hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ベンゼン環のパラ選択的官能基化法の開発

本年度は、(1)イリジウム触媒を用いた炭素水素結合の直接ホウ素化反応の改良、および(2)ワープドナノグラフェンのホウ素化反応の開発および多官能基化への応用、を行った。イリジウム触媒を用いた炭素水素結合の直接ホウ素化反応については、前年度までに開発していた触媒系の汎用性の拡大に成功し、基質適用範囲を大幅に拡充するに至った。その結果、縮環骨格をもつ機能性材料や、医薬品の成分として知られる有機化合物、さらには非常に複雑な天然有機化合物への応用が可能になった。機能性材料に用いられる分子群に対し、本反応系を適用することで他の手法では困難な位置選択的官能基化を実現した。これは、材料化学の発展に大きく寄与する強力なツールとなることが期待出来る成果である。さらに他の手法では合成困難な複雑天然物の誘導体17種類の迅速合成に成功し、それらの活性評価を行うことでそれらの分子群の創薬ターゲットとしての新しい可能性を切り拓いた。ワープドナノグラフェンのホウ素化反応の開発および多官能基化への応用については、当初予想しなかった10ヶ所のホウ素化に成功した。これは多環芳香族炭化水素へのホウ素化として最多の個数であり、ワープドナノグラフェンが無置換芳香族炭化水素にも関わらず高い溶解性をもつことが鍵となっている。得られたデカボリルワープドナノグラフェンはX線結晶構造解析によって構造を確定し、立体的に空いている位置が選択的にホウ素化されていることを確認した。さらに、これを共通中間体とすることで、10ヶ所すべてに電子供与基もしくは電子求引基が置換したワープドナノグラフェンの合成に成功した。これらは無置換ワープドナノグラフェンとは異なる蛍光色を示し、また比較的高い量子収率をもつ赤色蛍光材料となった。本年度は、開発したパラ位ホウ素化反応のさらなる改良および当該反応の応用を指向して研究を行った。まず米国エモリー大学のG. D. Musaev教授らのグループと共同で、開発した反応の計算化学による機構解明研究を行った。その結果、触媒活性種は酵素のように柔軟な反応場を有し、パラ位ホウ素化体が生成する経路がメタ位ホウ素化体が生成する経路よりも優先することに寄与していることが明らかになった。この結果はACS Catalysis誌に投稿し掲載された。これにより配位子開発の指針を明確化することができ、研究を大きく加速することに成功した。次に本反応の汎用性を向上させる研究を行った。本反応では溶媒としてヘキサンを用いるが、ヘキサンは溶媒和能の低い非極性溶媒であり、これに溶けない基質に対しては本反応を適用できないという欠点がある。そこで、より汎用性の高い溶媒を用いて高い活性を示す触媒系の開発を行った。本反応では顕著な配位子効果が見られるため、Xyl-MeO-BIPHEPの構造をチューニングすることにより高い活性が得られると考えた。配位子の電子的性質を制御するために電子供与性および電子求引性の置換基を導入し、検討を重ねたところ電子不足な配位子がテトラヒドロフラン(THF)中で高い活性を示すことを見出した。THFは有機合成において、溶解能の高い溶媒として多用されるため、より汎用性の高い反応へと改良できた。以上、実験・計算化学の両面から絞り込んでいき最適な配位子を見つけたことで、適用できる基質の幅が大きく広がり、機能性材料や医薬品、複雑天然物への応用を可能にした。本年度における特筆すべき研究成果は、計算科学を用いた反応機構解明研究である。Musaev教授およびHaines博士と密に連携し、我々がもつ実験結果と矛盾しない仮説を慎重に構築し、検討を進めていった。Musaev教授とHaines博士との連絡は、毎月のメールによる研究進捗報告、不定期でのスカイプを用いたディスカッション、また11月に両名が日本を訪問した際に直接打ち合わせを行った。計算科学にて判断がつかない事象に直面した際はこちらで実際に実験を行い、仮説の補強を行った。これによって、これまで手探り状態であった配位子検討に道筋が生まれ、我々が目指す汎用性と選択性を両立させた配位子の発見に大きく前進した。実際に、汎用性の低いヘキサンを反応溶媒として用いなければならないというこれまでの制約を取り払い、より汎用的なTHFを溶媒に用いた反応系の確立に成功した。本研究では、医薬品や電子デバイス材料へ応用可能な有機分子の誘導化を迅速に行う「ベンゼン環のパラ選択的官能基化反応」の開発および応用を目的としている。ベンゼン環パラ位の置換基は分子全体の性質に大きく影響を及ぼすことから、その直接官能基化法の開発が強く望まれてきた。しかし、一置換ベンゼンのパラ位を選択的に官能基化することは難しく、これまで汎用的な手法は開発されていなかった。一方でホウ素の置換基であるボリル基は様々な官能基に変換できることが知られており、パラ位選択的な直接ホウ素化反応が可能になればベンゼン環パラ位の多様な選択的官能基化が可能になると考えた。本年度は、前年度までに開発した「パラ選択的ホウ素化反応」について、触媒系のさらなる改良を行なった。10種類以上の配位子を合成しスクリーニングした結果、汎用性・選択性・基質適用範囲のすべての面で従来系を超える触媒系を発見することに成功した。この触媒系は、前年度の成果である医薬品中間体の迅速誘導化をさらに加速させただけでなく、有機エレクトロニクス材料の部品となる分子群の位置選択的変換も可能にした。

