hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
内視鏡位置情報取得のためのナビゲーションシステムの精度向上に関する研究

本研究の目的は歯科用内視鏡ファイバースコープ(FS)の根管内ナビゲーションシステムの精度向上を図ることである。システムに影響する誤差は対象物の3次元モデルの精度,レジストレーション精度,計測器による計測誤差などが考えられた.そこでレジストレーション方法の改良を行い,ナビゲーションシステムの精度を検証おこなった.その結果,システム誤差は, 480mm±0.086mm(X軸: 0.051mm±0.229mm, Y軸: 0.088mm±0.202mm, Z軸0.254mm±0.260mm)であり,システムの総合精度を向上させた.本研究の目的は歯科用内視鏡ファイバースコープ(FS)の根管内ナビゲーションシステムの精度向上を図ることである。システムに影響する誤差は対象物の3次元モデルの精度,レジストレーション精度,計測器による計測誤差などが考えられた.そこでレジストレーション方法の改良を行い,ナビゲーションシステムの精度を検証おこなった.その結果,システム誤差は, 480mm±0.086mm(X軸: 0.051mm±0.229mm, Y軸: 0.088mm±0.202mm, Z軸0.254mm±0.260mm)であり,システムの総合精度を向上させた.歯科用内視鏡ファイバースコープ(FS)はモニター上で距離感がつかみ難く,病変部との位置関係が把握しにくいため、歯科用FS先端の位置情報を把握する目的で歯科用FSの根管内ナビゲーションシステムの開発を行い,基礎的な臨床実験を行った。歯科用FSは先端外形1.0mmの外筒中に6000画素のイメージファイバーとライトガイドおよび内径0.36mmのチャンネルを内蔵しており、レーザーファイバーおよび特製器具の挿入が可能であり、器具の患部への到達を観察画面上で確認しながら操作ができる.被験歯には根管治療中の上顎右側中切歯を用い、対象部位を朝日レントゲン工業社製,歯科用Cone beam CT PSR9000Nを用いて撮影した。得られたCTデータセットから被験歯の3次元モデルの再構築を行った。歯科用FSのCADは,設計図および実測値から3次元モデリングツールにて製作を行った.被験歯と歯科用FSとのCADの位置情報については,NDI社製光学式位置測定装置を使用した.光学式マーカーを歯科用FSおよび歯列に対して固定し、レジストレーションは、表面上の特徴点を仮想空間上で3点設定して,実物上でそれに相当する点を標点支持用ツールを用いて指示する方法で行った.誤差の平均値はFSが0.270mm,歯列が0.272mmであった.位置情報の取得および画像情報の採得をし、歯の3次元再構成画像とFSのCADの仮想空間内でナビゲーションシステムの構築を行った.画面上には歯科用FS先端の位置と歯の位置関係がリアルタイムにモニター上に表現され、両者の位置関係が容易に理解可能であり,病変部への正確なターゲッティングが可能となった.しかし,モニター上に表現された3次元再構築像の根管と歯科用FS先端の位置情報には若干ずれが生じるため、今後は実際の根管とFS先端の位置情報の誤差を補正し臨床応用可能なレベルまで精度向上をしていく予定である.歯科用内視鏡ファイバースコープ(FS)はモニター上で距離感がつかみ難く,病変部との位置関係が把握しにくい。歯科用FS先端の位置情報を把握する目的で歯科用FSの根管内ナビゲーションシステムの開発を行った。位置情報の取得および画像情報の採得をし、歯の3次元再構成画像とFSのCADの仮想空間内でナビゲーションシステムの構築を行った.画面上には歯科用FS先端の位置と歯の位置関係がリアルタイムにモニター上に表現され、両者の位置関係が容易に理解可能であった.被験歯と歯科用FSとのCADの位置情報については,NDI社製光学式位置測定装置を使用した.光学式マーカーを歯科用FSおよび歯列に対して固定し、レジストレーションは、表面上の特徴点を仮想空間上で3点設定して,実物上でそれに相当する点を標点支持用ツールを用いて指示する方法で行った.今回は、標点指示ツールを精度の高いものを使用し、レジストレーション時の誤差を少なくした.また、歯のレジストレーションの精度について、対象となる歯のレジストレーション時に設定した3点が非常に狭い範囲であるため,今回は周囲の歯列も含めた広い範囲でレジストレーションの点を設定し,システム全体の精度向上をはかった.しかし,モニター上に表現された3次元再構築像の根管と歯科用FS先端の位置情報には若干ずれが生じるため、実際の根管とFS先端の位置情報の誤差を補正し臨床応用可能なレベルまで精度向上させる予定である.今後は,それぞれのレジストレーション精度の向上を図ると共に,幾何学的に簡単な形状の仮想的な歯根管モデル(例えば円柱形の棒に既知の大きさの円筒形の穴を空けた物体など)を作り,システム全体の精度検証を行う。歯科用内視鏡ファイバースコープ(FS)はモニター上で距離感がつかみ難く,病変部との位置関係が把握しにくい。位置情報の取得および画像情報の採得をし、歯の3次元再構成画像とFSのCADの仮想空間内でナビゲーションシステムの構築を行った.画面上には歯科用FS先端の位置と歯の位置関係がリアルタイムにモニター上に表現され、両者の位置関係が容易に理解可能であった.被験歯と歯科用FSとのCADの位置情報については,NDI社製光学式位置測定装置を使用した.

光学式マーカーを歯科用FSおよび歯列に対して固定し、レジストレーションは、表面上の特徴点を仮想空間上で3点設定して,実物上でそれに相当する点を標点支持用ツールを用いて指示する方法で行った.昨年度は、標点指示ツールを精度の高いものを使用し、レジストレーション時の誤差を少なくした.また、歯のレジストレーションの精度について、対象となる歯のレジストレーション時に設定した3点が非常に狭い範囲であるため,今回は周囲の歯列も含めた広い範囲でレジストレーションの点を設定し,システム全体の精度向上をはかった.しかし,モニター上に表現された3次元再構築像の根管と歯科用FS先端の位置情報には若干ずれが生じるため、実際の根管とFS先端の位置情報の誤差を補正し臨床応用可能なレベルまで精度向上させる予定である.今回は,それぞれのレジストレーション精度の向上を図ると共に,幾何学的に簡単な形状の仮想的な歯根管モデル(例えば円柱形の棒に既知の大きさの円筒形の穴を空けた物体など)を作り,システム全体の精度検証を行った。
Ｃ型肝炎治療効果を修飾するインターフェロンλのメカニズム解明と個別化医療への応用

