昨年に引き続き、2nd International Conference on Interaction Design and Digital Creation / Computing (IDDC 2019)を2019年7月に富山県で開催する予定である。研究の成果を積極的に公表してゆくことで、「パクリ研究」を深めるだけでなく、「パクリ問題」および「パクリ研究」への関心も高められるようにつとめたい。研究期間初年度である2017年度は、デジタルデザイン、アプリケーションデザイン分野における「パクられづらいデザイン」のあり方を、実際のデザイン制作およびアプリケーション開発等を通して検討した。パクリという現象やその発生要因を明らかにするためには、まず、実際のデザインや設計・制作作業を通じて理解してゆかなければならない。本研究課題で重要視していることは、単なる批評や第三者的な分析ではなく、製作者・開発者の側から、実際のデザインや制作の作業を通して、パクリの発生要因を理解し、分析してゆくことにある。よって、本研究課題は、実際のデザイン制作作業を行いつつ、その作業工程および成果物自体を被験体として分析してゆくという、制作と分析の両輪によって行うことを特徴としている。2017年度は、実際のデザイン・制作によって作り出した複数のデジタルデザイン(コンテンツ)やアプリケーションを事例として、「パクリやすいデザイン」「パクられづらいデザイン」について分析した。2017年度の研究成果から明らかになったことは、デジタルデザイン時代の今日、「パクられづらいデザイン」とは、意匠の複雑さや難解なプログラム技術というよりも、むしろ利用者や享受者に対しての「アナログ的な実感」の有無にあるのではないか、ということである。例えば、いかに複雑なCGであっても、その表現や技術はソフトウェアや環境の進化によって容易に模倣可能となる。しかし、アナログ的な実感を伴うデザインとは、表面的なデザインを超えた部分にオリジナリティがある。それが「パクりづらいデザイン」へと繋がるのではないか。

研究期間2年目となる2018年度は、これまでの研究成果を踏まえ、より実践的且つ具体的な「パクられないデザイン」「パクリを抑止するデザイン」について実作業を通して分析し、2017年度に立てた仮説を検証しつつ、明らかにしてゆきたい。デザインにおけるパクリの発生要因を明らかにし、そこから、その抑止手法について検討するという本研究課題は、幅広い分野の知見と情報、および実際のデザイン作業とその分析が求められる。研究期間初年度である2017年度では、第一段階のデザイン実作業とその分析を通して、デジタルデザイン時代の「パクりづらいデザイン」について、順調に研究を進めることができ、研究を発展させるための多くの知見とヒントを得ることができた。当初予定していた進捗に対して、問題なく成果をあげることができており、研究期間2年目の2018年度への取り組みへも順調に接続をしている。2017年度の成果としては、国際会議では、7th International Conference on Innovative practices in Business, Social Sciences and Humanities research(UAE)、25th International Conference on Systems Engineering(USA)など、4th International Conference on Computational Science/ Intelligence & Applied Infomatics(日本)、国内学会では、情報処理学会第130回情報基礎とアクセス技術・第108回ドキュメントコミュニケーション合同研究発表会などで、複数の論文発表を行った。また、本研究に関わる学術賞も受賞することができた。2018年度は国内外の学会で10編以上の研究成果・論文を発表することができただけでなく、単著「パクリの技法」(オーム社)を2019年2月に刊行することができた。それら研究成果を通して、本研究課題の主要テーマである「パクリ」という現象がなぜ発生するのか、またその手法についても具体的で網羅的な検討が可能になりつつある。デジタルデザイン時代の今日、ツールの高度化と手法の簡易化に伴い、コピーアンドペースト(いわゆるコピペ)やネット検索による模倣先の探索などによる「パクリ」が頻発し、それが今日のパクリ問題の検討課題の一つになっている。一方で、はっきりとした要因は未だ明らかではないか、同じようにコピペが容易なデジタルコンテンツやネット検索で探知が可能なコンテンツであっても、「パクられやすいコンテンツ」と「パクられづらいコンテンツ」が存在していることも事実である。これは「問題化するパクリ」と「問題化しないパクリ」とも言い換えることができる。