本研究成果についてはすでに学会発表を行なっており、触媒反応化学のみならず広く有機合成に関わる多くの分野の研究者から注目を集めている。さらに、開発した反応を応用することで、湾曲した巨大湾曲炭化水素「ワープドナノグラフェン」のホウ素化に成功した。これを鍵反応として、水溶性ワープドナノグラフェンを合成した。水溶性ワープドナノグラフェンはヒト培養細胞に取り込まれ、光照射によって選択的に細胞死を誘導する性質を示すことを明らかにした。嵩高いリン配位子である2,2'-ビス[ジ(3,5-キシリル)ホスフィノ]-6,6'-ジメトキシ-1,1'-ビフェニル(Xyl-MeO-BIPHEP)を用いることで一置換ベンゼンのパラ位選択的ホウ素化反応を実現した。さらに、確立した一置換ベンゼンのパラ位選択的ホウ素化を可能にする触媒反応を非対称1,2-二置換ベンゼンへと展開した。非対称1,2-二置換ベンゼンは、多くの有用有機化合物で見られる構造であり、インドールやベンゾチオフェンといった縮環型π共役化合物群もこれに属する。そのため、この分子骨格の位置選択的官能基化は有用分子群の開発研究に大きく貢献する重要な方法論である。有機材料開発を指向し、開発した反応を用いてπ共役系化合物の位置選択的ホウ素化を行った。その結果、キサンテンやフルオレン、ナフタレン、アントラセンといった有機材料に有用な化合物群に対し、他の手法では達成困難な位置選択的官能基化を実現した。これらの実績は当初の計画を上回るものである。本年度は、(1)イリジウム触媒を用いた炭素水素結合の直接ホウ素化反応の改良、および(2)ワープドナノグラフェンのホウ素化反応の開発および多官能基化への応用、を行った。イリジウム触媒を用いた炭素水素結合の直接ホウ素化反応については、前年度までに開発していた触媒系の汎用性の拡大に成功し、基質適用範囲を大幅に拡充するに至った。その結果、縮環骨格をもつ機能性材料や、医薬品の成分として知られる有機化合物、さらには非常に複雑な天然有機化合物への応用が可能になった。機能性材料に用いられる分子群に対し、本反応系を適用することで他の手法では困難な位置選択的官能基化を実現した。これは、材料化学の発展に大きく寄与する強力なツールとなることが期待出来る成果である。さらに他の手法では合成困難な複雑天然物の誘導体17種類の迅速合成に成功し、それらの活性評価を行うことでそれらの分子群の創薬ターゲットとしての新しい可能性を切り拓いた。ワープドナノグラフェンのホウ素化反応の開発および多官能基化への応用については、当初予想しなかった10ヶ所のホウ素化に成功した。これは多環芳香族炭化水素へのホウ素化として最多の個数であり、ワープドナノグラフェンが無置換芳香族炭化水素にも関わらず高い溶解性をもつことが鍵となっている。得られたデカボリルワープドナノグラフェンはX線結晶構造解析によって構造を確定し、立体的に空いている位置が選択的にホウ素化されていることを確認した。さらに、これを共通中間体とすることで、10ヶ所すべてに電子供与基もしくは電子求引基が置換したワープドナノグラフェンの合成に成功した。これらは無置換ワープドナノグラフェンとは異なる蛍光色を示し、また比較的高い量子収率をもつ赤色蛍光材料となった。
複素座標法を用いた原子・分子の共鳴状態およびイオン化過程の理論的研究

複素座標法は、量子力学的準安定状態である共鳴状態の位置と寿命を、非エルミートな固有値問題を解くことで直接決定する理論的手法であるが、実際の応用に際して、基底関数の選択など技術的に困難な側面を持つ。本研究は、複素数軌道指数を含む基底関数を用いてそれをエネルギー勾配法で最適化するなど、いくつかの計算科学的な技法の開発によってその問題点を解決するとともに、具体的な系に応用するものである。1.量子力学的散乱問題において興味深い現象に、共鳴現象がある。複素座標法は、共鳴位置及び寿命を求めるために開発された理論的方法であるが、(1)共鳴位置、寿命、あるいは断面積などは、実際の計算に含まれる基底関数展開などの近似操作によりθ依存性をもち、その最適値を求めるのが困難。(2)複素座標法に習熟しないと基底関数の選択が困難で、経験が必要である。(3)数値計算に複素数演算をかなり含み、数値的にも不安定な場合がある。本研究では以上の問題点を解決し、新しい型の複素座標法を構築し、更に種々の問題に応用することを目的としている。2.まず上記(1)(2)の問題点を解決する目的で、軌道指数に関するエネルギー勾配法の適用を検討した。通常の実数Hamiltonianと複素座標変換した基底関数を使用して、(1)水素分子のΣ、Πの対称性を持つ2電子励起状態を扱い、通常の実数基底関数にわずか一つの複素数基底関数を追加し、その複素数軌道指数を最適化することにより、これまで10個程度の複素数基底関数を要した計算結果を再現することに成功した。(2)水素原子、ヘリウム、水素分子イオン、水素分子などの光イオン化断面積を、複素座標法に基づき振動数依存分極率の虚数部分から計算した。その際に、複素数基底関数を一個だけ含めて、分極率の持つ変分的性質を使って、その軌道指数を最適化した。その結果、ヘリウム原子の断面積については、2電子励起状態に基づくFano線形まで非常に精度よく再現することに成功した。水素分子については、終状態を一つの基底関数で表現できない場合があることが明らかになった。この点は、数個の基底関数を使って同時に最適化することにより、解決できる可能性があり、次年度以降に研究を深めたいと考えている。水素分子の2電子励起自動イオン化状態や水素分子負イオンの形状共鳴状態の共鳴位置や寿命の複素基底関数法を用いた計算を、基底関数として微分基底関数の形式と解析的微分関数の形式で行い、良好な結果を得た。光イオン化断面積の計算において、振動数依存分極率に対する変分原理と複素基底関数法を基礎にして、それぞれの振動数ごとに基底関数を最適化することで、必要な複素基底関数の数を従来よりも大幅に削減できること、配置間相互作用法を用いて、電子相関を十分に考慮した自動イオン化の計算が可能であることを明らかにした。つまり、H原子の様々な光イオン化チャンネルの断面積を新手法で計算し、連続状態を含む遷移モーメントが、わずか1、2個の複素基底関数により効率良く抽出され、広いエネルギー領域で断面積が正確に得られること、Gauss型とSlater型の複素基底関数が同精度の断面積を与えることを明らかにした。さらに、He原子の直接イオン化チャンネルへの応用を行い、H原子の場合と同様に、1、2個の複素基底関数により実験値と良く一致する結果を得ることに成功した。電子相関によって生じるHeやBeの自動イオン化への応用を行い、2電子励起状態を表現する実基底関数に1個の複素基底関数を加え、後者を変分原理に従って最適化することで、従来の複素基底関数法では困難であった自動イオン化のFano profileを正確に描くことに成功した。また、基底状態の電子相関が特に重要である、水素負イオンの光脱離断面積を正確に計算することにも成功し、その有効性を示した。1.量子力学的共鳴状態は、有限の寿命で崩壊する一時的な準束縛状態である。特に、複素座標法を用いた電子系共鳴状態の計算には、束縛状態と共鳴状態を記述する実数基底と、連続状態を記述する複素数基底が必要である。数値計算を軽減するために、複素数基底の個数を最小限にし、かつ精度を落とさないように、複素数エネルギー固有値に対して、解析的微分法を用いてその複素数軌道指数を最適化する計算方法を開発した。核間距離が比較的長い領域における水素分子負イオンおよび水素分子二電子励起状態について複素軌道指数の最適化に成功した。2.光イオン化断面積の計算のために、振動数依存分極率について最適化された複素軌道指数の共鳴領域における振る舞いを調べた。昨年度までに、複素基底関数法と振動数依存分極率に対する変分原理を利用した光イオン化断面積の計算法を開発し、光子エネルギー毎に最適化された複素軌道指数を持つ1,2個のGauss型基底関数を用いることで、連続状態の情報が効率良く抽出できることを示した。また、最適化された複素軌道指数は、自動イオン化が起こる領域で特異な振る舞いを示すことを前年度見出した。
日本語音声ディクテーションシステムの研究

