hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
詳細属性情報を含む世帯の空間分布予測のためのマイクロシミュレーションシステム

本研究では、(1)基準年のマイクロデータの生成、(2)マイクロデータの評価方法の構築、(3)世帯と住宅のマッチングに着目した住宅市場モデルの構築、(4)世帯の行動基本要素に着目した立地選択モデルの構築、(5)マイクロシミュレーション実行のためのPC並列処理システムの構築を行うことによって、詳細な属性情報を含む世帯の空間分布予測を行うことができるマイクロシミュレーションシステムを構築することができた。まず、土地利用マイクロシミュレーションにおける基準年の側々の世帯に関するデータ(マイクロデータ)の推定手法に関して、その最初の段階として4人世帯を対象に、サンプルデータから得られる属性間の相関情報と既存続計からの制約時報を利用して構築した。さらに、このようなマイクロデータの観測値と推計値の適合度評価に関して既存手法がないことが判明したことから、個々の世帯に関する観測および推定マイクロデータ間の距離を定義し、対象地域における全世帯の乖離量距離の最小和によって適合度を定義し共生進化に基づく遺伝的アルゴリズム(GA)に基づく計算手法を構築した。これらは基礎的な段階ではあるが、実データに基づいてその有効性を確認した。一方、マイクロシミュレーションシステムの基本的な挙動特性を把握するため、実際の道央都市圏を想定した25個のグリッドで構成される仮想都市に人口1、000人を居住させ、実データから得られたパラメータを用いた簡易モデルを構築した。これにより、将来発生する可能性のあるさまざまな世帯空間分布を推計し、都市政策のリスクマネジメントに対する有効な情報となることを確認した。また、パーソナルコンピュータを基本としたシミュレーションに欠かせない並列処理のパフォーマンスを、120万サンプルのマイクロデータに対する4台のコンピュータのパラレルシステムで検討した。Linux CentOS上で、Scoreクラスタシステムを用いて並列化可能な出生モデルと土地利用モデル部分を4台のCPUに分担させることによって、台数割した時間よりも短い計算時間を実現し、大きな効果があることが確認できた。さらに、現実の住宅市場に関して、住宅の供給行動に関するマイクロシミュレーション型モデリングの基本的な枠組みを整理した上で、サーチ理論を援用することにより、局所的な価格形成メカニズムに関しての基本モデルを構築した。基準年マイクロデータの推定では性別や世帯主との関係等の質的属性を含む場合に拡張した。サンプルマイクロデータによって得られる各属性間の相関性に関する情報と各ゾーンのコントロールトータルに関する情報を利用して、シミュレーション基準時点のマイクロデータを推定する基礎が構築できた。マイクロデータの適合度の相対評価に関しては、共生進化に基づく観測データと推定データの適合度算出手法の提案を行った。また、連続変量のみに限定されたマイクロデータの評価方法を発展させ、質的な属性を含むマイクロデータに適用可能な評価方法の提案を行った。道央都市圏パーソントリップ調査データに適用し、評価方法の有効性を確認することができた。個人・住宅遷移および住宅選択モデルに関しては、仮想都市における基本モデルを構築した。道央都市圏の転居データをもとに本モデルの分析を行った結果、従来の均衡モデルや集計モデルとは異なった個々の転居理由や選好に基づいた多様な将来予測の出力結果を示すことができた。住宅市場モデルの構築に関しては、住宅の相対取引に着目した設計方針に基づき、住宅市場を世帯と住宅とのマッチングの問題としてモデル化し、マッチングのアルゴリズムを考案した。また、相対取引における価格決定メカニズムについてもモデル化し、仮想的なデータに対し、住宅市場のマッチングアルゴリズムが収束することを確認できた。PC並列処理システムの構築に関しては、ライフサイクロモデルと土地利用モデルを結合したマイクロシミュレーションに対し、並列処理の有効性を確認した。その結果、並列処理による計算時間の短縮は有効であることを確認した。また、CPUの数やモデルのフローやCPU間の分担構造等と計算時間の短縮の関係についても確認できた。以上、3年研究期間の2年目としての当初計画を達成しており、最終年度における成果目標を達成する目処が立っている。本年度の研究課題は、(1)基準年世帯マイクロデータの作成、(2)マイクロデータの評価方法、(3)行動基本要素に着目したマイクロシミュレーションシステムの構築、(4)PC並列処理システムの構築に分かれる。(1)では、エージェントベースアプローチを用い、連続変数および離散変数、周辺制約の有無等、多様な世帯属性を考慮できる初期マイクロデータの推定手法を構築した。開発した手法を道央都市圏パーソントリップ調査データに適用した結果、既存手法よりも再現性の高いデータが推定可能であることを確認した。(2)では、基準年マイクロデータの異なる推定手法の再現性能を比較するための評価方法として、推定データ集合の観測データ集合に対する適合度を定義した。また、実時間内での適合度算出が可能な手法を提案した。道央都市圏パーソントリップ調査データを用いて評価した結果、許容範囲内の時間で妥当な適合度が算出できることが示され、マイクロデータに対して一般的に適用可能な手法が提案できた。(3)では、これまでに構築した世帯と住宅のマッチングに着目した住宅市場モデルを、道央都市圏の世帯、住宅データに適用し、モデルの推定を行った。また、世帯ベースの住宅選択マイクロシミュレーションの安定性を評価するため、多サンプル多選択肢のシミュレーションを実施した。この結果、安定した推計結果を得ることができた。(4)では、複数のパーソナルコンピュータでマイクロシミュレーションを実施する際の課題と計算効率向上への方向性を整理した。

基本スキームは、アルゴリズム上のCPU間データ交換を少なくさせることであるが、それに加えていくつかの基本処理方針を構築することにより計算処理を実行可能な時間内に収めることが確認された。以上、3年間の研究期間において、当初の研究目的である世帯の住宅選択マイクロシミュレーションの基本システムを構築することが出来た。
リアリティ演出戦略の開発と評価