C型肝炎ウイルス(HCV)治療効果予測因子であるIL28B(インターフェロン・λ(IFNλ)のひとつ)周辺遺伝子多型(SNPs)の意義を明らかとするため、HCV持続感染モデル動物を用いて肝内インターフェロン誘導遺伝子(ISGs)の差異を検討した。その結果、IFNλ発現量がIL28B SNPsにより異なることを見出した。また、HCV初感染を模倣したリガンド刺激実験から、HCV初感染時のIFNλs発現量がSNPsにより異なっていた。以上より、IL28B SNPsにより異なるIFNλ誘導能がHCV制御に重要である可能性が示唆された。C型肝炎ウイルス(HCV)治療にはインターフェロン・アルファ(IFNα)製剤が使用され、感染細胞内のインターフェロン誘導遺伝子(ISGs)を介する抗ウイルス活性が重要とされる。一方、PEG-IFNα/リバビリン併用療法によるC型肝炎治療効果予測にIL28B(III型IFNであるIFNλ)の遺伝子多型(SNPs)が影響することから、HCV感染応答におけるIFNλの機能解析を目的とした。一般にC型肝炎治療効果は、生体の自然免疫応答と獲得免疫応答の協調作業によると考えられる。生体応答を明らかとするために、獲得免疫が除去されたSCIDマウスを背景とするヒト肝細胞置換キメラマウスのHCV感染モデルを用いて自然免疫応答を検討し、さらにコラゲナーゼ潅流により単離した初代ヒト肝細胞(PHH)培養系を用いて、ヒト肝細胞内におけるIFNλ応答を検討した。さらに、in vitroのPHH培養細胞系を用いてHCV感染を模倣したTLR刺激を行った結果、IFNα/β同様に産生されるIFNλが容量依存性に産生され、さらにその産生量がIL28B SNPにより異なることを見出した。以上の実験から、HCV持続感染が成立したヒト肝細胞に対するIFNα投与、ならびにPAMP刺激を介したIFNλ産生量がIL28B SNPにより異なり、おそらくこのIFNλを介した獲得免疫応答がHCV排除に重要である可能性が示唆された。C型肝炎治療効果予測因子としてIL28B(IFN-λ3)の遺伝子多型(SNPs)が報告されたが、C型肝炎患者におけるIL28B遺伝子すなわちIFN-λがどのような機序でIFN-α投与の治療効果に影響するかは未だ不明である。C型肝炎治療に対する生体応答を明らかとするために、まず獲得免疫が除去されたSCID(免疫不全)マウスを背景とするヒト肝細胞置換キメラマウスのC型肝炎ウイルス(HCV)感染モデルを用いて自然免疫応答を検討した。HCV持続感染が成立したキメラマウスにPEG-IFN-αを投与すると、血中ウイルス量の減衰パターンと肝内インターフェロン誘導遺伝子(ISGs)発現パターンはIL28B SNPによる差を認めなかったが、唯一、IL28B SNPのメジャータイプで肝内IFN-λs発現量が有意に高値を示した。一方、PEG-IFN-α投与時SNPsにより発現量に差を認めたIFN-λsが、肝細胞ISG誘導を付加的に増強させて抗ウイルス作用を修飾する可能性が示唆される。そこで、I型IFN(IFN-α/β)受容体およびIII型IFN(IFN-λs)受容体ノックアウト(KO)マウスを用いて、I型およびIII型IFNの細胞内ISG干渉作用を検討した。結果、I型ないしIII型IFN単独による誘導能が弱いISGsでは同時投与によるISG相加作用を認めたが、単独投与で十分な誘導を呈するISGsでは同時投与を行っても増強作用は認めなかった。したがって、ヒト肝細胞ではPEG-IFN-α投与による誘導IFN-λsの付加的作用が加わったとしてもISGsは劇的な増強をきたす可能性は低いと判断された。C型肝炎ウイルス(HCV)治療に使用されるインターフェロン・アルファ(IFNα)製剤による治療効果予測にIL28B(IFNラムダ(λ)のひとつ)の遺伝子多型(SNPs)が影響することから、HCV感染応答におけるIFNλの作用機序解明を目的とした。HCV効果を検討した。PEG-IFNα投与により、抗HCV効果と肝内インターフェロン誘導遺伝子(ISGs)には肝細胞SNPによる差は認めなかったが、IFNλ発現誘導量がMAで有意に高値を示した。また、SNPsの直接的因子であるIFNλ製剤(PEG-IFNλ)を投与しても、抗HCV効果と肝内ISGsに肝細胞SNPsによる差は認めなかった。しかしながら、やはりIFNλ発現量がMAで有意に高値を示した。抗HCV効果(血中HCV RNA減少量)はIFNα投与時がIFNλ投与より高く、その要因としてSCIDマウスに残存するNK細胞の活性化による可能性が明らかとなった。

次に、in vitroのPHH培養細胞系を用いてHCV感染を模倣したRIG-I刺激やTLR刺激を行った結果、IFNα/β同様にIFNλが容量依存性に産生され、さらにその産生量がIL28B SNPsにより異なることを見出した。さらに、各リガンド刺激のセンサー分子をsiRNAによるノックダウン実験を行った結果、PHHにおけるIFNλ産生のKey分子はRIG-Iである可能性が示唆された。以上の実験から、HCV持続感染が成立したヒト肝細胞に対するIFN投与、ならびにPAMP刺激によるIFNλ産生量がIL28B SNPsにより異なり、この誘導産生されたIFNλを介した獲得免疫応答がHCV排除に重要である可能性が示唆された。肝臓病学IL28BSNPによりC型肝炎治療効果に違いが生じるメカニズムとして、HCV感染肝細胞より産生されるIFNλがkeyである可能性を独自に示した。さらに、このIFNλ応答性そのものがSNPにより異なることもin vitroの系で検討した。しかしながら、当初予定していたマウスモデルを用いた獲得免疫調節作用の検討は、マウス肝臓内でのIFN受容体発現がヒトと異なり、肝内におけるIFNλ作用がヒトとマウスで異なる可能性が明らかとなり、当初の予定を変更せざるを得なかった。肝内自然免疫応答を解析できるキメラマウスモデルを使用して、PEG-IFN-α治療に伴うIFN-λの機能解析が順調に進展した。しかし、当初の予定通りIFN-λの獲得免疫修飾作用の重要性がより明瞭となり、次年度以降の研究が重要となってきた。昨年度新たに確立した大量調製可能なin vitroの初代ヒト肝細胞培養を用いて、HCVなどのPAMPに対するヒト肝細胞応答のメカニズムを明らかにする。さらに、ウイルス感染応答におけるIL28B SNPの意義について、転写因子などの解析を追加する予定である。また、in vivoのHCV感染モデルを用いて、IFNα投与による肝内ISGsのみでなく、IFNλ投与による肝内ISGs誘導ならびに抗HCV効果を検証し、それぞれのIFNの作用ならびに相互干渉作用を検討する予定である。当初の予定通り、次年度はIFN-λsによる獲得免疫応答メカニズムを明らかとする予定である。IFN-λ受容体KOマウスの脾臓をコラーゲン処理し、MACSカラムを用いてmPDCA-1マイクロビーズにて樹状細胞(DC)を、mCD3/mCD4マイクロビーズにてCD4+T細胞を分離する(適宜FCMにて細胞回収率を確認)。抽出したDCをex vivoでIFN誘導能(IFN-α/βおよびIFN-λs)を有するpolyI:Cで刺激した後にCD4+T細胞と共培養する。その後、培養上清中のTh1/Th2サイトカインをELISAにて測定する。またTh1転写因子であるT-bet発現をリアルタイムPCRで解析する。さらにTh1優勢肝炎モデルであるConA誘導型肝炎をwildマウスとIFN-λ受容体KOマウスで発症させ、IFN-λsのT細胞応答(Th1/Th2バランス)に与える影響をin vivoにて解析する。最終的には、養子細胞移入療法によりKOマウスにIFN-λ受容体発現wild typeマウスDCを移植し、肝炎の程度をin vivoで検討する。これら各種実験により、DCから産生されるIFN-λsによるTh1サイトカインバランス偏向性、Th1型ConA
南極沿岸域の炭素質エアロゾル：低中緯度域からの輸送とその起源