音声認識の究極的な目的の一つがディクテーションシステムの実現である.海外では,米国のARPAやヨーロッパのESPRITのプロジェクトで,新聞記事を対象としたディクテーションの研究が,ここ数年,集中的に行なわれ,単語誤り10%以下のディクテーションアルゴリズムが開発された.日本におけるディクテーション研究の遅れを取り戻すことを主目的として本研究を行なってきた.まず,申請者を代表とする大語彙連続音声認識研究用データベースワーキンググループ(WG)を,情報処理学会の音声言語処理研究会に,平成7年11月に2年計画で発足させた.このWGでは,大語彙連続音声認識(ディクテーション)の研究用のデータベースを整備し,音声認識要素技術の評価ができる基盤をつくることができ,平成9年10月に初期の目的をほぼ達成し,活動を終了した.このWGの活動は,平成9年7月からIPA(情報処理振興事業協会)の「独創的先進的情報技術に係わる研究開発」の実施テーマ「日本語ディクテーション基本ソフトウエアの開発」として取り上げられ,3年間の予定で研究開発が続けられている.本科学研究費補助金は,これらの日本語ディクテーションに関する研究のデータベースや研究開発を加速し,WGやプロジェクトを具体化するのに大いに役立てられた.とくに,本科学研究費補助金による申請者の研究室での研究成果もあり,日本語ディクテーションに関する研究開発を組織化することができた.音声認識の究極的な目的の一つがディクテーションシステムの実現である.海外では,米国のARPAやヨーロッパのESPRITのプロジェクトで,新聞記事を対象としたディクテーションの研究が,ここ数年,集中的に行なわれ,単語誤り10%以下のディクテーションアルゴリズムが開発された.日本におけるディクテーション研究の遅れを取り戻すことを主目的として本研究を行なってきた.まず,申請者を代表とする大語彙連続音声認識研究用データベースワーキンググループ(WG)を,情報処理学会の音声言語処理研究会に,平成7年11月に2年計画で発足させた.このWGでは,大語彙連続音声認識(ディクテーション)の研究用のデータベースを整備し,音声認識要素技術の評価ができる基盤をつくることができ,平成9年10月に初期の目的をほぼ達成し,活動を終了した.このWGの活動は,平成9年7月からIPA(情報処理振興事業協会)の「独創的先進的情報技術に係わる研究開発」の実施テーマ「日本語ディクテーション基本ソフトウエアの開発」として取り上げられ,3年間の予定で研究開発が続けられている.本科学研究費補助金は,これらの日本語ディクテーションに関する研究のデータベースや研究開発を加速し,WGやプロジェクトを具体化するのに大いに役立てられた.とくに,本科学研究費補助金による申請者の研究室での研究成果もあり,日本語ディクテーションに関する研究開発を組織化することができた.情報処理学会の大語彙連続研究用データベースWGの討議に基づき、WGのメンバーとの協同作業により、以下のWGの活動を行なった。・91年94年の毎日新聞の記事を対象にすることにし、91年94年9月までを言語モデルの学習用に、94年10月12月までを文データの収録用にした。・表、スコアなど文として不適切なものを除く基準を定め、また、カッコなどの取り扱いの基準も定め、文の選択基準を決定した。・5千語、2万語の辞書およびバイグラム言語モデルを作成し、文の複雑度(パ-プレキシティ)の計算を可能にした。・WGメンバーで、読み、形態素解析などのチェックを行ない、パ-プレキシティおよび未知語の数を基準とした収録文セットを作成した。現在、音響学会の音声データベース委員会のメンバーで音声データの収録中であり、約5万文の音声データの収録が3月末には終了する予定である。WGの活動の一環として、音響モデル、言語モデルに関する以下の研究を研究室独自に行なった。・大量の音声データから標準的な不特定話者用HMM音韻モデルの作成を行なった。・高速な認識処理が可能なTied Mixture HMMでの最尤分割原理に基づく音韻HMM作成アルゴリズムの研究を行ない、特定話者音韻認識で評価を行ない、アルゴリズムの有効性を示した。・日本語形態素解析ツールのChaSenを用いて、新聞記事の形態素付与の研究を開始した。音声認識の究極的な目的の一つがディクテーションシステムの実現である.海外では,米国のARPAやヨーロッパのESPRITのプロジェクトで,新聞記事を対象としたディクテーションの研究が,ここ数年,集中的に行なわれ,単語誤り10%以下のディクテーションアルゴリズムが開発された.日本におけるディクテーション研究の遅れを取り戻すことを主目的として本研究を昨年度引き続いて行なってきた.申請者を代表とする情報処理学会の音声言語処理研究会の大語彙連続音声認識研究用データベースワーキンググループ(WG)では,大語彙連続音声認識(ディクテーション)の研究用のデータベースを整備し,音声認識要素技術の評価ができる基盤をつくることができ,平成9年10月に初期の目的をほぼ達成し,活動を終了した.このWGの活動は,平成9年7月からIPA(情報処理振興事業協会)の「独創的先進的情報技術に係わる研究開発」の実施テーマ「日本語ディクテーション基本ソフトウエアの開発」として取り上げられ,3年間の予定で研究開発が続けられている.本科学研究費補助金は,これらの日本語ディクテーションに関する研究のデータベースや研究開発を加速し,WGやプロジェクトを具体化するのに大いに役立てられた.とくに,本科学研究費補助金による申請者の研究室での統計的言語モデルや音韻モデルの効率的表現の研究成果などにより,日本語ディクテーションに関する研究開発を組織化することに役立てることができた.
二方向水平力を受ける鉄筋コンクリート開断面耐震壁の復元力特性に関する研究