この研究は、仮想世界が人間の脳に及ぼす影響を分析・把握する手法を確立するとともに、リアリティ感覚に作用するすぐれた伝統的演出戦略についての知見を応用し、より高度なリアリティ感覚を電子的により効率よく実現する演出戦略を開発するものである。今年度は主に以下の成果が得られた。(1)申請者らが開発したメディアと脳との適合性を主に脳電位活性を指標として評価する手法をさらに発展させ、脳のなかで造成される非日常的現象の達成具合を、できるだけ客観的に計測・評価する手法の開発をおこなった。具体的には、脳波の過渡的変化の解析手法の開発、メディア情報提示と被験者の体位との関連の検討などをおこなった。(2)音響のリアリティ感覚を増大させる効果をもつ可聴域をこえる高周波成分に着目し、音を提示した時の脳波のミクロな時間領域における過渡的変化を検討した。その結果、高周波を含む音を提示すると、音の聞き始めの数秒間において、脳波α波ポテンシャルが抑制されることが見いだされた。これは「注意の喚起」によるα波の抑制と関連するものと推定され、高周波成分によるリアリティ感覚の増大を説明する結果といえる。(3)映像のリアリティにおいて重要な要因となる精細度について、その生理的心理的影響を、脳波α波分析およびシェッフェの一対比較法によって検討した。その結果、人間の視覚限界をこえる画像の細かさが、人間に生理的心理的影響を及ぼすことが見いだされた。(4)伝統的祝祭やパフォーミングアーツなどの領域で、脳のなかに虚構のリアリティ感覚を造成する演出手法のなかから、電気的仮想世界の演出に効果的と思われる事例を、高精細度映像で記録した。これらをもちいた映像作品を試作した。
蛋白質工学によるプラストシアニンの電子移動反応の距離・電荷依存性の解析

1.遺伝子操作によりプレカ-サ-・プラストシアニンを大腸菌で発現させ,プロセッシングおよび銅の取り込み機構を明らかにする課題。大腸菌で発現させたプレカ-サ-・プラストシアニンはin vitroで成熟型の蛋白質と同じサイズに切断させること,成熟型のアポ-蛋白質は銅を取り込むことが可能であること,このように再構成したプラストシアニンは野生型のものと同じ活性を有することが明らかになった。本課題は論文として発表した(Biochim.Biophys.Acts,1058,107ー112,1991)。(1)P700ークロロフィル蛋白質は光エネルギ-を利用してプラストシアニンからフェレドキシンへの電子伝達を触媒する複合体として定義される。我々は,キュウリから単離した8個のサブユニットからなる複合体が高い活性を示すことを見出した。また,複合体の18.5kDaサブユニットがプラストシアニンからP700への電子移動に必須であることを明らかにした。本課題は完了し論文として発表した(J.Biochem.,110,622ー627,1991)。(2)P700ークロロフィル蛋白質複合体の8個のサブユニットのNー未端アミノ産配列を決定し,サブユニットの遺伝子を同定した。本課題も完了し論文として発表した(Biochim.Biophys.Acta,1059,141ー148,1991)。
パイロット信号を用いたスパース通信路推定による高速移動時の OFDMの性能向上

OFDMのパイロット信号の個数、位置、強さで求まる平均自乗推定誤差を設計規範として、パイロット信号の設計を行っている。提案法はヌルサブキャリアを設定しなければならないOFDMを利用する認知無線に対し適用できる。パイロット信号の配置は非線形最適化手法であるクロスエントロピー法を利用することで準最適解を求めている。また、凸最適化により最適なパイロット信号の強さを決定している。数値シミュレーションで従来法より有効であることを示している。平成22年度は、本研究の基幹となる通信路の有意な係数の判定規範を導出するための理論構築に取り組んだ。具体的には、通信路推定誤差と通信路容量の解析式を求め、通信路推定誤差がある場合の理論上の通信速度の限界である通信路容量の表現式を導出し、シミュレーションにより表現式の妥当性を検証した。その結果、有意な係数だけを推定する場合のほうが良いことがあることを実証できている。これは、これまで発表されてきた多くの係数を推定する方法が必ずしも有効ではないことを示しており、学術的に重要である。導出した表現式をスパース通信路に対して応用することで、スパース通信路の有意な係数を判定するための有効な規範の導出が期待できる。また、少数の有意な係数を推定することで本研究の目的である高速移動時のOFDMの性能向上が実現できる。平成23年度は、昨年度に引き続きスパース通信路の有意な係数の判定規範の導出に取り組んだ。平成22年度に導出した通信路推定誤差がある場合の理論上の通信速度の限界である通信路容量の表現式を用いて、いくつかの判定規範を考案したが、いずれもスパース通信路の有意な係数判定に使用する閾値の解析的な表現を得ることができず、モンテカルロシミュレーションによる評価にとどまっている。一方、通信路推定と通信路トラッキングのための研究は進展した。LTEの下りリンクで使用されるシングルキャリアFDMA(OFDM)方式の通信路推定の研究を進め、低計算量で性能限界に近い性能を示す手法を開発した。提案手法は計算資源の乏しい移動端末に実装可能であり、今後応用上重要になると考えられる。この成果を、2012年3月に開催された信号処理の世界的な国際会議IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing 2012で発表した。広帯域通信の基盤変調方式のひとつであるOFDMは、端末が高速移動すると大きく性能劣化する。本研究は、この性能劣化を低減化するため少数の有意な係数を持つスパース通信路に対する高精度通信路推定法を開発による端末の高速移動時のOFDMの性能を向上を目指してきた。昨年度までに、通信路推定誤差がある場合の理論上の通信速度の限界である通信路容量の表現式を用いていくつかの判定規範を試してきたが、いずれもスパース通信路の有意な係数判定に使用する閾値の解析的な表現を得ることができていなかった。そこで、今年度は、より簡易な表現となると予想できる通信路の平均自乗誤差推定誤差を用いて判定規範と閾値の解析的な表現の導出を試みた。しかしながら、閾値の解析的表現の導出は困難であることが判明したことから、研究目的を達成するため、モンテカルロシミュレーションにより経験的に閾値を求めた。求めた閾値を利用するパイロット信号の設計を行い、最適なパイロット信号の個数、配置、パイロット信号とデータ信号の電力配分を、シミュレーションにより評価した。また、提案法の認知無線への応用を考え、提案手法で設計したパイロット信号を従来法で設計したパイロット信号と比較しその有効性を確かめた。提案法は通信コストを増加させることなく通信路推定誤差を小さくできことを明らかにした。さらに、OFDMのパイロット信号による通信路推定を低計算量で行う方法を導出し、低信号対ノイズ比において従来法より優れていることを示した。スパース信号に関する研究は多くあるが、スパース性を判定するための閾値が性能に大きく影響するにもかかわらず、問題に応じて経験的に閾値を設定しているのが現状である。通信路のスパース性の判定も同様である。実際にスパース性を利用するためには、なんらかの意味で最適になるよう閾値を設定する手法の開発が必要であるが、十分に実現できていない。24年度が最終年度であるため、記入しない。上で述べたようにスパース通信路の有意な係数の判定規範で使用する閾値の解析的表現の導出は困難である。本研究課題を実現するため、モンテカルロシミュレーションにより閾値を設定し、その閾値を利用するパイロット信号の設計を行う。適切なパイロット信号の個数、配置、パイロット信号とデータ信号の電力配分を、シミュレーションにより決定し評価する。
金属超格子における超弾性効果の研究