南極昭和基地内の清浄大気観測室に設置したAethalometerとMulti-Angle absorption photometer (MAAP)を使用し, BC連続観測を継続させている.炭素質エアロゾル成分分析用のエアロゾルサンプリングを第59次南極地域観測隊で再開した.エアロゾル観測の保守を対応してもらう研究協力者(越冬隊員)へ観測作業方法の訓練・申し送りを福岡大学で実施した.観測に使用する機器・器具1式は、第60次南極地域観測隊により南極昭和基地内の清浄大気観測室へ運び入れた.砕氷艦しらせ航路上(オーストラリア昭和基地の往復)でのエアロゾル観測を行うため,南極地域観測隊の訓練航海に乗船し,各エアロゾル機器の搭載・設置を行った.観測保守を依頼する第60次南極地域観測隊に参加する研究協力者(夏隊員・同行者)へ訓練・申し送りを実施した.12月上旬にオーストラリア・フリーマントル出航後,3月中旬にシドニーに帰港するまでエアロゾル観測を実施した(ただし、昭和基地周辺の氷海航行時と停泊時には観測は一時中断させた).昨年度までに進めてきた南極昭和基地で観測されたBC,砕氷艦・しらせ船上で観測されたBCデータの解析に加え,最近の観測データの処理・解析も進めた.さらに,BC観測データ,OC/ECデータ,CHASERモデルにより求められたBC濃度の相互比較も進めた.2005-2016年に南極昭和基地で観測されたBCデータとCHASERモデルのタグ付きトレーサー解析によるBC再現結果に基づき,南極沿岸域におけるBC濃度の経年・季節変化,光学特性,起源,放出地域,輸送過程を議論した論文をまとめ,Atmos. Phys. Chem.に投稿し,受理された(まもなく発表予定である).平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。南極昭和基地での炭素質エアロゾル観測に使用するMulti-Angle absorption photometer (MAAP)を購入し、国内で動作試験と検出下限評価を行った後に、観測条件の確認・設定を行った。エアロゾルサンプリングに使用するハイボリュームサンプラーの購入、風向・風速によりサンプリングを制御するウインドセレクターの設計を行い、作成は外注した。サンプリングに使用する石英フィルターの前処理(高温処理)を行った。南極で観測保守を対応してもらう研究協力者へ観測作業方法の訓練・申し送りを福岡大学で実施した。観測に使用する機器・器具1式は、第57次南極地域観測隊により南極昭和基地内の清浄大気観測室へ運び入れた。MAAPによるBC(Black carbon)の連続観測は、2016年1月中旬から、エアロゾルサンプリングは2月上旬に開始した。すでに現地で稼働しているエサロメータによるBC連続観測も継続させている。砕氷艦しらせ航路上(オーストラリア昭和基地の往復)でのBC観測を行うため、エサロメータ他のエアロゾル機器の搭載・設置と観測保守を依頼する研究協力者への訓練・申し送りを9月の訓練航海の際に実施した。12月上旬にオーストラリア・フリーマントル出航後、観測を開始し、3月中旬にシドニーに帰港するまでエアロゾル観測を実施した(ただし、昭和基地周辺の氷海航行時と停泊時には観測は一時中断させた)。エサロメータを用いて2005年以降に南極昭和基地で観測されたBC、2010年以降に砕氷艦・しらせ船上で観測されたBCデータの解析を進め、モデルによるBC再現実験データとの比較も始めた。さらに、南極昭和基地でモニタリング観測として行われているCO連続観測データと観測されたBC濃度との比較も開始した。南極昭和基地での炭素質エアロゾル観測に関しては、当初の予定通りに、観測機器の準備ができ、南極昭和基地への機材輸送も行えた。現地の研究協力者により、当初の予定よりも早く観測を開始することができている。砕氷艦しらせ航路上のエアロゾル観測に関しても、大きなトラブルもなく、観測を実施することができた。過去の観測データについても、順調に解析が進められている。南極昭和基地で、Aethalometer、Multi-Angle Absorption Photometer (MAAP)を用いたBlack carbon(BC)濃度連続観測を順調に継続させている。昭和基地における炭素質エアロゾルサンプリングは、通年で実施することができた。2年目の炭素質エアロゾルサンプリングは、第58次南極地域観測越冬隊派遣の調整で、観測対応者の派遣(依頼)ができなくなったため、2017年1月で一時中止とした。現地に持ち込んだサンプラー1式、採取された試料は冷凍状態で日本へ発送する処置とした。砕氷艦しらせ航路上(オーストラリア昭和基地の往復)でのBC観測を行うため、観測隊のしらせ訓練航海に乗船し、エサロメータ他のエアロゾル機器の搭載・設置と観測保守を研究協力者へ訓練・申し送りをした。12月上旬にオーストラリア・フリーマントル出航後、エアロゾル観測を開始し、3月中旬にシドニーに帰港するまで観測を実施した(ただし、昭和基地周辺の氷海航行時と停泊時には、観測は一時中断させた)。2005年以降にエサロメータを用いて南極昭和基地で観測されたBCデータ及び、2010年以降に砕氷艦・しらせ船上で観測されたBCデータの解析を進め、モデルによるBC再現実験データとの比較も始めた。南極昭和基地での炭素質エアロゾル観測に関しては、当初の予定通りに、順調に進んでいる。BCデータについては、気象データが入手されている期間については、一次処理を終え、順調に解析が進められている。