建築物の耐震要素として広く用いられているコア壁のような鉄筋コンクリート開断面耐震壁は、従来、二方向の単一平面壁に分解されて各面内方向の剛性および耐力が評価されてきたが、構造物の挙動を適正に把握するためには、連続した開断面要素としての実際の剛性、耐力、ねじれ特性などを評価することが必要である。本研究ではこのような耐震壁の弾塑性力学モデルを作成するための基礎的資料を得ることを目的として、1.開断面を構成する平面壁要素の変形特性に関する資料を得るための実験、2.水平面内二方向に変形する曲げ破壊型の不等辺L型開断面耐震壁の復元力特性に関する資料を得るための実験、の2シリーズの実験を行った。これらの実験で得られた主な研究成果はおおよそ次のとおりである。1.平面壁要素の実験に関して、1)曲げ降伏前の曲率分布は、シアスパン比、壁高、柱主筋比および軸力の有無を問わず、概ね3次曲線で表すことができ、壁脚の曲率から曲げ変形を推定できる。2)曲げ降伏以後の変形機構はトラスモデルによってほぼ表わすことができる。2.不等辺L型開断面耐震壁の実験に関して、1)二方向に変形すると壁脚部の圧壊が激しくなり、靱性に劣るようになる。2)他方の壁が引張フランジとなる方向に変形すると、フランジ壁のコンクリートが引張応力を負担して荷重-変形曲線に影響を与え、フランジ壁幅が広いと小変形のうちに最大耐力を示すようになる。3)L字形で挟む角を二等分する方向に変形すると、壁幅の狭い壁に平行な方向の荷重-変形曲線は特異な形状になると共に耐力も著しく小さくなる。4)二方向曲げ耐力は、3とおりの曲げ破壊パターンから求められる計算値をQx-Qy平面上にプロットして描かれる三角形によって概ね推定できる。5)曲げ降伏後の曲率分布は平面壁のそれとは異なり、開断面壁全体として考える必要がある。平面上二方向の壁板が連続している開断面耐震壁は,単一平面壁には見られない性状を示し,建物全体のねじれ挙動や終局的な強度に大きな影響を与える.筆者はこれまで,等辺のL字型開断面耐震壁の実験研究を行ってきたが,二方向に複雑な挙動を示す荷重と変形の関係を解析的に説明づけるためには, L型断面を構成する平面壁の,壁周辺柱の伸縮をも含めた変形性状を明らかにすることが必要であると考えられた.そこで今年度は,主として平面壁の変形に関する実験資料を得ることを目的として,各種の応力下における平面耐震壁の水平加力実験を行った.試験体の種類は,変動因子としてシアスパン比が3種,壁高さが3種,柱主筋比が3種および軸力の有無の組合せで合計15種類である.主な研究成果はおおよそ次のとおりである.1.シアスパン比が同一で壁高が異なる場合の亀裂状況は,曲げ破壊型の場合には壁高によらず壁高の低い方の範囲でよく類似しているが,せん断破壊型の場合には壁高が低いと斜め亀裂が壁板全面にわたって密に発生し,壁高が高いと隅角部を結ぶ対角線上付近に多く発生する. 2.同一シアスパン比で同じ曲げ破壊型であっても,壁高が高いほど変形能力が乏しくなり,せん断破壊型に移行することもある.3.せん断初亀裂荷重は,シアスパン比が大きいほど小さくなる.

4.塑性理論を応用した終局強度式による耐力は,同一シアスパン比の場合の壁高による終局耐力の変化の傾向も含めて,実験結果に良く適合した. 5.曲げ降伏以前の曲率分布は,シアスパン比,壁高,柱主筋比および軸力の有無を問わず,概ね3次曲線で表すことができ,壁脚の曲率から曲げ変形を推定できる. 6.曲げ降伏以後の壁周辺柱の軸方向ひずみは,引張側柱を弾塑性の変断面材としたトラスモデルによって表すことができる.また,圧縮側柱脚部が回転の中心となって壁項に水平変形が生ずるとする変形機構についても良く適合している.平面上二方向の壁板が連続している開断面耐震壁は、単一平面壁には見られない性状を示し、建物全体のねじれ挙動や終局的な強度に大きな影響を与える。筆者はこれまで、等辺のL字形開断面壁の二方向水平加力実験やL形を構成する平面壁要素の変形性状についての実験研究を行ってきた。本年度は、上記の研究実績を踏まえて、不等辺のL字形断面を有する曲げ破壊型の鉄筋コンクリート開断面耐震壁の二方向水平加力実験を行った。試験体は断面形状を2種類に変えて6体作製し、二方向加力の種類は、1.一方の壁に平行な方向に変位漸増繰り返し水平変形を与えるもの(X型)、2.x-y水平面上で円形に変形を与え、その半径を漸増させるもの(C型)、3.一方の壁に対して45°の角度をなす二つの方向に交互に変位漸増繰り返し水平変形を与えるもの(D型)、の3とおりとした。本実験で得られた主な研究成果はおおよそ次のとおりである。1.一方向加力のX型に比べて二方向に加力したC型、D型は、壁脚部コンクリートの圧壊が激しく靭性に劣る。2.他方の壁が引張フランジとなる方向に変形する場合には、フランジ壁のコンクリートが引張応力を負担して荷重-変形曲線に影響を与え、フランジ壁幅が広いと最大耐力時の変形が非常に小さくなる。3.L字形で挟む45°方向に変形する場合に、壁幅の小さい側の壁に平行な方向の荷重-変形履歴曲線は、特異な形状となり、各サイクルの変位ピーク以前に荷重の最大値をとり、各サイクルごとに負勾配のある荷重-変形曲線になる。また、その壁幅によっては、その方向のせん断力をほとんど負担しない場合がある。4.x-y荷重履歴曲線は、仮定した3とおりの曲げ破壊パターンによって描かれるx-y荷重平面上の三角形内にほぼ含まれ、二方向曲げ終局耐力が概ね推定できる。5.曲げ降伏後の曲率分布は平面壁のそれとは異なり、開断面壁全体として考える必要がある。
相同・非相同交換染色体修復関連遺伝子の発現機序解析による新しい放射線治療法の開発

放射線により生じるDNA日本鎖切断修復はNHEJ(non-homologoue end-joining)とHR(homologous recombination)により修復されることが知られている。前者はおもにG0/G1期で作用し、後者はG2/S期で作用する。本年度は二つの修復経路の正確性および効率性を染色体異常頻度より検討した。正常線維芽細胞(AG1522,AG1523,AG1519)では静止期に照射後に24時間培養した場合、照射直後に染色体異常を計測した場合より、染色体断片および誤修復の頻度が2分の1に減少した。G0,G1期ではNHEJにより修復されることから正常細胞ではG0期におけるNHEHのG1期のNHEJより効率的であることがわかった。一方、放射性感受性のAtaxia Telangiectasia由来のAT細胞ではいずれの条件においても染色体断片、後修復の頻度に変化は殆ど見られず、AT細胞ではいずれの条件においても染色体断片、後修復の頻度に変化は殆ど見られず、AT細胞ではG0,G1期いずれにおいてもNHEJに異常が存在することが示された。一方、対数増殖期の細胞に照射し、G2期の染色分体切断および染色分体間の誤修復を正常細胞、AT細胞で調べたところ、AT細胞で若干修復されない切断の頻度が正常細胞より高い傾向でみられたが、誤修復の頻度には有意な差は見られなかった。癌細胞を用いた実験でも正常細胞と同様な傾向がみられ、静止期G0から増殖期のG1に細胞周期を進行させることが、癌治療に有効であることが示唆された。ATMのsiRNAによる遺伝子抑制を癌細胞にて試みたが、今回の実験では導入が不十分なせいか癌細胞に高頻度の誤修復誘導はできなかった。今後の課題である。今後の課題である。遺伝子DNAに生じた傷は細胞死、突然変異、発癌の原因となるため、速やかに修復される必要がある。速やかで正確なDNA修復能は、細胞生存およびゲノムの安定性維持のため、極めて重要である。一方、DNAに"人為的"に傷を与え、癌を死滅させるのが放射線治療である。癌細胞のDNAのみに傷を与えることができれば理想的だが、現実には正常細胞のDNAにも傷を与える。正常細胞のDNA損傷と放射線の副作用は、密接に関係しており、治療線量を規定する最重要因子となっている。本研究の目的は、DNA損傷修復に重要な役割を果たす相同組換え(HR)と、非相同組換(NHEJ)の修復に着目して、放射線感受性のメカニズムを細胞レベル、染色体レベルおよびDNAレベルで明らかにする。これらの結果を新しい放射線治療の開発に利用することが最終目的である。本年度は、ヒト線維芽細胞および癌細胞の放射線感受性を決定した。用いた細胞は正常線維芽細胞4種類、放射線感受性が著しく高いことが知られている常染色体劣性遺伝である毛細血管拡張性運動失調症(Ataxia telangiectasia : AT)由来の線維芽細胞3種類、食道癌由来の扁平上皮癌細胞4種類、乳癌由来の癌細胞3種類である。次いで、正常細胞のNHEJによる修復を評価するために、GO期細胞を用意し、250kVのX線2-8Gy照射を行い、その後24時間37°Cで培養後、2週間後に形成されたコロニー数から生存率を決定した。対数的に増殖している正常およびAT由来の線維芽細胞および癌細胞に誘発された傷は、NHEJおよびHRにより修復される。本実験では照射直後にトリプシン処理を行いシャーレに細胞を播種し、生存率を決定した。