平成2年度は、実験的研究については、現有の高周波スパッタリング装置により、金属超格子を作成するための予備実験を行った。モリブデンおよび銅に関して、個々のスパッタリングのレ-トを測定し、交互に積層するためのデ-タを得た。しかし、チャンバ-内のアルゴンガス圧がふらつき、これがレ-トを一定に保つことを困難にしていることから、ガス導入バルブを更新することにした。また、予算に設備備品費として計上した小型真空蒸着装置については、まだ1種類の金属しか蒸着できないために、単独での蒸着実験を行っている。平成3年度にこれを2電源にして、積層膜を作製する予定である。一方、計算機シミュレ-ションによる研究では、金属超格子の原子構造を理解する第一歩として、薄膜が形成される初期過程について着目した。分子動力学法(MD)、モンテカルロ法(MC)、MDとMCを組み合わせた方法(ハイブリッド法)によって、真空蒸着プロセス、クラスタ-蒸着プロセス、および単原子層の構造緩和のシミュレ-ションを行った。原子間相互作用としては、単純な二体中心力である、モ-スあるいはレナ-ド・ジョンズポテンシャルを仮定する。原子サイズと結合エネルギ-に相当するポテンシャルパラメ-タ-と、基板温度や蒸着レ-ト等の実験パラメ-タ-を変化させて計算を行って、それらの蒸着膜の原子構造に及ぼす影響を明らかにした。その結果、以下に記すようなことが明らかになった。蒸着膜の成長様式については、主として薄膜原子ー基板原子間の結合エネルギ-Dfsと、薄膜原子ー薄膜原子間の結合エネルギ-Dffが支配要因で、Dfs>Dffのとき層状成長するFMモ-ド、Dfs<Dffのとき3次元状の核が基板に直接生成するVMモ-ド、数原子層が形成された後に3次元状の核が生成するSKモ-ドは、Dfs>Dffの条件に加えて、基板温度が高いことが必要である。
空間信号処理による振動インテンシティ計測の高速高精度化

振動インテンシティは振動エネルギの伝搬方向と大きさを表す量であり、それが計測できると、振動及び騒音制御に有用である。昨年度までの研究において波数空間信号処理による測定手法の有効性について確認を行っている。本手法の特色は波数空間領域において処理することにあり、実空間における微分演算を波数空間領域において簡単で誤差の少ない積演算として処理できることにある。本年度は実用的測定手法を確立するために曲面への適用と測定の高速化についての検討を行い、以下のような成果が得られた。1.曲面への適用昨年度までの研究においては、梁及び平板などについての理論及び実験的検討から提案手法の有効性を示した。今年度は円筒物体のような曲面を有する場合の振動エネルギーの可視化について検討を行うとともに、振動エネルギの伝搬に及ぼす曲率の影響を明らかにした。2.測定の高速化研究計画においては、光学走査による高速測定化について検討する予定であったが研究予算の関係から以下の検討を行った。1)機械的移動ステージの利用振動分布を測定するために光学系を移動ステージにより2次元走査し、走査方法に関する基礎資料を得ることができた。2)超音波ドップラアレイの試作移動ステージでは高速走査の実現は困難であるため、構造が容易で安価な超音波ドップラ振動計のアレイ化を新たに提案した。高周波超音波トランスデューサ(200kHz)を用いることで、空間分解能10mm、振動周波数1kHzで1m/sまでの線形性を実現した。これにより大規模アレイの製作が可能となり高速測定化への代替手段としての可能性を示すことができた。騒音・振動対策に有効である振動インテンシティ計測において、波数空間信号処理による測定手法の確立に向けて検討を行った。本手法の特色は測定した実空間における振動変位データを空間フーリエ変換により波数空間領域において処理することにあり、実空間における微分演算を波数空間領域において簡単で誤差の少ない積演算として処理できることにある。本手法が、従来の差分法と比較して安定かつ正確な測定が可能であることを既に実際の測定により確認している。以下に得られた成果を列挙する。(1)波数空間処理法の適用条件は、フーリエ変換におけるサンプリング定理から測定対象となる振動波長の1/2以下の測定間隔に設定する必要があることを明らかにした。これより、実際の測定におけるサンプリング間隔を決定することができる。(2)計測精度向上のために波数空間領域における空間フィルタの適用が必要となる。測定データに含まれる誤差の影響を抑圧するために用いるもので、数値シミュレーションにより適切なフィルタ遮断波数は測定対象となる波数の1.5倍であることを明らかにした。(3)波数空間における分解能がインテンシティ測定精度に影響することを明らかにした。(4)1次元振動体(梁)、2次元振動体(平板)を用いた測定実験により、(1)-(3)の成果の妥当性が確認された。今後測定手法の実用化のためには、計測精度の向上とともに測定時間の短縮化に関する検討を行う必要がある。本年度は実用的測定手法を確立するために局面への適用と測定の高速化についての検討を行い、以下のような成果が得られた。今年度は円筒物体のような曲面を有する場合の振動エネルギの可視化についてについて検討を行うとともに、振動エネルギの伝搬に及ぼす曲率の影響を明らかにした。

2.測定の高速化研究計画においては、光学走査による高速測定化について検討する予定であったが研究予算の関係から以下の検討を行った。1)機械的移動ステージの利用振動分布を測定するために光学系を移動ステージにより2次元走査し、走査方法に関する基礎資料を得ることができた。2)超音波ドップラアレイの試作移動ステージでは高速走査の実現は困難であるため、構造が容易で安価な超音波ドップラ振動計のアレイ化を新たに提案した。高周波超音波トランスデューサ(200kHz)を用いることで、空間分解能10mm、振動周波数1kHzで1m/sまでの線形性を実現した。これにより大規模アレイの製作が可能となり高速測定化への代替手段としての可能性を示すことができた。
イネ穂ばらみ期の高度耐冷性に関わる遺伝子座とその機能解明