BCの観測値との比較により、CHASERモデルの再現実験の条件調整を進めている。南極昭和基地内の清浄大気観測室に設置したAethalometerとMAAPを使用した連続BC観測は順調に継続されている。現地へ参加する観測隊員の調整のため、2017年は現地での炭素質エアロゾルサンプリングは行わなかったが、第59次南極地域観測隊でサンプリングを再開させるため、サンプラーと風向・風速によりサンプリングを制御するウインドセレクターの調整を行い、サンプリングに使用する石英フィルターの前処理(高温処理)も行った。南極で観測保守を対応してもらう研究協力者へ観測作業方法の訓練・申し送りを福岡大学で実施した。観測に使用する機器・器具1式は、第59次南極地域観測隊により南極昭和基地内の清浄大気観測室へ運び入れた。サンプリングは、2018年1月中旬から開始した。2016年に行ったエアロゾル試料が国内へ戻ってきたので、研究協力者が所有する炭素分析器(OC/EC計)を借用して、試料分析を実施した。砕氷艦しらせ航路上(オーストラリア昭和基地の往復)でのBC観測を行うため、観測隊の訓練航海に乗船し、エサロメータ他のエアロゾル機器の搭載・設置と観測保守を依頼する研究協力者へ訓練・申し送りを実施した。12月上旬にオーストラリア・フリーマントル出航後、3月中旬にシドニーに帰港するまでエアロゾル観測を実施した(ただし、昭和基地周辺の氷海航行時と停泊時には観測は一時中断させている)。2005年以降に南極昭和基地で観測されたBC、2010年以降に砕氷艦・しらせ船上で観測されたBCデータの解析を進めた。輸送過程とBC濃度の関係を比較するため、2005年以降の空気塊の履歴を、HYSPLITモデルを使用して、解析を行った。さらに、CHASERモデルによるBC再現実験データとの比較行い、南極沿岸部のBCの起源と輸送過程について解析をすることができた。現在成果発表に向けて、準備中である。南極昭和基地でのBC連続観測については、データ欠損もなく当初の予定通りに実施できている。サンプリングについては、2017年の越冬観測は隊員の調整のため、実施できなかったが、2018年1月から再開させることができた。砕氷艦しらせ航路上のエアロゾル観測に関しても、大きなトラブルもなく、観測を実施することができた。BC観測データ、トラジェクトリー解析、CHASERモデルによる解析についても、順調に解析が進められている。南極昭和基地内の清浄大気観測室に設置したAethalometerとMulti-Angle absorption photometer (MAAP)を使用し, BC連続観測を継続させている.炭素質エアロゾル成分分析用のエアロゾルサンプリングを第59次南極地域観測隊で再開した.エアロゾル観測の保守を対応してもらう研究協力者(越冬隊員)へ観測作業方法の訓練・申し送りを福岡大学で実施した.観測に使用する機器・器具1式は、第60次南極地域観測隊により南極昭和基地内の清浄大気観測室へ運び入れた.
骨機能を本質的に回復する材料科学に基づいた新たな骨再建法

従来の骨再生手法は、骨量と骨密度を急速に増すことを目的としていた。しかし、従来法では骨密度が正常化しても骨の強度が完全には回復しないことが理解されてきた。我々は、骨の強度には骨密度のみならず、骨を構成する結晶性材料の優先配向化が不可欠であることを見出し、再生骨の強度の急速な回復のためには配向性を促進するというコンセプトで骨再生手法を考えることの必要性を提案した。本研究では、配向性を再生初期から促進する新たな骨再生手法の確立を目指す。
生物システムの機能ルールに学ぶ新しい工学理論の構築に関する研究

大腸菌の機能ルールを、ハウスキーピングルール、ストレスレスポンスルール、およびサバイバルルールに分けて整理した。機能ルールは、視覚的にも理解しやすくするため流れ図で表現することとした。機能ルールを統合して管理するツールとして、コンピュータソフトウェアVESTを開発した。VESTを使えば、大腸菌の振舞いを定性的にシミュレーションすることができる。ユーザーはまず、VestMを起動する。VestMの画面左隅のウインドウには、仮想環境(VEnv)のコントロールパネルが表示される。ユーザーは、このパネルを使い、仮想環境の環境条件を任意に設定することができる。例えば、コントロールパネルから温度を選択すると、パネル下のスライダーは自動的に、大腸菌の至適温度である37°Cを示す。ユーザーがスライダーを動かして、37°Cを越えた温度にセットすると、Rule Selectorが温度の異常を感知して、熱ストレスに応答するための機能ルールを選択する。選択された機能ルールは、実行段階において必要な遺伝子をGeneDBから次々と呼び出す。ここで呼び出される遺伝子はGene Arrayと呼ぶプログラムにより、大腸菌のゲノムチップを模したアレイ上に、緑色のスポットとしてディスプレイ表示することができる。機能ルールが実行される様子は、画面中央に位置する上下2つのパネルに表示される。上側のパネルには、Task Tracerと呼ばれるプログラムにより、アルゴリズム実行の様子がアニメーションにより示される。また、下側のパネルにはAlgorithm Viewerと呼ばれるプログラムにより、アルゴリズムのどこが実行中であるか、表示されるようになっている。大腸菌の機能ルールを、大きく3つのグループに整理して抽出した。すなわち、(1)環境からのストレスの有無に関わらず、細胞が増殖したり生命活動を維持したりするのに必要なハウスキーピングルール、(2)様々なストレスに応答し、危機を回避するために使うストレスレスポンスルール、および(3)危機回避はもはや困難となり、ひたすら耐えて生き延びるために使うサバイバルルールである。また、大腸菌の機能ルールを視覚的にも理解しやすくするため、流れ図という表現方法を採用した。このためAlgorithm Drawと呼ぶプログラムを作成し、テキストベースで入力された機能ルールをアルゴリズムの流れ図として表示するとともに、各ステップで必要とされる遺伝子情報等を流れ図の中に登録した。次に、機能ルールを統合して管理するためのプログラムVESTを構築した。VESTにおいて、仮想環境(VEnv)から読み込まれた環境情報は、Rule Selectorと呼ばれる機能ルール選択プログラムに送られ、必要とする機能ルールが呼び出されるようにした。機能ルールはソフトウェアデータベースに登録し、Rule Selectorにより必要な機能ルールがこのデータベースから選択されるようになっている。機能ルールが選択されると、その実行段階において、DNAデータベース(GeneDB)から必要な遺伝子情報が呼び出される。また、機能ルールが実行される様子は、モニター画面にアニメーションとして表示され、実行の結果は再び仮想環境へフィードバックされ、大腸菌の行動に反映されるようにした。平成12年度に引続きC言語を用いて、コンピュータ上に大腸菌の機能ルールを復元するシミュレーションプログラムの作成作業を行った。大腸菌の『意志決定』装置として、RNAポリメラーゼ、シグマ因子および転写因子からなるタスクセレクターを設定した。機能ルールはアルゴリズムの流れ図に変換後、ソフトウェアデーターベースに登録し、センサーからの入力情報に応じてタスクセレクターにより選択させるようにした。また、機能ルールの実行段階において、ハードウェアデーターベースから必要な遺伝子を読み出すようにプログラムした。これにより、大腸菌の挙動に関する定性的なシミュレーションを実行するための準備ができた。なお定量的なシミュレーションを行うための前提となる機能ルールの詳細化を図るために、大腸菌のリン酸飢餓応答のアルゴリズムに着目し、細胞内ポリリン酸蓄積過程を解析するための実験も行った。実験は、連続培養装置を用いて、培地中のリン酸濃度が異なる環境間の非定常遷移状態におけるデータを取得し、定量的なシミュレーションのためのパラメーターを取得した。これらの成果をもとに、大腸菌のリン酸代謝とリン酸レギュロンによる遺伝子発現調節機構の定量的シミュレーションを行った。さらに、大腸菌の走化性アルゴリズムを基礎として、移動ロボットの探索行動を制御するプログラムを開発した。研究の分担は、大竹が大腸菌の培養実験とポリリン酸蓄積機構の解析によるアルゴリズムの詳細化を担当し、滝口がバーチャル大腸菌の構築を行った。
母子分離ストレスモデルでの腸管グリア細胞応答と消化管機能変調の分子生物学的解析