次年度は、採取したG2期染色体にDNAプローブを用いたFISH法を用いて蛍光染色し、修復されずに残ったDNA断片を意味するフラグメントと、異なる染色体間の誤修復である転座や染色体の挿入など誤修復を表す染色体交換等の染色体異常を測定する予定である。細胞の放射線感受性はNHEJおよびHRによる修復能の差により決まると予想されることから、本年度は昨年度に得られた正常細胞およびAT細胞のG0期の染色体損傷に加え、G2期染色体における染色分体切断と誤修復の経時的変化を検討した。これまでの報告では、ATMはHRにおいて重要な働きをすることが示唆されていることから、AT細胞ではG0期同様に誤修復が著しく高頻度に誘発されると予想された。しかしながら、AT細胞のG2期染色体損傷の経時的変化からは、正常細胞と比較して明らかな誤修復の増加は見られず、修復されない切断が高いのみであった。ATM遺伝子はNHEJではなく、HEを介する修復に重要な遺伝子とされているが、我々の結果はむしろNHEJの正確性に重要な遺伝子と考えられた。AT細胞においてKu70,Ku80,Rad51等の遺伝子リン酸化をウエスタンブロッテイン法にて検討したがG0期、G2期いずれにおいても正常なバンドがえられたことから、AT細胞の異常感受性はATM遺伝子の変異による静止期の誤修復に由来すると考えられこれまでの報告とことなる結果であった。放射線による損傷修復に関与すると考えられている遺伝子として、ATM, ku70,ku80,p53,Rad51等が候補として挙げられているが、AT細胞ではいずれの遺伝子のリン酸化に異常はみられなかった。癌細胞にsiRNAの導入による誤修復誘導をこころみたが、十分な導入ができず、感受性増感は得られなかったが、今後の課題として実験を継続したい。
民族間の紛争と統合-エチオピア南部アルシ・オロモとシダマの事例

アフリカにおける民族間の関係は、しばしば「部族間対立」という差別的含意のある表現を用いて内戦や国家間の戦争など暴力的対立の原因、あるいは政治・経済システムの排他性や独占などの諸問題の原因とみる立場から取り扱われてきた。本研究は、否定的側面に偏った従来の民族間関係の理解に対する反証を地域研究の立場からエチオピア西南部におけるシダモとアルシ・オロモの事例を対象に、長期のフィールドワークに基づく参与観察の蓄積に基づいて試みた。研究計画の最終年度にあたる2006年度は、南部エチオピア、アルシ・オロモ地域における民族争議の解決に関する研究成果の公刊をすすめた。同時に、初年度同様、日本ナイル・エチオピア学会(南山大学)および日本アフリカ学会(大阪大学)において、本研究プロジェクトの成果を公表し、日本の当該分野研究者からのコメント、批判を仰いだ。また、2006年11月京都で開催された21世紀COEプログラムによる国際シンポジウムにおいて民族紛争と統合に関するポスター発表をおこなった。これらの成果は、研究科が出版する国際学術雑誌African Study Monographsおよびアジア・アフリカ地域研究誌に論文として公刊した。同じ国際シンポジウムのサテライト・ワークショップとして企画された「「地域」をつくるバナナとエンセーテ:アジア・アフリカにおけるバショウ科作物を基盤とする持続的生業システムの比較研究」の企画委員として加わり、異民族間の作物の伝播と受容のプロセスを論じた。このワークショップの成果出版物を受け入れ研究者と共同して編集にあたった。また、2006年12月にエチオピアにおいて開催された国際ワークショップにも参加し、地元アジスアベバ大学における同分野の研究者との意見交換をおこなった。以上の活動を展開しつつ、初年度から継続して民族紛争と統合に関するフォーラムを運営し、受け入れ先の若手アフリカ地域研究者との交流を深めて、当該分野の発展に寄与した。初年度は、研究分担者のマモが、エチオピアのシダマおよびアルシ・オロモ民族の個別民族誌事例を収集して紛争と統合にかかわる民族間関係についての事例の検討を集中的におこない、代表者と共同してこれまで収集してきたフィールドワークによる実証的資料とのつきあわせをおこなった。その成果の一部は、日本ナイル・エチオピア学会「Arsii Oromo-Sidama Relations : An attempt to understand their past conflicts and present processes of integration」および日本アフリカ学会「Problems and Prospects of Education in Oromia Regional State : A case of highland Arsii Oromo areas, southern Ethiopia」においてそれぞれ報告した。また、研究分担者のマモは、短期間、アルシ・オロモ、シダマ地域を訪問し、現地でフィールドワーク資料の補筆をおこなった。受け入れ先の大学院アジア・アフリカ地域研究研究科においては、協力してアフリカにおける民族紛争と統合に関するフォーラムを立ち上げ、研究会を開催の準備をおこなった。また、これまでの研究成果をまとめて単著「Land, Local Custom & State Policies : Land Tenure, Land Disputes and Disputes Settlement among the Arsii Oromo of Southern Ethiopia」の出版をおこなったアフリカにおける民族間の関係は、しばしば「部族間対立」という差別的含意のある表現を用いて内戦や国家間の戦争など暴力的対立の原因、あるいは政治・経済システムの排他性や独占などの諸問題の原因とみる立場から取り扱われてきた。
膵癌に対する線維化抑制ペプチドと膵癌特異的T細胞輸注併用免疫療法の開発