北日本のコメ生産は冷害が制約し続けており,その被害軽減には耐冷性を強化した品種の効率的な選抜が不可欠である.そのため,近年,育成された極めて高い耐冷性を持つ中間母本系統「東北PL3」が持つ耐冷性QTLを特定し,その機能解明を行うことを目的とした.「東北PL3」と「アキヒカリ」の組み換え近交系統(215系統,F8世代)についてQTL解析を行ったところ,第5,12染色体に有意なQTLが検出された.第12染色体のQTLは,低温ストレス下で葯長を維持しやすい形質を,第5染色体のQTLは,同一の葯長あたりの受精効率を維持する形質と関わることが示された.北日本のコメ生産は冷害が制約し続けており,その被害軽減には耐冷性を強化した品種の効率的な選抜が不可欠である.昨年度の試験により高度耐冷性系統「東北PL3」が持つ耐冷性に関与する遺伝子領域が第5ならびに第12染色体上に座上することを明らかにした.そこで,本年度はそれら染色体領域を「東北PL3」に持ち,背景を「アキヒカリ」に持つ組み換え近交系(「第5染色体集団」を3系統,「第12染色体集団」を4系統、第5染色体と第12染色体の両QTLが「東北PL3」のである「第5・12染色体集団」を1系統)を選抜し,それら系統群の温度応答(3水準:対照,18°C,19°C)を恒温深水法を用いて検討した.葯長は「東北PL3」が全ての水温条件下で最も長く,「アキヒカリ」は最も短かった.また水温の低下に伴う葯の短縮程度は「アキヒカリ」が最も大きく,水温が低下するほど「東北PL3」との差は大きくなった.一方,「第5染色体集団」は対照区において「アキヒカリ」と差は小さかったが,19°C条件下で約20%,18°C条件下で約60%長く,低温処理下で長い葯を維持した.「第12染色体集団」は対照区と19°C条件下において「アキヒカリ」と大きな差はないものの、低温下における水温の低下に伴う葯の短縮程度は約5%と最も小さく,葯長の差は大きくなった.「第5・12染色体集団」は対照区で「アキヒカリ」よりも約15%長く,低温処理下では「第5染色体集団」同様,長い葯を維持した.不稔歩合は,いずれの系統も低温処理下において,葯長と密接な関係がみられ,水温および系統間の葯長の違いが不稔歩合に反映された.以上,水稲「東北PL3」の高度耐冷性における2つ領域のQTLのうち,第5染色体のQTLは葯の伸長を介して耐冷性を向上させ,第12染色体のQTLは低温下における葯の短縮を軽減して耐冷性を強化することを明らかとした.北日本のコメ生産は冷害が制約し続けており,その被害軽減には耐冷性を強化した品種の効率的な選抜が不可欠である.そのため,近年,育成された極めて高い耐冷性を持つ中間母本系統「東北PL3」が持つ耐冷性QTLを特定し,その機能解明を行うことを目的とした.「東北PL3」と「アキヒカリ」の組み換え近交系統(215系統,F8世代)についてQTL解析を行ったところ,第5,12染色体に有意なQTLが検出された.第12染色体のQTLは,低温ストレス下で葯長を維持しやすい形質を,第5染色体のQTLは,同一の葯長あたりの受精効率を維持する形質と関わることが示された.穂ばらみ期の低温を原因とするイネの冷害研究の歴史は長く,我が国において100年以上の歴史を持つ。その中で,育種的,栽培的な改良により,耐冷性は格段に高まってきたものの,平成の大冷害にみられるように,イネの冷害は未だに大きな問題であり続けている.本研究では,イネの穂ばらみ期耐冷性のメカニズム解明のため,現在の栽培品種の耐冷性の最強レベルを3ランク上回る中間母本「東北PL3」の持つ穂ばらみ期の高度耐冷性の要因解析を通じた生理研究と分子生物学的研究の知見の統合を目的とする.本年度の試験の結果,まず,穂ばらみ期の低温下での受精に関わる新たな受精構成要素を葯長をベースとして開発した.続いて,QTL解析で用いる「東北PL3」と耐冷性の弱い「アキヒカリ」との組換え近交系統216系統(第8世代)について,72マーカーを用いた多型解析を行った.その遺伝子情報を用い,穂ばらみ期に冷害誘導処理を実施した上でQTL解析を行ったところ,冷害誘導による不稔発生については第5,12染色体に有意なQTLが検出された.第12染色体のQTLは,低温ストレス下で葯長を維持しやすい形質と,第5染色体のQTLは,同一の葯長あたりの受精効率を維持する形質と関わることが示された.以上,「東北PL3」の穂ばらみ期耐冷性に関与するQTL座のおよその位置の推定と,それぞれの遺伝子領域の機能の解析が実施できた.これまで,穂ばらみ期耐冷性のQTL座についていくつかの報告例があるが,その機能まで解明した例はほとんどなく,本研究成果のインパクトは大きい.

今後,その機能ならびに遺伝子の特定は今後の耐冷性育種の大きな向上につながるものと考える.当初,23年度に,新たな受精構成要素を確立し,かつ組み換え近交系の遺伝子型の同定を目標とし,24年度に,その遺伝子の機能の解明としていたが,23年度の1年間の試験によりこれら2年間の当初計画をほぼ達成できた.検出された第5,12染色体上にあるQTLの詳細な位置の特定と,その生理的な機能の解明をさらに進める.23年度の結果では,QTLの正確な位置の特定につながっていない.そのため,「アキヒカリ」との戻し交雑集団を用いた解析(NIL作成)を開始する.加えて,第5,12染色体が「東北PL3」でバックグランドが「アキヒカリ」の系統を抽出し,詳細に花粉数ベースでの受精構成要素の特定ならびに機能解明を進める.23年度の試験の当初計画で,遺伝子型の同定を目的とした試験を予定して,そのため,PCRならびに電気泳動装置を予算申請していたが,研究協力を岩手農業研究センターにいただき,その部分は23年度には購入せずに達成することができた.しかし,24年度,さらに研究を推進のためのNIL作成には,多型解析が必須であり,そのために,やはりPCRならびに電気泳動装置の購入が必須となった.
前立腺がんの骨転移における骨形成蛋白質および受容体の関与