腸管グリア細胞は、幼少期の母子分離ストレスにより、その突起形態が変化し、成獣期における水浸拘束ストレスの多重付加強度に応じてさらに顕著となり、大腸運動機能は亢進に転じ胃運動機能は低下することが明らかとなった。組織学的な神経ネットワークは、EGCネットワークに並走して発達し、粘膜層あるいは粘膜下層での神経ガイダンス分子の発現に関与する可能性が示唆された。培養腸管グリア細胞へのコルチコステロンやトリプターゼ刺激は、細胞内活性化や神経ガイダンス分子の発現増加を惹起させ、グリア細胞の変化に関与する可能性が示唆された。1)幼少期慢性ストレスとして母子分離ストレス(生後2-14日, 3時間/日)を行い、母子分離負荷終了後4週(離乳直後)・8週(成熟期)・48週(高齢)齢において、非負荷でpaired-feedingしたラットを用いて、胃、大腸腸管における腸管神経グリア細胞(enteric glial cell: EGC)の突起形態変化を観察した。結果、コントロール群での胃、大腸のGFAP陽性EGCは、HuC/D陽性腸管神経細胞体を取り囲むように存在しており、そのわずか一部においてのみ、腸管神経に向かって突起を伸ばしていていることが観察された。一方、ストレス負荷群では、腸管グリア細胞は、神経細胞体に向かってグリア突起(glial process)を増加させ、細胞体を被覆伸展するような形態的変化を示した。さらに突起先端の形態は、ストレス負荷により糸状(filament-like)から膨化した木の葉様(leaf-like)へと変化することが判明した。2)ストレス負荷によりEGCが形態的変化を示す一方で、一神経節あたりに存在する腸管神経細胞体数に差は認めなかった。また、代表的な腸管運動神経であるnitric oxide (NO)、choline acetyltransferase (ChAT)陽性神経細胞の細胞体へと向かうEGCの形態的変化にも、ストレス負荷による差は認められなかった。当初計画した内容で、概ね順調な進み具合であると思われます。1)コントロール、母子分離ストレス負荷群から摘出した大腸を用いたマグヌス法でのacetylcholine(ACh; 10-1110-4 M)収縮反応は、母子分離ストレス負荷群において、収縮開始ACh濃度は有意に低く、最大ACh濃度での収縮率は約120%を示し、ED50は6.4 ×10-8(コントロール: 2.2 ×10-7)と低いものであり、AChに対する収縮過敏反応が認められた。2)摘出腸管をマグヌス管内に吊るして行った経壁電気刺激(electric field stimulation: EFS)においても、母子分離ストレス負荷群では1Hz、3Hz、の低刺激において、約1.6倍、1.3倍と収縮増大反応が認められた。しかし、最大刺激下では増大反応は認められなかった。これらの増大反応は、グリア細胞の選択的代謝阻害剤であるfluorocitrateの刺激前投与により、fluorocitrateによる濃度依存的に抑制されたが、グリア細胞の活性化の高い母子分離ストレス負荷群では、より高濃度のfluorocitrateがその抑制反応に必要であることが判明した。3) 24時間絶食後、胃内にフェノールレッドを投与し、胃排出能を測定した結果、胃運動機能は母子分離ストレス負荷群において有意に遅延していたことが判明した。今回、昨年の10月に所属機関の移動に伴い、進捗が少し遅れ気味である。1)コルチコステロン受容体はEGC細胞の細胞質内に、トリプターゼ受容体であるPAR-2は核内に発現していることを確認した。2) EGCのpERK1/2発現は、コルチコステロン(1 μM)刺激5分後をピークとして約2倍に増加し、0.1&#8211;10 μM刺激における用量増大反応が認められた。トリプターゼ刺激におけるpERK1/2発現の時相においても同様であった。3)コルチコステロン刺激(1 μM、10 μM)において、GFAP/S100βのmRNA発現は、1.4倍、1.6倍に増加した。NGFは1.4倍(0.1 μM)、1.5倍(1 μM),に増加したが、GDNF mRNA発現は、0.6倍(0.1μM)、0.6倍(10 μM)に減少した。一方、IL-1βやTNF-αには影響しなかった。4)コルチコステロン(1 μM)での6時間刺激では、EGCの突起伸長や、伸長突起の近隣EGCとのコネクションを示唆する所見が認められた。5)トリプターゼ刺激により、GFAP (1.7-fold)、GDNF (3.7-fold)のmRNA発現は、1時間をピークに認め漸減した。NGFやnetrin1のmRNA発現は、1時間後に増加し6時間後まで2.5倍の増加を認めた。1)アセチルコリン負荷による腸管収縮反応の評価2)経壁電気刺激による神経学的腸管収縮反応の評価

3)胃排出能:フェノールレッド液体法・樹立化グリア細胞を用いて突起伸展機序に関わる因子解析消化器内科物品費費用の中で、教室内ですでに購入し使用していた試薬などがあり、H27年度の一部の研究に際しては、十分に賄うことができたためと考えます。物品費の中で、教室内での使用でまかなえたことと、H28年10月に所属機関移動に伴い、研究が少し滞ったことによると考えます。次年度は、そのことも踏まえながら、解析試薬など、より計画的に進めていきたいと考えています。
血管内皮細胞障害時に発現する新規蛋白質の研究