本研究では、膵癌免疫療法の可能性を検討するにあたり、当初、我々はエフェクター細胞として腹水細胞に着目していたが、最近、膵癌に対して根治術を受けた長期生存者において、腫瘍に浸潤するTリンパ球と同一のT細胞受容体(TCR)クローンが末梢血中にも存在することが報告され(Balachandran VP, Nature 551:512, 2017)、腹水細胞ではなく、末梢血単核球由来のTリンパ球を用いたデザインに変更した。根治術で得られた膵癌組織標本と同一患者の末梢血単核球を用いた研究計画書を作製し、平成29年9月29日九州大学におけるヒトゲノム・倫理委員会での承認を得、現在、10例を目標に臨床検体の取得を行っている。また、それに先立ち、前臨床試験として、免疫不全マウス(NOD-SCID)を用いて、膵癌細胞株担癌マウスモデルを作製し、ヒト末梢血単核球輸注を行い、線維化抑制ペプチドとニボルマブの併用療法による抗腫瘍効果を評価する実験を行った。免疫不全マウス(NOD-SCID)を用いたヒト膵癌細胞株皮下移植モデルにおいて、ヒト末梢血単核球輸注に続き線維化抑制ペプチドとニボルマブを併用した免疫療法による抗腫瘍効果を評価する実験を行った。腫瘍組織のCD3免疫染色では、コントロール群に比較して、末梢血単核球輸注+線維化抑制ペプチド+ニボルマブの3剤併用群においてCD3陽性細胞の浸潤増加を認め、それに一致して同群において有意な腫瘍増殖の抑制を認めた。すなわち3剤併用療法によるT細胞浸潤の増加が腫瘍増殖抑制に寄与している可能性が示唆された。今後は患者検体由来の膵癌細胞と同一患者の末梢血単核球を用いて解析を併行し、臨床応用の可能性を検討していく。最近、膵癌の免疫研究において他グループより新たな知見が発表され、それに応じて臨床検体を用いた実験デザインを変更した。そのため、臨床検体を用いた実験が遅れているが、前臨床試験として実施しているマウスモデルの実験は順調に進展し、引き続き実施予定の臨床検体を用いた実験もスムーズに行える環境が整えられつつあり、全体として予定通りの進捗が得られていると考えられる。平成30年度は、患者検体取得の準備が整っており、患者由来の膵癌細胞と同一患者の末梢血単核球を用いて、T細胞受容体の解析を行う。またエクソームシーケンス解析によって得られた変異抗原やニボルマブを用いたin vitro実験により、腫瘍に反応するTCRを絞り込み、抗腫瘍効果を発揮するTCR導入末梢血リンパ球の作製を目指す。膵癌細胞のエクソームシーケンス解析の費用を150万円計上していたが、臨床検体の解析が遅れたため、次年度使用額が生じました。
発達期の環境因子がドパミントランスポーターに与える影響

注意欠陥多動性障害(ADHD)は,小児期に発症する精神疾患で,歯科治療においても協力が得にくく,治療困難となる場合が多い。その原因には遺伝的要因の関与が示唆されており,薬物療法で用いられるメチルフェニデートの作用するドパミントランスポーター(DAT)が,本疾患の発症に深く関与する可能性が指摘されている。一方,疫学的研究よりストレス,内分泌撹乱物質等の環境因子を含めた外因性多因子の関わりも考えられている。そこで本研究は,DAT発現変化によるドパミン(DA)神経機能の修飾がADHD発症に係わる可能性を追求する目的で,ストレッサーとしての環境因子がDAT機能発現に及ぼす影響を探索した。培養細胞発現系並びにマウス個体レベルにおいて,DAT遺伝子発現の解析をDATmRNA,蛋白発現並びにDAT遺伝子プロモーター活性のレポーターアッセイにより行い,DAT発現に対するエストロゲン並びにエストロジェン様作用を示す環境汚染化学物質の1つであるbisphenol-A(BPA)の影響を調べた。その結果,17β-estradiol(20nM)24時間処置により,エストロジェン調節領域(ERE)を含む10kbのコンストラクトpD10.1発現SK-N-SH細胞ではルシフェラーゼ活性の抑制が,EREを含まないコアプロモーターのpD2.4コンストラクトでは逆に増強が認められた。同濃度のBPAはpD2.4に対する増強作用のみが観察された。また両薬物処置により,培養細胞(SK-N-AS)並びにマウス脳におけるDAT mRNA発現は亢進していた。以上の結果から,エストロジェンあるいはエストロジェン様作用を示す環境汚染化学物質は,DAT遺伝子転写活性に影響を与えることが明らかとなった。その作用は,EREを介した抑制機序と,EREに依存しない増強機序によることが示唆された。一方,疫学的研究よりストレス,内分泌攪乱物質等の環境因子を含めた外因性多因子の関わりも考えられている。DAT発現の転写レベルでの調節機構と環境因子によるその修飾について明らかにすべく,初年度はまず培養細胞発現系における転写活性をレポーターアッセイにより解析する研究を行った。DATと遺伝子構造が類似し,機能的にも類縁のノルエピネフリントランスポーター(NET)はまた,ADHDにもDAT同様深く関連することが示唆されている。そこでDAT, NET遺伝子を含むBACクローンから,おのおの約10Kbのプロモーター領域を含む翻訳開始点より上流5'領域を単離し,ルシフェラーゼをレポーターとするプラスミッドベクターに組み込んだ。一過性発現系において,DAT, NET両プロモーター活性を確認した後,エストロゲンの影響を比較した結果,エストロゲンは領域特異的に転写の促進,抑制両方の作用を発揮すること,またDAT, NET間で調節の様式が異なることが明らかとなった。今後エストロゲン受容体を共発現させ,調節のメカニズムを解析するとともに,個体レベルでの探索を行う予定である。

一方,疫学的研究よりストレス,内分泌攪乱物質等の環境因子を含めた外因性多因子の関わりも考えられている。そこで本研究は,DAT発現変化によるドパミン(DA)神経機能の修飾がADHD発症に係わる可能性を追求する目的で,ストレッサーとしての環境因子がDAT機能発現に及ぼす影響を探索した。本年度は,培養細胞発現系並びにマウス個体レベルにおいて,DAT遺伝子発現の解析をDAT mRNA,蛋白発現並びにDAT遺伝子プロモーター活性のレポーターアッセイにより行い,DAT発現に対するエストロゲン並びにエストロジェン様作用を示す環境汚染化学物質の1つであるbisphenol-A(BPA)の影響を調べた。その結果,17β-estradiol(20nM)24時間処置により,エストロジェン調節領域(ERE)を含む10kbのコンストラクトpD10.1発現SK-N-SH細胞ではルシフェラーゼ活性の抑制が,EREを含まないコアプロモーターのpD2.4コンストラクトでは逆に増強が認められた。同濃度のBPAはpD2.4に対する増強作用のみが観察された。また両薬物処置により,培養細胞(SK-N-AS)並びにマウス脳におけるDAT mRNA発現は亢進していた。以上の結果から,エストロジェンあるいはエストロジェン様作用を示す環境汚染化学物質は,DAT遺伝子転写活性に影響を与えることが明らかとなった。その作用は,EREを介した抑制機序と,EREに依存しない増強機序によることが示唆された。
調査未回答者の実態把握とサンプル・セレクション補正法の開発