骨形成蛋白質(Bone morphogenic protein:BMP)は骨基質中に存在し、異所性骨形成を誘導する蛋白性因子として分離、同定された。BMPの生物学的機能としては、強力な骨形成誘導因子であるのみならず、胚形成や形態形成、アポトーシス、細胞分化、走化性などに関与し、多機能性を有する重要な蛋白質である。そのBMPの受容体としては、2つのI型受容体(BMPR-IA,-IB)とひとつのII型受容体(BMPR-II)が知られている。一方、前立腺がんは高率に骨転移をきたし、その多くが特徴的な骨硬化像を示す。本研究において、我々はBMP/BMPR信号伝達系の前立腺がんにおける生物学的関与を検討してきた。その過程において、BMPの受容体のひとつであるヒトBMPR-IBのcDNAをクローニングした。また、FISH法、Radiation Hybrid Mapping法を用いて、BMPR-IAは10q22.36に、BMPR-IBは4q23-24に位置することを示した。BMP-2の前立腺がんにおける増殖効果としては、アンドロゲン感受性の前立腺がん細胞株LNCaPにおいて、BMP-2はアンドロゲン存在下では増殖抑制効果を示したが、アンドロゲン非存在下では増殖促進効果を示した。またこのとき、BMP受容体中、BMPR-IBのみが、アンドロゲンによりその発現が増加していた。以上の結果から、BMPの増殖効果において、BMPR-IA、-IBが前立腺がん細胞において、それぞれ増殖促進、抑制効果と相反する増殖制御信号を伝達する可能性が示された。我々はこれまで、骨基質中に豊富に含まれ、強力な骨形成誘導因子である骨形成蛋白質(BMP)/BMP受容体(BMPR)信号伝達系の前立腺がんにおける生物学的関与を検討してきた。アンドロゲン感受性の前立腺がん細胞株LNCaPにおいて、リコンビナントBMP-2はアンドロゲン存在下では、増殖抑制効果を示したが、アンドロゲン非存在下では増殖促進効果を示した。また、このときBMPRの中で、アンドロゲンによりその発現が増加している受容体はBMPR-IBのみであった。以上の結果から、BMP-2の生物学的効果の違いはBMPR-IA、-IBが少なくとも前立腺がん細胞において、それぞれ増殖促進、抑制と、相反する増殖制御信号を伝達する可能性がある。現在、constitute activeおよびdominant negative型のBMPR-IA,-IB発現ベクターを作製し、これらを強制発現させた前立腺がん細胞株を作成中である。また、前立腺がん組織における骨形成蛋白質およびその受容体の発現を検討するため、免疫組織学的検討を行った。ヒトのBMPR-IA、-IBの細胞外ドメインに対する合成ペプチドを作成し、ウサギを用いてこれらに対するポリクローナル抗体を作製した。前立腺がん生検組織を用いて免疫組織化学染色を行ったところ、予備的な結果ではあるがBMPR-IBの発現が、正常前立腺細胞および前立腺がん細胞にみられた。現在さらにWestern blotting法を用いて抗体の検定、ならびに前立腺がん全摘出標本における免疫組織化学的検討を進めている。そのBMPの受容体としては、2つのI型受容体(BMPR-IA,-IB)と1つのII型受容体(BMPR-II)が知られている。その過程において、BMPの受容体の1つであるヒトBMPR-IBのcDNAをクローニングした。また、FISH法、Radiation Hybird Mapping法を用いて、BMPR-IAは10q22.36に、BMPR-IBは4q23ー24に位置することを示した。

BMPー2の前立腺がんにおける増殖効果としては、アンドロゲン感受性の前立腺がん細胞株LNCaPにおいて、BMP-2はアンドロゲン存在下では増殖抑制効果を示したが、アンドロゲン非存在下では増殖促進効果を示した。またこのとき、BMP受容体中、BMPR-IBのみが、アンドロゲンによりその発現が増加していた。以上の結果からBMPの増殖効果において、BMPRーIA、-IBが前立腺がん細胞において、それぞれ増殖促進、抑制効果と相反する増殖制御信号を伝達する可能性がある。現在、BMP受容体に対する抗体を用いて、蛋白レベルでの前立腺がん臨床検体におけるBMP受容体の発現と局在の検討を試みている。
部位別特性を考慮した体温調節モデルによる温熱環境適応能に関する研究

生理人類学の大きな役割は、ヒトに関する現代の科学的知見を統合し、未来に対する指針と新たな知見の発掘に資することにあると考える。ヒトに関する科学的知見の統合には思考の節約の確かな道具ともいえる数理的手法を導入することが極めて有効である。本研究の目的は上記の考え方に沿い、これまでの部位別特性を考慮した体温調節モデルに基づく生体内温度予測プログラムの精度を向上させ、生体の活動すなわち各器官や各細胞、各分子さらには各構成原子の活動を規定する生体内温度を予測するシミュレーション技術を構築することである。そのことによって、環境適応能に代表される生体機能変容の解明に資することである。また、温熱環境の評価・設計において、人間の健康性、快適性維持と省エネルギー性とを同時に満たす方法の確立が求められている。この要請に対して、本研究室では、不均一かつ非定常な温熱環境にも適用可能な温熱生理心理予測モデルの開発に取り組んできた。これまで、本システムの精度確認、改良を行うことで、室内環境を始めとして、屋外環境や院風施設に代表される半屋外環境、水中にまで、対象となる環境条件の拡大を図ってきた。一方、ヒトの持つ生理的多型性に基因する個体差対応に関しても、成人男性のみならず成人女性や高齢者まで、その対象の拡張を試みる。とりわけ発汗能の季節差や寒冷環境下における巧緻性作業能、高深部体温時の血流量調節に着目し、それぞれについての被験者実験、およびその実測データを用いた本システムの精度確認や改良を通して、温熱生理心理予測システムの更なる適用範囲の拡張を行い、現代の多角化する温熱環境評価の要請に対して適用可能な部位別特性を考慮した体温調節モデルを基盤とする汎用温熱生理心理予測システムの実現を目的としたものである。本研究の目的は、ヒトを質点系に扱いかつ定常熱平衡式に基礎をおく方式から脱却した、部位別特性を考慮した体温調節モデルに基づく生体内温度予測プログラムを温熱環境適応能解明が可能なレベルに向上させることである。それによって、変動する温熱環境に対して、人類の形態的変容と機能的変容との複合化によって適応してきたメカニズムを定量的に明確化し、併せて適応限界などの制約条件も明らかにすることである。そのために、1)まず身体形状の個体差に充分対応しうるように機能拡張することを考えた。これについては三次元形状計測装置と生体計測装置により測定値を得て生体学的データセットとして整備する体制を整えた。オーストラリア原住民やラップ族などの過去の研究報告を検討する時などを想定し、簡易な生体計測項目による体型と三次元形状の間接推定の問題にも取り組んだ。2)次に、環境との熱授受量同定に関する熱伝導、対流熱伝達、放射熱伝達、蒸発に伴う熱伝達、呼吸に伴う熱伝達の精度向上を図ると共に、水中での熱授受問題、重装備の着衣対応問題、極寒冷環境下の組織凍結問題を重点的に検討した。3)さらに、随意的な身体活動変化は自律性体温調節機能の活動水準の変化と密接に関連する。その意味で、適応能の解析には部位別産熱量の定量データが重要と考え、6名の被験者を用いた局所筋エネルギー代謝量の各種作業条件における推定量を得た。4)温湿度ならびに循環流量可変の人工気象室および実験水槽において、多元生体機能計測システムを駆使して、個体差対応を念頭に体温調節機能特性についての生理学的基礎実験をおこなった。それらの測定資料を基盤に部位別特性を考慮した体温調節モデルに基づく生体内温度予測プログラム、特に生体内部の生理学的体温調節機構部の精度向上と計算効率化を目指した。