高ホモシステイン血症は内皮細胞傷害をひき起こす。我々はホモシステイン刺激によりヒト血管内皮細胞で発現が変化する遺伝子をディファレンシャルディスプレイ法を用いて調べた。その結果、6種の遺伝子の発現が上昇し、1種の遺伝子の発現が低下していた。このうち、転写が上昇する新規の遺伝子をクローニングし、RTPと名付けた。RTPは394残基から成る細胞質蛋白質であり、その転写はホモシステインやメルカプメエタノールといった還元剤や糖鎖合成阻害剤により上昇した。次に、抗RTP抗体を作成し、RTPの動態を調べたところ、RTPはヒト血管内皮細胞中に47KDa蛋白質として存在し、ホモシステインによりその蛋白量は増大した。また、RTPはリン酸化蛋白質であることが判明した。リン酸化は蛋白キナーゼAが触媒した。RTPは血管内皮細胞の増殖期ではその量が多くリン酸化型が優勢であったが、増殖停止期では量が減り、かつ脱リン酸化型が優勢であった。RTPのリン酸化は細胞周期に同調していなかった。以上のことから、RTPは,細胞増殖のシグナル伝達に関与する可能性が示唆された。マウスではRTPはあまねく発現していたが、なかでも腎の近位尿細管に発現していた。遠位尿細管や糸球体には発現してぃなかった。また各種臓器の組織染色から、小腸の微絨毛に強発現していることが判明した。しかし、ヒトの腎では通常発現しておらず、腎炎などのある種の腎臓の病態下で発現が観察された。これらの結果から、血栓症や動脈硬化症の危険因子であるホモシステインは、RTPの遺伝子発現をひき起こすことが判明した。このうち、転写が上昇する新規の2つの遺伝子をクローニングし、RTPおよびHerpと名付けた。RTPは394残基から成る細胞質蛋白質であり、C末端領域に10アミノ酸残基から成る3回の繰り返し配列をもっていた。RTPの転写はホモシステインやメルカプメエタノールといった還元剤や糖鎖合成阻害剤(ツニカマイシン)により上昇した。RTPをグルタチオンSトランスフェラーゼとの融合蛋白質として大腸菌で発現させ、この組換え体を用いて抗体を作成した。抗体を用いてRTPの動態を調べたところ、RTPはヒト血管内皮細胞中に58KDa蛋白質として存在し、ホモシステインによりその蛋白量は増大した。以上のことから、RTPは細胞増殖のシグナル伝達に関与する可能性が示唆された。Herpは391残基から成る膜蛋白質であった。HerpもRTPと同様に還元剤や糖鎖合成阻害剤で転写が上昇したので、ホモシステインは細胞内のレドックスポテンシャルを変化させて、ある種の遺伝子発現を上昇させることが示唆された。これらの結果から、血栓症や動脈硬化症の危険因子であるホモシステインは、RTPやHerpといった遺伝子発現をひき起こすことが判明した。高ホモシステイン血症は血管内皮細胞傷害を引き起こす。我々はホモシステインで血管内皮細胞が発現する遺伝子の変化を追跡した。その結果、小胞体の分子シャペロンであるBiPと新規遺伝子(RTPおよびHerpと命名)が発現上昇していることを同定した。

BiPは小胞体内に立体構造不全蛋白質が蓄積すると転写上昇することが知られている。このことから、高ホモシステイン血症の原因は細胞内ホモシステイン濃度の上昇による立体構造不全蛋白質の小胞体内への蓄積と考えられた。そこで、ホモシステイン代謝酵素欠損マウスの組織を用いて、生体内で我々が同定した新規遺伝子の発現を調べたところ、残念ながらその発現は上昇していなかった。また重症高ホモシステイン血症を示す患者由来の繊雑芽細胞で調べても、我々の新規遺伝子の発現上昇は確認できなかった。次に、抗RTP抗体を作成し、マウスを用いてどの臓器にRTPが発現しているかを調べたところRTPはあまねく発現していたが、なかでも腎に高発現を認めた。そこで腎の組織染色を行ったところ、近位尿細管に発現していた。遠位尿細管や糸球体には発現していなかった。また各種臓器の組織染色から、小腸の微絨毛に強発現していることが判明した。しかし、ヒトの腎では発現しておらず、腎炎などのある種の腎臓の病態下で発現が観察された。培養細胞ではRTPは細胞質に認められるものの、生体組織では膜部分にも強い発現が観察された。RTPはリン酸化蛋白質であることを見い出しているので、今後リン酸化RTPを認識するRTP抗体を作成して解析する必要があると考えた。
空間反転対称性のない重い電子系超伝導体における新奇現象の解明

以下の研究成果を得た。(1)空間反転対称性のない超伝導や重い電子系超伝導体CeCoIn5等で実現が示唆されている、磁場中での不均一な超伝導状態におけるベリー位相起源のホール効果について調べた。磁性体等では、磁気秩序変数の空間変調に起因するベリー位相が擬似的なローレンツ力を生み出してホール効果を誘起することが知られているが、これと類似の効果が超伝導秩序変数の空間変調によっても引き起こされることを理論的に示した。(2)空間反転対称性のない重い電子系超伝導において、non-Abelian topological相、およびMajorana fermionの実現可能性について調べた。通常、トポロジカル秩序はギャップレス励起が存在すると不安定になることが知られているが、ある条件下では、重い電子系の非s波超伝導体のように超伝導ギャップにノードがある場合でもMajorana fermionが安定に実現できることを示した。また、重い電子系超伝導体CeRh(Ir)Si3において実現可能であることを示した。(3)強磁性超伝導体UCoGeの巨大上部臨界磁場の起源を調べた。この系においては、自発磁化と平行に磁場を印可した場合、上部臨界磁場が著しく小さいにも関わらず、これと垂直方向に印可した場合には極めて巨大な上部臨界磁場が現れることが実験で観測されている。この現象の起源を理論的に説明するために、最近のNMR実験から得られた、磁気臨界ゆらぎの特徴を取り入れた理論計算を行なった。その結果、上述の実験事実が良く説明できることを示した。また、この系において特徴的な磁気揺らぎの性質が特殊なバンド構造に由来する可能性について指摘した。本年度は以下の研究を行った。(1)空間反転対称性のない重い電子系超伝導体CeRhSi3, CeIrSi3における新奇物性の解明のため、上部臨界磁場の詳細な解析を行った。以前の研究では、実験で観測されている、磁場がc軸に平行な場合の巨大な上部臨界磁場は低温で発達する量子磁気臨界揺らぎに起因することが示唆されていたが、磁場のスピン揺らぎへの影響や、スピン揺らぎ媒介による引力へのスピン軌道相互作用の効果が無視されていている点で不十分であった。本年度は、これらの点を改良した研究を行い、その結果、これらの効果を考慮しても、量子磁気臨界揺らぎの機構で実験事実をよく説明できることが明らかになった。これらの結果から、CeRhSi3, CeIrSi3で実現している超伝導が反強磁性スピン揺らぎに起因することが確立された。また、磁場がc軸に垂直な場合の不均一超伝導状態の実現の可能性も半微視的な計算によって調べた。その結果、十分強い磁場では、Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov状態が実現する可能性があることが示された。(2)実験で観測されている強磁性超伝導体UCoGeの上部臨界磁場の特異な振る舞いを理解することを目的とする研究を行った。この系では、強磁性の容易軸に平行な磁場に対しては上部臨界磁場が非常に小さいにも関わらず、これに垂直に磁場を印可した場合には、巨大な上部臨界磁場が実現する。この振る舞いの起源はよく理解されていない。我々は最近、理論的にその存在が指摘されている、強磁性スピン揺らぎの臨界点近傍における特異な繰り込みの効果を考慮した解析を行った。この効果は有効的に臨界点への距離を縮める効果をもたらす。また、磁場が強磁性揺らぎに及ぼす効果が重要であると考え、この点を考慮した計算を行った。解析の結果、容易軸に平行な磁場による強磁性揺らぎの抑制が、上述の実験事実を理解する上で重要であることが示唆された。
次世代自動車の走行音デザインのための広角的研究