本研究は,災害復興時と平常時の社会調査調査の未回答者の実態を把握し,未回答にによる調査結果のバイアスを明らかにすることを目的としている.本年度は以下の成果を挙げた.(1)2016年熊本地震による益城町仮設住宅居住者を対象に,郵送調査と全戸聞き取り調査の結果を比較し,郵送調査未回答世帯の実態を明らかにし,集団意思決定型の調査選択行動モデルを構築した.無回答となりやすい世帯属性や無回答に影響を与える要因を整理し,審査付き論文として公表している.さらに仮設住宅の次の住まいの意向の調査集計について,無回答者の扱いに応じて結果が変化することを示した.これは災害公営住宅の供給戸数の決定に影響を与える有用な知見であり,学会で発表済みである.(2)途上国のアフガニスタンを対象としたスマートフォン型交通調査について,調査参加有無,データ送信の有無,調査終了時までの参加有無の特性,調査不参加の理由を分析した.分析結果として女性の調査参加者を増加させるためには女性からの調査依頼が重要であること,調査参加の謝礼は男性や地方都市で特に効果があること,安全面への懸念が調査不参加の主な理由であることなどを明らかにした.これらの知見は,今後途上国で本調査手法を適用していく際に有用であり,審査付き論文等として公表済みである.(3)社会調査の回答依頼は,個人単位ではなく世帯単位で行われることが多く,本来の対象者以外が,代理で回答することによる代理回答バイアスの問題が指摘されており,これは無回答バイアスの一種ともみなせる.この代理回答バイアスを分析するためのフレームとして,世帯内で誰が代表して調査を回答するかというグループ型意思決定モデルを構築した.熊本都市圏パーソントリップ調査に適用し,代理回答バイアスの推測を行った.この推測値は既存研究による実測値と同様の傾向が確認され,成果は学会で発表済みである.災害復興時の無回答バイアス,途上国の調査の不参加理由については,それぞれ成果を審査付き論文として公表済みであり,研究は順調に進展しています.さらに,代理回答バイアスについて,提案の分析方法論が当初対象としていた平均トリップ数の他に,自由回答の内容のバイアスや,出発時刻の丸め誤差についても適用が可能であることが判明し,成果を挙げることができたため,当初の予定以上に進展していると判断します.無回答バイアスの実態に関する分析を丁寧に継続するとともに,バイアスを補正する方法の開発等に取り組みます.本研究は,災害復興時と平常時の社会調査調査の未回答者の実態を把握し,未回答にによる調査結果のバイアスを明らかにすることを目的としている.本年度は以下の成果を挙げた.(1)2016年熊本地震による益城町仮設住宅居住者を対象に,郵送調査と全戸聞き取り調査の結果を比較し,郵送調査未回答世帯の実態を明らかにし,集団意思決定型の調査選択行動モデルを構築した.無回答となりやすい世帯属性や無回答に影響を与える要因を整理し,審査付き論文として公表している.さらに仮設住宅の次の住まいの意向の調査集計について,無回答者の扱いに応じて結果が変化することを示した.これは災害公営住宅の供給戸数の決定に影響を与える有用な知見であり,学会で発表済みである.(2)途上国のアフガニスタンを対象としたスマートフォン型交通調査について,調査参加有無,データ送信の有無,調査終了時までの参加有無の特性,調査不参加の理由を分析した.分析結果として女性の調査参加者を増加させるためには女性からの調査依頼が重要であること,調査参加の謝礼は男性や地方都市で特に効果があること,安全面への懸念が調査不参加の主な理由であることなどを明らかにした.これらの知見は,今後途上国で本調査手法を適用していく際に有用であり,審査付き論文等として公表済みである.(3)社会調査の回答依頼は,個人単位ではなく世帯単位で行われることが多く,本来の対象者以外が,代理で回答することによる代理回答バイアスの問題が指摘されており,これは無回答バイアスの一種ともみなせる.この代理回答バイアスを分析するためのフレームとして,世帯内で誰が代表して調査を回答するかというグループ型意思決定モデルを構築した.熊本都市圏パーソントリップ調査に適用し,代理回答バイアスの推測を行った.この推測値は既存研究による実測値と同様の傾向が確認され,成果は学会で発表済みである.災害復興時の無回答バイアス,途上国の調査の不参加理由については,それぞれ成果を審査付き論文として公表済みであり,研究は順調に進展しています.さらに,代理回答バイアスについて,提案の分析方法論が当初対象としていた平均トリップ数の他に,自由回答の内容のバイアスや,出発時刻の丸め誤差についても適用が可能であることが判明し,成果を挙げることができたため,当初の予定以上に進展していると判断します.無回答バイアスの実態に関する分析を丁寧に継続するとともに,バイアスを補正する方法の開発等に取り組みます.
都市化が地下環境と水文サイクルに及ぼす影響の分析とその保全方法

雨水浸透システムの洪水流出抑制を評価するための実用的な流域モデルを提案し、東京都昭島つつじヶ丘団地の浸透施設設置地区と未設置地区とに適用してその妥当性が確かめられた。総流出量の計算値と観測値の比較では、3種類の実積降雨に対して極めてよい一致を示し、都市化の進んだ、あるいは進む可能性のある地域に対して浸透施設を設置するための設計指針が実用的に確立したと言える。都市域に給水される水を含め、自然系および人為系の水循環動態を統計資料を中心にまとめ、大阪市、神戸市、寝屋川流域、人工島都市域に対して年水収支をまとめた。給排水系で下水道システムが合流式か分流式かによっても差異があるが、概して低平地河川を抱える大阪地域では地下水(浅層)の存在と河道と下水道の間を往来する水の動きが著しく、内水排除、構造物基礎、地下生態系などの厳しい状態であるといえる。都市化に伴う市街地での雨水の流出はピーク流量を増大させるという特徴をとるが、このピークカットを透水制舗装の普及によって緩和させることを目的に、東京都板橋区での調査では施工直後で約20%の抑制効果が確認されたこと、横浜市旭区ではピーク流出量で約10%、総流出量で約15%の抑制効果があるとみられた。この透水制舗装は単なる流出抑制だけどなく、蒸発効果も期待され、ヒートアイランドの低減や地下土壌の生態系保全にも効果がある。地下開発や地下構造物建設による環境インパクトを分析し、地下水や地盤に及ぼす影響の予測を行った。その結果、帯水層の規模、構造物コンクリートライニング通じての漏水、構造物の形状による効果系などを明らかにすることができた。大深度地下構造物の構築に際しては、換気、熱・水分緩和が重要であることが判った。
次世代シークエンサーによる多能性維持転写因子NACC1制御下遺伝子の網羅的同定