それによって、変動する温熱環境に対して、人類の形態的変容と機能的変容との複合化によって適応してきたメカニズムを定量的に明確化し、併せて適応限界などの制約条件も明らかにすることである。そのために本年度は以下の項目を検討した。1)不均一かつ非定常な温熱環境にも適用可能な生体内温度予測モデルを開発し、これまで成人男性を中心としてその精度を向上させてきた。本年度は、加齢による機能変化が予想される発汗機能に着目し、高齢者および女性に適用可能な予測プログラムの精度向上を目指した。2)次に、環境との熱授受量同定に関する熱伝導、対流熱伝達、放射熱伝達、蒸発に伴う熱伝達、呼吸に伴う熱伝達の精度向上を図ると共に、水中での熱授受問題、重装備の着衣対応問題、寒冷環境下の低体温問題を重点的に検討した。3)さらに、随意的な身体活動変化は自律性体温調節機能の活動水準の変化と密度に関連する。その意味で、適応能の解析には部位別産熱量の定量データが重要と考え、局所筋エネルギー代謝量の各種作業条件における推定量の精度向上を図った。4)温湿度ならびに循環流量可変の人工気象室及び実験水槽において、多元生体機能計測システムを駆使して、女性ならびに高齢者を含む個体差対応を念頭に体温調節機能特性についての生理学的実験をおこなった。それらの測定資料を基盤に部位別特性を考慮した体温調節モデルに基づく生体内温度予測プログラムの体温調節機構部の精度向上と計算効率化を目指した。本研究の目的は、ヒトを質点系に扱いかつ定常熱平衡式に基礎を置く方式から脱却した、部位別特性を考慮した体温調節モデルに基づく生体内温度予測プログラムを温熱環境適応能解明が可能なレベルに向上させることである。それによって、変動する温熱環境に対して、人類の形態的変容と機能的変容との複合化によって適応してきたメカニズムを定量的に明確化し、併せて温熱環境適用限界などの制約条件も明らかにすることである。そのためにも今年度は以下の項目を検討した。1)不均一かつ非定常な温熱環境にも適用可能な生体内温度予測モデルを開発し、これまで成人男性を中心としてその精度上昇を向上させてきた。本年度は加齢による機能変化が予想される発汗機能と局所寒冷血管反応に着目し、高齢者および女性にも適用可能な予測プログラムの精度向上を目指した。2)次に、環境との熱授受量同定に関する熱伝導、対流熱伝達、放流熱伝達、蒸発に伴う熱伝達、呼吸に伴う熱伝達の精度向上を図ると共に、水中での熱授受問題、寒冷環境下の低体温問題、発汗機能の季節差の問題を重点的に検討した。3)さらに、随意的な身体活動変化は自律性体温調節機能の活動水準の変化と密接に関連する。4)温湿度ならびに循環流量可変の人工気象室および実験水槽において、多元生体機能計測システムを駆使して、女性ならびに高齢者を含む個体差対応を念頭に体温調節機能特性についての生理学的実験をおこなった。
家族崩壊後の子どもの社会化過程に関する研究

本研究の目的は、家族崩壊後の子どもの類似する社会化パターンを社会学的実証研究において解明することである。そのため、本年度は以下の調査研究を行った。I.実証研究:家族崩壊経験者への面接調査、参与観察の実施調査研究1.面接調査による生活史蒐集:昨年度に引き続き、子ども期に家族崩壊を経験した子ども(現在子ども期にある者と、成人になった者の双方)に対する面接調査を行い、生活史的事例を蓄積した。なお、面接調査はプライバシーに考慮し、研究の主旨を説明し、了解を得られた場合のみに実施している。本年度は特に、社会人1年目の者に対するアフター・ケアの問題に着目して追跡調査を試みた。調査研究2.参与観察による実態調査:児童相談所や児童養護施設において参与観察を継続して実施した(平均3回/月のペースで実施)。本フィールドワークは、家族崩壊後の子どもの日常生活を把握することを目的としたものであるが、本年度は、(1)子どもが自分自身が経験した家族崩壊に対する意味づけをどのように行い、(2)家族崩壊後、いかなる問題や面倒に遭遇し、それに対してどのように対処を試みているのか、(3)進路決定における家族の存在・問題に焦点を当てた。そのなかでも特に、中学3年生、高校3年生の進路決定過程に着目し、フィールドノーツを蓄積した。II.理論研究:実証的研究の分析と並行して、本年度は、モラル・キャリア理論の視点から理論的考察を行つた。現在、実証研究で蒐集した調査データと照合して分析を行い、論文執筆に着手しているところである。そのため、研究初年度である本年度は以下の調査研究を行った。1.実証的研究:家族崩壊経験者への面接調査、参与観察の実施調査研究1.面接調査による生活史調査:子ども期に家族崩壊を経験した成人と、現在子ども期にあって家族崩壊を経験している者を対象に面接調査を行った。面接調査は、当事者および福祉施設職員と事前に打ちあわせを行い、相手の生育歴等を把握した後にインタビューを実施しても差し障りがないと判断ができ、かつ相手の同意を得られた者を対象とした。テープに録音した生活史データは、アルバイトを頼んでテープ起こし・文章化を行い、現在、その分析に着手している。調査研究2.参与観察による実態調査:児童相談所および児童養護施設において参与観察を実施し、(1)家族崩壊後の子どもの日常生活の実態、(2)子どもの経験してきた家族崩壊の様態、(3)日常生活で遭遇する困難や悩みについて記録した(平均3回/月のペースで参与観察を実施)。また、中学校、高等学校へも訪問し、担任教員や進路指導教員と面談を行い、子ども達の社会的困難場面の把握に努めた。II.理論的研究:実証的研究の分析と並行して、家族崩壊後の子どもの社会化過程を解明するための理論研究を行った。その際、社会学のみならず、人類学・心理学・精神医学・教育学等の文献・論文も参考にした。特に、本年度はスティグマ論に焦点を当てて、実証研究で得たデータの分析・考察を行っており、現在、論文にまとめているところである。その途中成果は、日本教育社会学会第56回大会・課題研究において「家族崩壊・児童虐待の研究方法」に関する知見として発表した(於:東北大学、平成16年9月)。
旧ユ-ゴスラビアにおける労働者自主管理企業の民営化の実態研究

・今年度の研究の目的は、文献調査を中心として、旧ユ-ゴの自主管理企業の民営化の実際を明らかにすることであった。旧ユ-ゴは、ボスニア・ヘルツェゴビナを中心とする地域において1995年末まで戦闘状態が続いていたこともあり、社会主義から資本主義への移行は一様に進んでいない。今年度は、クロアチアの民営化の上体を中心に検討した。・その結果、以下の点が明らかになった。(1)クロアチアにおいて1993年10月に始められた経済安定化政策は大きな効果を生み、インフレは完全に沈静化し、実質賃金も順調に回復している。(2)自主管理企業の民営化は、各社の資産総額を評価して株式会社にすることを通しておこなわれている。株式の売却は、チェコでとられたようなバウチャー方式ではなく、勤続年数に応じた割引制度によって実施されている。(3)利益の上がっている企業の株式はよくい売れているが、赤字企業の株式売却は進んでいない。この点が、クロアチア民営化の今後の課題である。
角層細胞間脂質に着想を得たオレイン酸系ジェミニ型界面活性剤によるα-ゲルの創製