リン化合物を共有結合性配位子とする有機遷移金属錯体の合成と反応性

本研究の成果は次の4項目にまとめることができる。1.遷移金属とリン間に二重結合を持つ錯体の合成と反応性:種々のアミノ置換ホスファイトP(OR)_n(NR_2)_<3ーn>とCr,Mo,Wの錯体をBX_3と反応させることによって、金属ーリン間に二重結合を持つ陽イオン錯体を得た。この錯体はP上のアミノ置換基が多い程、置換基同士がキレ-トしている程、またCr→Wに行く程安定であった。2.遷移金属ホスホネ-ト錯体の合成と反応機構:種々のアミノ置換ホスファイトP(OR)_n(NR_2)_<3ーn>とピアノ椅子型ハロゲン鉄錯体Cp(CO)_2FeClとのアルブゾフ型脱アルキル化反応によって、この反応の中間体と考えられる陽イオン錯体[Cp(CO)_2Fe{P(NR_2)Y(OR)}]^+(Y=OR,NR_2)を単離することに成功した。これにOR'^-を反応させるとNR_2^-基が選択的に脱離したホスホネ-ト錯体[Cp(CO)_2Fe{P(O)Y(OR)}]が生成した。このことから、先ずOR'^-がPに求核攻撃して5配位のメタラホスホラン中間体を生成し、これにもう1分子のOR'^-基がapical位にあるOR'基のα炭素を攻撃し、NR_2^-が選択的に脱離するとともにホスホネ-ト錯体が生成する機構を提案した。3.リン配位子の遷移金属からCp環への転位反応:Cp(CO)LFe{P(O)RR'}をリチウムジイソプロピルアミド(LDA)と反応させると、ホスホネ-トP(O)RR'がCp環へ転位した。この種の反応が15族元素の配位子について見出されたのはこれが最初の例である。また光学対掌体を試料とすることによって反応機構の解明も試みた。4.遷移金属ホスホネ-ト錯体の光化学:[Cp(CO)_2Fe{P(O)(OEt)_2}]にL=PPh_3,P(OR)_3共存下で光照射を行うとCOが置換した[Cp(CO)FeL{P(O)(OEt)_2}]が生成するが、非共存下ではCOが脱離して空いた配位座にホスホリル酸素が配位した2量体が生成した。この反応は新規錯体の合成手段として有用である。1.遷移金属ホスホネ-ト錯体の光化学FeとP間に共有結合をもつ錯体、[Cp(CO)_2FeP(O)(OFt)_2]の光照射反応を調べた。Lewis塩基(L=pph_3、P(OMe)_3)共存下で反応を行うとCOが置換した錯体[Cp(CO)LーFeP(O)(OEt)_2]が生成した。これに対してLewis塩基を共存させない条件で光照射を行うと、[4(CO)FeP(O)(OEt)_2]_2が生成した。この反応でもやはりCOが一分子解離して、空いた配位座にホスホリル酸素が配位して2量体を形成したものと思われる。FeーC共有結合は光照射によりラジカル的開裂をするのに対して、FeーP共有結合をもつ錯体ではそのような反応生成物が得られないのは興味深い。2.リン配位子の金属からCp環への転移反応3.遷移金属とリン間に二重結合をもつ錯体の合成本研究の成果は次の4項目にまとめることができる。

また光学対掌体を試料とすることによって反応機構の解明も試みた。4.遷移金属ホスホネ-ト錯体の光化学:[Cp(CO)_2Fe{P(O)(OEt)_2}]にL=PPh_3,P(OR)_3共存下で光照射を行うとCOが置換した[Cp(CO)FeL{P(O)(OEt)_2}]が生成するが、非共存下ではCOが脱離して空いた配位座にホスホリル酸素が配位した2量体が生成した。この反応は新規錯体の合成手段として有用である。本年度は次の2課題に焦点を絞って研究を進めた。1.<遷移金属とリン間に二重結合を持つ錯体の合成と反応性>___ー:前年度までにBX_3がOR^ー基をアニオンとして引き抜く能力を利用して[(bpy)(CO)_3ML](M=Mo,W,L=PN(Me)CH_2CH_2NMe(OR))とBF_3・OEt_2との反応によりM=P二重結合を持つ陽イオン錯体が生成することを見出した。今年度はホスファイト上のアミノ置換基の数、キレ-トの有無に着目してM=Crについても同様の反応を検討した。