抑制性の転写因子NACC1の標的分子を網羅的に解析するために次世代シクエンサーを用いて、transcriptomeならびに、ChIP-sequenceを行った。NACC1はSETDB1との転写領域を共有し、TAP解析でもこれらの結合が確認された。Complexの中にはNACC1/NANOG/HDAC6/SETDB1が含まれていた。NACC1とHADAC6の間には直接結合が確認されたが他の分子との間には認められなかった。NACC1/NANOG/HDAC6/SETDB1はp16癌抑制遺伝子の発現抑制に強く係わり、発癌に関与している可能性が示唆された。本研究課題では、次世代シークエンサーを用いた網羅的解析により、1NACC1標的がん関連遺伝子の特定(STEP1:トランスクリプトーム解析)、2個々のNACC1標的遺伝子の発現に関する他の多能性維持関連転写因との相互関係(交絡)(STEP2: ChIP sequence解析)を決定し、NACC1の多能性維持関連転写因子ネットワークでの役割を明らかにした上で(達成目標)、3がん幹細胞あるいはiPS細胞でのネットワーク存在の検証(STEP3:努力目標)を行い、がんのドーマントセラピー開発の糸口を見出す。平成25年度はSTEPの検出系細胞を作成しトランスクリプトーム解析を行った。Tet-OFFsystemではエストロゲンレセプターの下流で変動する分子群の発現抑制がみられた。このことはNACC1がエストロゲンレスポンスエレメントERE:AGGTCAnnnTGACCTに作用する可能性を考慮して、ChIP assayを行った。ChIPではNACC1-Flag tagでpull downした蛋白質群にER蛋白が検出された。現段階では他の多能性関連転写因子とERとの関係は不明であるが、質量分析(MS/MS)によるTapassayの蛋白の同定への準備を開始した。ERとの結合は、乳癌細胞ばかりでなく悪性黒色腫でも確認され、黒色腫に対するタモキシフェン療法の有効性メカニズムの解明につながると考えられた。STEP1の他の下流分子の候補にはheat shock関連蛋白質があり、ER経路の研究が終了次第解析に着手したい。本研究課題では、次世代シークエンサーを用いた網羅的解析により、1NACC1標的がん関連遺伝子の特定(STEP1:トランスクリプトーム解析)、2個々のNACC1標的遺伝子の発現に関する他の多能性維持関連転写因との相互関係(交絡)(STEP2: ChIP sequence解析)を決定し、NACC1の多能性維持関連転写因子ネットワークでの役割を明らかにした上で(達成目標)、3がん幹細胞あるいはiPS細胞でのネットワーク存在の検証(STEP3:努力目標)を行い、がんのドーマントセラピー開発の糸口を見出したい。平成26年度は,NACC1と相互作用を示すHDAC6,cortactin, HSP27に加えて,NANOG/SOX2との相互作用を見出した.これらの細胞質内因子との相互作用は,DAC domainを介した相互作用の可能性が高く,HDAC6の脱アセチル化作用による細胞生物学的特徴として,細胞運動能の亢進,抗ストレス作用を示すものであった.また,核内転写因子との結合部位は,N末のアセチル化/SMO化のスイッチングによる生理学的活性変化をもたらすものであり,標的分子の転写領域のヒストン蛋白のメチル化誘導に関与している可能性が示唆されている.現在は,NANOG/SOX2側の結合部位の決定,標的ヒストン蛋白のリジン残基の決定を行い,NACC1の発現制御下にある蛋白質についてtranscriptomeとの関連付けを行っている所である.多能性維持に関連する転写因子ネットワークを制御することが可能であれば,がん幹細胞の活動を休眠させ,がんと共生するドーマントセラピー(休眠療法)を開発する糸口となる.本研究課題では,次世代シークエンサーを用いた網羅的解析により,1NACC1標的がん関連遺伝子の特定(STEP1:トランスクリプトーム解析),2個々のNACC1標的遺伝子の発現に関する他の多能性維持関連転写因との相互関係(交絡)(STEP2: ChIP sequence解析)を決定し,NACC1の多能性維持関連転写因子ネットワークでの役割を明らかにした上で(達成目標),3がん幹細胞あるいはiPS細胞でのネットワーク存在の検証(STEP3:努力目標)を行い,がんのドーマントセラピー開発の糸口を見出す.本研究では,NACC1との複合体として新規にYAP/TAZ系との結合が見出された.このcomplexには転写抑制性のcomplexであり,核内ではBTB domainを介してYAP/TEADとの結合をする事で,標的分子の発現抑制を行っていることが明らかとなった.また,我々が既に報告しているPML蛋白とのと相互作用も再確認され,がん細胞のアポトーシス抑制にも関与している事が明らかとなった.本研究成果は,網羅的解析手法を用いたため複数の標的分子がノミネートされ,今後はその分子機構を明らかに中でもがん幹細胞の非対称性分裂の機構を抑制する分子について研究を進めたい.抑制性の転写因子NACC1の標的分子を網羅的に解析するために次世代シクエンサーを用いて、transcriptomeならびに、ChIP-sequenceを行った。

今年度は,、1NACC1標的がん関連遺伝子の特定(STEP1:トランスクリプトーム解析)の解析に上乗せして,2個々のNACC1標的遺伝子の発現に関する他の多能性維持関連転写因との相互関係(交絡)(STEP2: ChIP sequence解析)関係を見出した.また、それらが転写抑制型のヒストン修飾に関連している可能性を見出しており,概ね順調に推移していると言える.皮膚科学STEP1/2これまでのデータのまとめを行い,論文投稿,学会発表を行う.さらに努力目標に設定した,がん幹細胞あるいはiPS細胞でのネットワーク存在の検証(STEP3:努力目標)に関して,ROSストレス時に上昇を示すNRF2の作用が関与ししている可能性を見出しており。この目標についても年度内に成果を得る.transcriptome解析も終了し、ERとの結合も確認できた。腫瘍細胞の生物学的特性に係る新規経路の同定につながった考える。研究計画の一部遅延及び試薬納期遅延もあり、次年度に購入する必要が生じた。他の多能性関連転写因子との相互作用について解析を行いNACC1発現の腫瘍生物学的意義について明らかにする。特にcancer stem cellのようなspheroid形成能、造腫瘍性の検討と合わせて解析していく。次年度以降の消耗品(試薬等)として使用予定である。STEP1の研究内容で、NACC1とエストロゲンレセプターとの関連が示唆され、他の転写因子との交絡研究に優先して両者の結合解析を行った。他の多能性転写因子のvector作成を次年度に持ち越した。年度同所からSTEP2交絡解析に係るベクター作成を行い、transcriptomeおよび結合解析を行い予算を消化する。