α-ゲルとは、界面活性剤が形成する分子集合体の一種である。希薄濃度領域においても増粘固化作用を示し、保水性や閉塞性にも富むため、クリーム基剤として工業的に幅広く利用されている。本研究では、皮膚の最外層である角層細胞間脂質に着想を得て、オレイン酸系ジェミニ型界面活性剤を用いて高湿潤性α-ゲルを開発すること、およびα-ゲル中の水の挙動やレオロジー挙動に及ぼす因子を解明することを目的とする。
nm〜pm精度実時間運動解析技術を用いたキネシン滑り運動機構の研究

キネシンはATPをエネルギー源として微小管にそった滑り運動を担う運動性蛋白質である。はじめは神経軸索輸送にあずかる酵素として発見されたが細胞内輸送機構や細胞分裂など他の重要な機能にも関係した蛋白質であることがわかってきた。おなじような運動性蛋白質であるダイニン(鞭毛繊毛や神経軸索に存在)やミオシン(筋肉)と同じように運動のメカニズムは不明な点が多い。近年の遺伝子工学的な手法の発達にともない分子のアミノ酸1次配列を人為的に変えて運動性に重要な影響を与える配列を調べてゆくという研究が現在各国で始まりつつある。このような研究の進展にともない機能を詳細に確かめる手段,つまり,運動を分子スケールの精密さで解析する手段がますます必要になってきている。この研究の目的は,2つの技術をすでに実用化している日独2つの研究室の間の共同研究の形でこの研究を効率的に進め,運動の分子機構を解明することである。まず,本研究ではブタ脳から従来の手法で抽出精製されたキネシンと形質転換させた大腸菌から精製し頭部ドメインの340390個のアミノ酸(運動活性の中心と考えられている箇所)との間での運動活性を詳細に比較する実験から始めた.この研究は主にドイツ側での実験設備(微分干渉顕微鏡と画像処理装置)を使用して行われた.ここで使用したキネシンの頭部ドメインは微小管結合部位,およびATP結合部位を有するモーター活性ドメインではあるが,そのままでは運動の有無を調べることはできない.これまでの手法ではこの頭部ドメインのC端側あるいはN端側に別のアミノ酸配列を追加し,この部分をマイクロビーズやガラスに付着させる方法がとられている.この手法の欠点は付加するアミノ酸配列の種類によってはモーター活性が失われたり,極めて低い活性しか見られないケースがあり,付加したペプタイドの2次的な影響を無視できない点である.これは頭部ドメインのアミノ酸の中でどの残基が重要であるかを今後調べて行くとき実験結果の解釈上の難点となる.可能な限り別のアミノ酸配列を付加させずに運動活性を調べる手法をまず開発することが研究をすすめる上で重要である.本研究で試みた手法は,ブタ脳から精製されたキネシンと大腸菌キネシン頭部ドメインとのインビトロ競合実験である.大腸菌キネシンの濃度を上昇させることでブタ脳キネシンによる運動速度は減少し,大腸菌キネシンの頭部ドメインの速度に漸近してゆくことがわかった.特にキネシン頭部ドメインN端側340個アミノ酸のペプタイドでは毎秒約0.05μmの速度となり,この部位がブ脳キネシンの約1/10の運動活性を示すことが示唆された.この手法のコンピュータシミュレーション結果との比較,別のアミノ酸配列ペプタイドの比較は今後の重要課題であると考えられる.特に重要な働きを持つと考えられるアミノ酸残基を入れ替えたとき,簡便にその運動活性の有無を検査できる手法として利用できる可能性がある.上のような実験と平行してキネシンと微小管との相互作用を計測する装置の開発を主として日本側の研究室で行ってきた.nmpmの精度で運動の解析をおこなう上でのもっとも重要な課題は,機械的な振動ノイズに対する対策と光学顕微鏡の改良である。光学ベンチなどの除振台は数Hz以上の振動を防ぐ手段としてはきわめて有効であるが,より低い周波数の振動が問題になることが多い。本研究では光学顕微鏡下の極めて微小な運動を計測し解析できる新しい光学顕微鏡計測システムを試作した.市販の光学顕微鏡は通常のプレパラート観察のために操作性を重視した設計となっているために本研究の様な精度を達成するには不向きである.そのため新しく光学系を設計することから研究を開始した.レンズ系を簡略化した水平式の光学顕微鏡とすることで上の目的に適した装置を完成させることができた.また,レーザー光源の使用による計測精度の千倍以上の向上,顕微操作技術との組み合わせなど改良も行った.この新しく開発された装置を使用し微小管関連タンパク質であるタウタンパク質と微小管との相互作用,とくに微小管の上でどのようなブラウン運動をしているのか,結合解離のダイナミックな変化を生理的な条件下で調べる実験を現在進めている.キネシンはATPをエネルギー源として微小管にそった滑り運動を担う運動性蛋白質である。まず,本研究ではブタ脳から従来の手法で抽出精製されたキネシンと形質転換させた大腸菌から精製し頭部ドメインの340390個のアミノ酸(運動活性の中心と考えられている箇所)との間での運動活性を詳細に比較する実験から始めた.この研究は主にドイツ側での実験設備(微分干渉顕微鏡と画像処理装置)を使用して行われた.

ここで使用したキネシンの頭部ドメインは微小管結合部位,およびATP結合部位を有するモーター活性ドメインではあるが,そのままでは運動の有無を調べることはできない.これまでの手法ではこの頭部ドメインのC端側あるいはN端側に別のアミノ酸配列を追加し,この部分をマイクロビーズやガラスに付着させる方法がとられている.この手法の欠点は付加するアミノ酸配列の種類によってはモーター活性が失われたり,極めて低い活性しか見られないケースがあり,付加したペプタイドの2次的な影響を無視できない点である.これは頭部ドメインのアミノ酸の中でどの残基が重要であるかを今後調べて行くとき実験結果の解釈上の難点となる.可能な限り別のアミノ酸配列を付加させずに運動活性を調べる手法をまず開発することが研究をすすめる上で重要である.本研究で試みた手法は,ブタ脳から精製されたキネシンと大腸菌キネシン頭部ドメインとのインビトロ競合実験である.大腸菌キネシンの濃度を上昇させることでブタ脳キネシンによる運動速度は減少し,大腸菌キネシンの頭部ドメインの速度に漸近してゆくことがわかった.特にキネシン頭部ドメインN端側340個アミノ酸のペプタイドでは毎秒約0.05μmの速度となり,この部位がブ脳キネシンの約1/10の運動活性を示すことが示唆された.この手法のコンピュータシミュレーション結果との比較,別のアミノ酸配列ペプタイドの比較は今後の重要課題であると考えられる.特に重要な働きを持つと考えられるアミノ酸残基を入れ替えたとき,簡便にその運動活性の有無を検査できる手法として利用できる可能性がある.上のような実験と平行してキネシンと微小管との相互作用を計測する装置の開発を主として日本側の研究室で行ってきた.nmpmの精度で運動の解析をおこなう上でのもっとも重要な課題は,機械的な振動ノイズに対する対策と光学顕微鏡の改良である。光学ベンチなどの除振台は数Hz以上の振動を防ぐ手段としてはきわめて有効であるが,より低い周波数の振動が問題になることが多い。本研究では光学顕微鏡下の極めて微小な運動を計測し解析できる新しい光学顕微鏡計測システムを試作した.市販の光学顕微鏡は通常のプレパラート観察のために操作性を重視した設計となっているために本研究の様な精度を達成するには不向きである.そのため新しく光学系を設計することから研究を開始した.レンズ系を簡略化した水平式の光学顕微鏡とすることで上の目的に適した装置を完成させることができた.また,レーザー光源の使用による計測精度の千倍以上の向上,顕微操作技術との組み合わせなど改良も行った.この新しく開発された装置を使用し微小管関連タンパク質であるタウタンパク質と微小管との相互作用,とくに微小管の上でどのようなブラウン運動をしているのか,結合解離のダイナミックな変化を生理的な条件下で調べる実験を現在進めている.
DNAマクロアレイ法を用いた腎癌の生物学的悪性度に関連する遺伝子解析