その結果、リン上のアミノ置換基が多い程、リン上の置換基同士がキレ-トしている程、またMとしては周期表の下へ行く程、生成する陽イオン錯体は安定であることが判明した。これは生成物のリン上の正電荷をアミノ基のπーdonationや遷移金属フラグメントのπーback donationにより安定化することができるためである。この結論はExtended Hu^^..ckel計算によっても裏付けられた。2.<遷移金属ホスホネ-ト錯体の合成と反応機構>___ー:ハロゲン化遷移金属錯体(L)_nMClとホスファイトP(OR)_3とのアルブゾフ型脱アルキル化反応はホスホネ-ト錯体の合成法として有用である。この反応でピアノ椅子型鉄錯体Cp(CO)_2FeClとアミノ置換のホスファイトを用いると、このアルブゾフ型脱アルキル化が抑制され中間体の陽イオン錯体[Cp(CO)_2Fe{P(NR_2)Y(OR)}]^+(Y=OR,NR_2)を単離することができた。これにOR'^-を反応させるとNR_2基が選択的に脱離したホスホネ-ト錯体[Cp(CO)_2Fe{P(O)Y(OR)}]が生成した。以上のことから、次のような反応機構を提案した。即ち、先ずOR'^-がPに求核攻撃し、一旦5配位のメタラホスホランが生成する。これにもう1分子のOR'^-がapical位にあるOR'基のα炭素を攻撃し、その結果NR_2^-が選択的に脱離するというものである。このメタラホスホランはsite preferenceやstereomobility等、立体化学的に極めて興味ある化合物である。
タンパク質工学による産業上有用なスーパー酵素の作成と応用に関する研究

はじめに、本研究の目的の一つであるズブチリシンALP Iの発現系の確立を行った。ズブチリシンALP Iは、大腸菌での発現系では活性型の酵素を得ることが困難であったため、枯草菌を宿主とした発現形を構築した。ここでも、ズブチリシンALP Iをコードする遺伝子aprQのプロモーターを用いた発現系では、大量調製ができなかった。そこで宿主とした枯草菌のごく近縁種の生産するズブチリシンNATのプロモーター領域をaprQの上流に連結させることによって大量発現に成功した。以下の実験には本発現系を用いた。ズブチリシンALP Iは界面活性剤に対する耐性は示すが、アルカリ条件下での安定性はあまりない。そこで、耐アルカリ性に優れたアルカリズブチリシンSendaiの構造の一部をズブチリシンALP Iの対応する領域と入れ替えることでキメラ・ズブチリシンを作製しその性質を明らかにし、各種安定性の構造的要因を明らかにしようとした。アルカリズブチリシンに共通して保存され、ズブチリシンALP Iには保存されていない13のアミノ酸一次配列構造を抽出した。これらの構造のうちの一つ、C末端のアミノ酸配列-Tyr-Ala-Ala-Gln^<273>をズブチリシンSendaiに代表されるアルカリズブチリシン型-Ala-Ala-Thr-Arg^<269>に置換したキメラズブチリシンALP Iを作製し、各種安定性を調べた。その結果、キメラズブチリシンはズブチリシンALP Iよりもはるかに強いアルカリに対する耐性を獲得していた。また熱安定性も野生型に比べて5°C以上向上しているばかりでなく、界面活性剤隊に対する耐性も野性型の酵素に比べてはるかに向上していることが明らかになった。以上より、このキメラ酵素作製法は超安定化酵素造成の優れた方法であり、C末端領域がズブチリシンの安定性に大きく寄与していることが明らかになった。
DNA損傷修復蛋白を分子標的とした食道癌に対する新規化学放射線療法の開発

食道癌細胞株をシスプラチンおよび5-FUで処理した際に,DNA損傷の指標であるγ-H2AXとDNA修復蛋白Rad51発現の経時的変化が抗癌剤感受性と相関することが明らかとなった。さらに,従来代謝拮抗剤として考えられていた5-FUもDNAの二重鎖切断を引き起こしていること,相同組換え修復経路がCDDP/5-FUの相乗効果と深く関わっていることが明らかとなった。本年度は抗癌剤(CDDP,5-FU)を単独あるいは併用添加し,食道癌細胞株におけるDNA損傷の指標であるγH2AXとDNA修復蛋白Rad51 focusの量的変化(kinetics)と細胞内動態を経時的に測定し,抗癌剤併用の相加・相乗を評価するとともに,各抗癌剤の細胞内作用部位を明らかにすることを目標とした。得られた結果は以下の通りである。