次世代自動車の走行音デザイン,および関連する制度のデザインに活用される知見の蓄積を目的とし,(1)歩行者にとって車両の接近や挙動を理解しやすい走行音・接近通報音デザインの理解,(2)快適で運転しやすい走行音・接近通報音デザインの2つの目的を設定した。第一の目的のため,環境音条件下で十分に検知される音量と周波数特性の定量的理解のための心理音響実験,および同等の検知井容易性を持ちつつ異なる聴取印象を与えられる音設計のための検討を行った。また第二の目的のため,周波数変化と加速感印象の関係を解明するため,視聴覚刺激やドライビングシミュレータを用いたの印象評価実験を実施した。接近報知音に求められる音量と周波数特性の定量的理解のための心理音響実験,ならびに音高変化と加速感の関係を解明するための印象評価実験を実施した。音量と周波数特性を理解するための心理音響実験として,幅広い年齢層の被験者を対象とした音量調整実験を実施した。刺激音には,国交省ガイドライン等の動向を考慮した接近報知音を設計し,これを利用した。被験者にバイノーラル録音された環境音と接近報知音を提示し,提示された環境下において自分が望む音量に接近報知音の音量を調整するよう求めた。被験者(1974歳)は,その年齢から3群に分けられ,群間の差を検討した。その結果,高年群でより大きな音量が求められることが予想されたが,最適聴取レベルに顕著な違いは観察されなかった。しかしながら,最低聴取レベルは,若年群および中年群は環境騒音レベルに対応する傾向があったのに対して,高年群では環境騒音レベルに依らず一定にある傾向にあった。また,音高変化と加速感の関係を解明するための印象評価実験として,車両走行映像と合成音による模擬走行音を用いて加速感関するシェッフェの一対比較法(中屋の変法)による印象評価実験を行った。映像刺激は,停止状態から13.9m先の地点で20km/hに達するよう5秒かけて単調に加速させた車両映像であった。音刺激は,100, 400, 2000Hzを中心周波数とする1/3オクターブバンドノイズで,その中心周波数を線形にシフトさせた。実験の結果,周波数シフトによって加速感が強まり,その強まり方は周波数帯域とシフト率に影響されることが示された。研究成果は国内外の音響・騒音関連学会および国連自動車基準調和世界フォーラムの専門会議にて発表された。また,平成26年度に計画していた,走行音シミュレータによる印象評価実験についても,システムの構築と部分的な検討を開始した。本研究課題では,歩行者にとって車両の接近や挙動を認知しやすい走行音のデザインの理解(目的1),および快適性や運転しやすさ等の種々の目的に適う走行音のデザインによる発展的な車室内音環境創出の検討(目的2)を設定している。本年度は,目的1に関しては,主にラウドネスを考慮した検知容易性に関する検討の推進,および前年度成果を論文等で公表することを行った。検知容易性に関する検討としては,同等の検知容易性を持ちつつ,異なる印象を与える接近通報音の設計可能性について実験的に検討した。実験刺激は,1/3オクターブバンドで2k5kHzの各帯域成分を,純音性成分もしくは狭帯域雑音成分とすることで,各帯域で同等のエネルギーを持ちつつ周波数特性に変化を持たせた。バイノーラル録音再生環境を用いた検知容易性評価実験を実施した結果,既往の知見と同様に,1/3オクターブバンドごとのレベルを適切に設計することで,同等の検知容易性を持つことが確認された。また,SD法による印象評価実験を行った結果,「評価因子」と「迫力因子」の2次元平面上で刺激印象の相違が示され,同等の検知容易性を持ちつつ異なる印象を与えられること,総合的な評価印象を保ちつつ迫力感の異なる報知音設計の可能性が示された。前年度までの成果の公表については,英文誌での原著論文を2編,国際学会で1件の招待講演を行った。目的2に関しては,車速に応じて走行映像と付加走行音の周波数特性を生成するドライビングシミュレータを構築し,加速度印象ならびに運転操作感の評価を行った。その結果,周波数帯域および周波数シフト率(幅)の双方が加速感印象に影響し,高周波数域の変化や大きな周波数シフトが強い加速感をもたらすことが明らかになった。また,シフト幅が大きくなる程,調和感と運転操作感の得点が低くなる傾向が見られた。本検討の成果は,国際会議において公表された。ハイブリッド車や電気自動車に代表される次世代自動車は,その静音性故に車両の接近を知る手がかりが少なく,歩行者にとって危険な状況を生んでいると指摘されている。そのために,歩行者に車両の接近を知らせるための音(接近通報音)のデザインが求められている。また,接近通報音を含めて走行音を総合的にデザインし,次世代自動車にふさわしい車室内音環境をデザインするニーズも高まっている。このような背景から,本研究課題では,歩行者にとって車両の接近や挙動を認知しやすい走行音/接近通報音デザインの理解(目的1),および快適性や運転しやすさ等の種々の目的に適う走行音/接近通報音デザインによる発展的な車室内音環境創出の検討(目的2)を設定した。目的1に関しては,主にラウドネスを考慮した検知容易性に関する検討を行った。幅広い年齢層の被験者を対象とした音量調整実験を実施した。刺激音には,国交省ガイドラインおよび国連WP29の国際ガイドラインの動向を考慮した接近報知音を設計し,これを利用した。