[目的]腎癌の転移に関連する分子機構は明らかではない。また転移を有する進行腎癌の治療は困難で現在IFN-α等のサイトカイン療法が行われる事が多いが、その有効率は10-20%で、副作用も報告されることから、有効例を予測することが求められる。本研究ではcDNAマイクロアレイ法を用い(1)腎癌細胞株おいて転移関連の遺伝子発現の増減を解析し、(2)テーラーメイド治療を目標にIFN-αの感受性を基礎的に検討する。[結果](1)対象は原発巣あるいは転移巣由来のSKRC腎癌細胞株6株で、対照は正常近位尿細管上皮株を使用した。Stanford方式スポッターにて作製した既知癌関連遺伝子を含む4000クローンを含むアレイにより、発現分析を施行した。最終的に変化の多い遺伝子として選択された62遺伝子によるクラスター解析では、転移巣由来のSKRC-17と29は類似した遺伝子発現をしめした。SKRC-52は転移巣由来であったが、他の株と形態的にも、また分子生物学にも異なる発現を呈した。本マイクロアレイ発現分析により転移に関連しうる遺伝子の亢進が見られ、腎癌株の特異牲、生物活性を表現しうる可能性が示唆された。(2)対象はIFN-αのin vitro感受性を検討したSKRC腎癌細胞株6株(以下、感受性株、耐性株)で、発現解析は感受性株と耐性株の各群内で75%以上に共通に増減し、かつ群間で発現差の見られる遺伝子を抽出し、クラスター解析による分類を試みた。また2倍以上の発現差のある遺伝子についてさらに検討を加えた。発現の変化の見られた1,401遺伝子によるクラスター解析では感受性に一致した分類が可能であった。また2倍以上の発現差は増減各々5遺伝子、計10遺伝子が抽出された。それらの中で、IRF4の発現をRNAレベルで定量を試みたところ、細胞株の感受性低下と発現低下が相関しており、マクロアレイ発現分析により腎癌細胞株におけるin vitroのIFN-α感受性を推測できることが示唆された。[目的]腎癌は血行性転移を来しやすい癌であるが、その転移に関連する分子機構は明らかではない。そこでcDNAマクロアレイ法を用い腎癌細胞株おいて転移関連の遺伝子発現の増減を解析した。[対象と方法]対象はSKRC腎癌細胞株10株とSN12C株及びその高転移バリアント株SN12C/MM3株で、対照は正常近位尿細管上皮株を使用した。アレイは既知癌関連遺伝子を含む4000クローンをStanford方式スポッター(日本レーザー電子)を用い、ナイロンフィルター上にスポットし作製した。発現解析はサンプルのtotal RNAを逆転写反応下に^<33>Pによりラベルし、フィルター上にハイブリダイゼーション、シグナルを画像解析した。既知の癌関連遺伝子を中心に、SKRC株は対照と、SN12C株は親株と比較し、発現が3倍以上あるいは1/3以下に変化している遺伝子について検討した。[結果]SKRC株では正常尿細管上皮に対し、3株以上で共通して増加あるいは低下している遺伝子が10種類ずつ認められた。また高転移株は親株に比較し、発現増加しているものが19遺伝子、低下が2遺伝子認められた。既知の分子としてはE-cadherin、cadherin-6の発現の低下、VEGF、HGF、N-cadherinの増加が見られた。

MMP1と7には変化なく2の軽度増加、新たにMMP13の高度増加が認められた。[考察と結論]マクロアレイ発現分析により腎癌細胞株において正常に比較して、多数の遺伝子発現の差が共通に認められた。腎癌高転移株で発現の増減していた遺伝子は、他臓器の癌転移に関連するものと異なる傾向がみられ、腎癌の特異性が示唆された。。さらに未知の分子について検討が必要と考えられた。[目的]転移を有するような進行腎癌の治療は困難で現在IFN-α等のサイトカイン療法が行われる事が多い。しかしその有効率は10-20%で、副作用も報告されることから、有効例を予測することが求められる。本研究ではテーラーメイド治療を目標に、マイクロアレイを用いた遺伝子解析によりIFN-αの感受性を基礎的に検討する。[対象と方法]対象はIFN-αのin vitro感受性を検討したSKRC腎癌細胞株6株(以下、感受性株、耐性株)で、アレイは既知癌関連遺伝子を含む3,840クローンをStanford方式スポッター(日本レーザー電子)を用い、ナイロンフィルター上にスポットし作製した。発現解析はサンプルのtotal RNAを逆転写反応下に^<33>Pによりラベルし、フィルター上にハイブリダイゼーション、シグナルを画像解析した。解析は感受性株と耐性株の各群内で75%以上に共通に増減し、かつ群間で発現差の見られる遺伝子を抽出し、クラスター解析による分類を試みた。また2倍以上の発現差のある遺伝子についてさらに検討を加えた。[結果]SKRC株感受性株と耐性株の間で1,401遺伝子が異なる発現を呈し、これらの遺伝子によるクラスター解析により、IFN-αの感受性を分類可能であった。また2倍以上の発現差は増減各々5遺伝子、計10遺伝子が抽出された。それらの中で、IRF4の発現をRNAレベルで検討したところ細胞株の感受性低下と発現低下が相関していた。[考察と結論]マクロアレイ発現分析により腎癌細胞株におけるin vitroのIFN-α感受性を推測できることが示唆された。今後、遺伝子数を拡大したアレイによるより詳細な検討と、腎癌切除サンプルにおける解析とIFN-αの臨床上の感受性の検討が必要と考えられる。