1)代表的な食道扁平上皮癌細胞株であるTE1およびTE11を用い,CDDPおよび5-FUに対する感受性を検討したところ,TE1がTE11と比較して高感受性を示した。2)TE1,TE11ともにγH2AXフォーカス陽性細胞数は抗癌剤処理後およそ12時間まで増加し続けるが,TE11ではその後速やかにフォーカスの消退を認めるのに対して,感受性の高いTE1ではさらに36時間までそのフォーカス陽性細胞数は増加し続けた。3)TE11では経時的なRad51フォーカス陽性細胞数の増幅が認められたが,TE1においてはcontrolと比較してほとんどRad51フォーカスの発現は認められなかった。以上の結果より,γH2AXの経時的変化が抗癌剤感受性と相関することが新たに明らかとなり,今後抗癌剤感受性のバイオマーカーとなる可能性がある。また,Rad51の発現低下によるDNA修復能の低下が抗癌剤感受性と関わっている可能性が示された。引き続きγH2AXおよびRad51蛋白を中心に,抗癌剤によるDNA損傷およびDNA修復のメカニズムを解明し,DNA修復蛋白をターゲットにした臨床応用を目指したい。本年度は昨年度に続き,CDDP,5-FU添加時の食道癌細胞株におけるDNA損傷の指標であるγH21AXとDNA修復蛋白Rad51 focusの発現を検討することで,これら薬剤による抗癌作用メカニズムについて新たな知見が得られた。1)食道扁平上皮癌細胞株であるTE1およびTE11の間で5-FUに対する感受性に差はなかったものの,γH2AX発現はTE11のみで増加した。2)TE11で5-FU代謝関連酵素RRM-1をノックダウンすると,5-FU処理時のγH2AX陽性細胞は減少したが,感受性には影響を与えなかった。3)TE11において,5-FU/CDDP併用によりγH2AXフォーカス形成は単剤に比べて若干増加したに過ぎなかったが,RAD51は有意に増加し,フォーカスの消失も大幅に遅延した。さらに,RRM-1をノックダウンするとγH2AXには変化を認めなかったが,RAD51に関してはフォーカス形成の減少を認め,5-FU/CDDP併用に対する感受性が低下した。以上の結果より,従来代謝拮抗剤として考えられていた5-FUもDNAの二重鎖切断を引き起こしていること,およびRRM-1の発現の程度により5-FUの作用機序が異なってくることが示唆された。さらに5-FUとCDDPの相乗効果は,より強力なDNA障害を引き起こすことが機序の一つとなっていることが示唆された。引き続きγH2AXおよびRad51蛋白を中心に,抗癌剤によるDNA損傷およびDNA修復のメカニズムを解明することで,DNA修復蛋白をターゲットにした臨床応用を目指したい。本年度は一昨年,昨年度に続き,CDDP, 5-FU添加時の食道癌細胞株におけるDNA損傷の指標であるγH2AXとDNA修復蛋白Rad51 focusの発現を検討することで,これら薬剤による抗癌作用メカニズムについて新たな知見が得られた。1)食道扁平上皮癌細胞株TE11において,5-FU処理後のγH2AX蛋白発現は5-FU代謝関連酵素ribonucleotide reductase M1 (RRM-1)蛋白の発現レベルと相関し,RRM-1が5-FUによるDNA損傷に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。さらにTE11でRRM-1をノックダウンすると,RAD51フォーカス形成の減少を認め,5-FU/CDDP併用に対する感受性が抑制された。以上の結果より,従来代謝拮抗剤として考えられていた5-FUもDNAの二重鎖切断を引き起こしていること,およびRRM-1発現の程度により5-FUの抗癌作用機序が異なってくることが示唆された。さらに相同組換え修復経路がCDDP/5-FUの相乗効果と深く関わっており,5-FUはCDDPによりもたらされたDNA損傷をRAD51蛋白が関与するタイプに修飾することが明かとなった。当初の予定では本年度は分子標的治療薬imatinibおよびerlotinibによる抗腫瘍効果を確認する計画であったが,5-FUの作用機序に関する新しい知見が得られたため,こちらの解明に重点を置いた。

24年度が最終年度であるため、記入しない。今後はCDDP/5-FU併用による相乗効果のメカニズムをさらに解明するとともに,分子標的治療薬imatinibおよびerlotinibによる抗腫瘍効果への影響を明らかにしたい。