被験者にバイノーラル録音された環境音と接近報知音を提示し,提示された環境下において自分が望む音量に接近報知音の音量を調整するよう求めた。また,刺激とした音の印象に関する主観評価実験を行い,同等の検知容易性を持ちつつも,異なる印象を与える音デザインの可能性を実証した。目的2に関しては,音高変化と加速感の関係を解明するための印象評価実験として,車両走行映像と合成音による模擬走行音を用いて加速感関するシェッフェの一対比較法による印象評価実験を行った。また,車速に応じて走行お映像と付加走行音の周波数特性を制御できるシミュレータを開発し,運転操作を伴った場合での加速度印象と周波数変化の対応関係を検討した。研究成果は,英文誌での原著論文の他,国際学会での招待講演や国際基準策定会議への情報提供,著書への掲載など幅広く公表された。次世代自動車の走行音デザイン,および関連する制度のデザインに活用される知見の蓄積を目的とし,(1)歩行者にとって車両の接近や挙動を理解しやすい走行音・接近通報音デザインの理解,(2)快適で運転しやすい走行音・接近通報音デザインの2つの目的を設定した。第一の目的のため,環境音条件下で十分に検知される音量と周波数特性の定量的理解のための心理音響実験,および同等の検知井容易性を持ちつつ異なる聴取印象を与えられる音設計のための検討を行った。また第二の目的のため,周波数変化と加速感印象の関係を解明するため,視聴覚刺激やドライビングシミュレータを用いたの印象評価実験を実施した。概ね計画通りに遂行されている。特に,計画に掲げた課題のうち,<接近通報音に求められる音響特性の解明>および<音高変化と加速感の関係の解明>については,計画に掲げた目的を達成し,成果の公表も順調である。次世代自動車の普及による行動や意識に関する社会調査については,部分的な調査は実施できているものの,成果公表には至っておらず改善が必要である。音響学27年度から所属が変更になり,研究設備整備にエフォートを要し計画遂行に遅れが出る恐れがあるが,特に社会調査に係る課題について,計画を見直しつつ目的に適う調査を実施する。平成25年度の計画は,概ね計画通りに遂行されている。これに加えて,平成26年度に計画していた,走行音シミュレータによる印象評価実験についても,システムの構築と部分的な検討を開始している。基本的には前年度までの進捗に引き続き,当初計画に沿った研究を進める。また,成果の発表にも重点を置く。
前立腺癌の進展増悪、殊に,アンドロゲン依存性の喪失機序に関する分子生物学的研究

「前立腺癌の増殖進展機序の解明」のテーマのもと、この3年間になされた研究の成果は、凡そ、次の通りである。1.前立腺癌患者において、癌にかかりやすい体質の目安となる代謝酵素遺伝子多型の解析。1)発癌物質の2段階代謝酵素のうち、CYP1A1とNAT1の相対危険率が夫々増加していた。単独では僅かに増加している他の酵素でも、GSTM1をとりあげてCYP1A1と組合せることにより危険率が増加した。2)テストステロンの合成代謝に関係する酵素のうち、CYP17の相対危険率が高かかった。2.免疫組織学的手法による前立腺癌の組織悪性度の解析。内分泌不応癌、stage C,D症例ではKi-67やbcl-2の癌遺伝子の発現増加がみられ、特にKi-67は単独で癌増殖を予知できるマーカーとなることが示唆された。4.α6インテグリン発現に関係するmitogen-activated protein kinases(MAP kinase)経路の解析。アンドロゲン非依存性前立腺細胞株を用いた実験において、ルシフェラーゼアッセイやゲルシフトアッセイ法などを用いで、α6インテグリンプロモーター領域に転写因子としてSp1を同定し、このSp1の結合能の増加がMAP kinaseを介して促進され、その結果α6インテグリンの発現が増加することを観察した。この経路が前立腺癌の転移、浸潤に関係していると考えられた。平成10年度は以下の成果が得られた。1)固形癌への関与が示唆される代謝酵素のうちCYPIA1、CYPE6、NAT1、GSTM1、GSTT1の遺伝子多型を検討した。単独のものとしてNAT1の相対危険率が2、4と有意に増加していることがわかった。単独としてはわずかに増加していても他の酵素との組み合わせの結果から危険率が増加する知見が得られた(前立腺癌における代謝酵素遺伝子多型の関与(0-93),日泌尿会誌88(2):178,1997)。現在、論文執筆中である。2)アンドロゲン依存性、非依存性LNCaPではインテグリンα_6サブユニットの発現を認めており、この遺伝子のプロモーターを用いて遺伝子発現に関与する転写因子としてsp1が介在することを解明した。またこの遺伝子の発現にはMAP kinasesとretinoblastoma proteinが関与している。インテグリンβ_1サブユニット、インテグリンβ_4サブユニットの発現も細胞増殖と関係しており、インテグリンα_6β_1、インテグリンα_6β_4の発現は細胞増殖を表わすものと考えられる。今後は、この成果を患者由来の材料で検討する予定である。この件に関しては文執筆中である。アンドロゲン非依存性前立腺癌において、MAP Kinase経路がα6インテグリン転写調節に関与していることを証明することを目的に、3種類の前立腺癌細胞株、アンドロゲン依存性LNCaP、アンドロゲン非依存性LNCaP(AIDL)およびPC-3におけるα6インテグリンプロモーター解析、および、MAP kinase kinase1/2インヒビター(U0126)を用いて、MAP kinase経路とα6インテグリン発現の関連性を検討し以下の結果を得た。1)プロモーター解析、およびゲルシフトアッセイより、転写開始部位より-48-43bpに位置するSp1結合配列が責任転写部位であることを同定した.また、アンドロゲン依存性、非依存性での相違を調べたところ、プロモーター活性および、mRNA発現量と同様、Sp1の結合能がアンドロゲン非依存性前立腺癌細胞において増加していた.つぎにU0126を作用させたところ、プロモーター活性、mRNA発現量および、Sp1の結合能すべてが抑制された。また実際MAP kinaseの活性を測定したところ、PC-3,AIDL,LNCaPの順にその活性が高かった。以上の結果より、Sp1はα6インテグリンプロモーター調節における主たる転写因子であり、アンドロゲン非依存性前立腺癌細胞において、MAP kinaseよるSp1の結合能の増加、およびその結果としてα6インテグリン発現の上昇が転移、浸潤に関与していると考えられた.

この結果に関しては論文を作成し終わり、投稿中である。本年度は本研究課題の最終年である。この3年間に得られた成果は小冊子の形で、別に報告する予定である。1)前立腺癌の増殖進展に、それがアンドロゲン依存的であれ、非依存的であれ、インテグリン遺伝子の発現が関与しているという、今迄の知見に加えて、その遺伝子発現にmitogen-activated protein(MAP)kinasesを介する経路が関係しているという結果を得た。即ち、アンドロゲン依存的なLNCaP前立腺癌細胞を用いた実験から、アンドロゲンによりMAP kinase活性が増加した。しかし、この活性増加を蛋白レベルで検出するには低濃度すぎた。また、アンドロゲン非依存的なPC-3細胞やLNCaP由来の非依存株においてもMAP kinase活性の増加を認めたが、そのメカニズムの解明には至らなかった。2)臨床的によく経験されることであるが、前立腺癌の増殖進展が、リンパ節転移となってみられる時、前立腺癌はホルモン治療に抵抗し、アンドロゲン非依存性となっていることが多い。この前立腺癌のリンパ節転移に関係すると考えられるインテグリンalpha 6の発現とMAP kinase活性の関係について検討した。その結果、MAP kinase活性はインテグリンalpha 6のプロモーター領域(Sp1 consensus sequence)を介してその発現を調節していることが判明した。