hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
癌性疼痛に対する特異的治療法の開発

肉腫細胞をそれぞれ左後肢座骨神経周囲および左後肢膝蓋骨に移植する事により、肉腫性癌性疼痛および骨肉腫性癌性疼痛といった2種類の異なった癌性疼痛モデルマウスの作成を試みた。肉腫細胞の移植により肉腫および骨肉腫といった癌を発症させることに成功したが、その癌性疼痛を安定して測定できる実験条件の確立には未だ至っていない。癌細胞の増殖が強すぎると、一次知覚神経が破壊されてしまい痛覚麻痺が起こってしまうのが原因である。現在、移植する癌細胞の量や移植時のコンディションを変えることにより、安定して癌性疼痛を測定できる実験条件を設定中である。μ受容体DNAの各exonに選択的なアンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドを用い、麻薬性鎮痛薬およびdermorphin N末端テトラペプチド誘導体の脊髄鎮痛作用に関与するμ受容体スプライスバリアントの特定を試みた。麻薬性鎮痛薬であるmorphine、fentanylおよびoxycodoneは、共にexon-1あるいはexon-4を含有するスプライスバリアントを介して鎮痛作用を発現するが、oxycodoneのみはさらにexon-14含有スプライスバリアントをも介して鎮痛作用を発現することが明らかとなった。一方、dermorphin N末端テトラペプチド誘導体TAPA、TAPS、amidino-TAPAは、同様にexon-1あるいはexon-4を含有するスプライスバリアントを介して鎮痛作用を発現するが、TAPAとTAPSの鎮痛作用はexon-13含有スプライスバリアントをも介して発現するのに対し、amidino-TAPAの鎮痛作用はexon-12、exon-13あるいはexon-14含有スプライスバリアントといった多様なスプライスバリアントをも介して発現することが明らかとなった。肉腫細胞をマウス左後肢坐骨神経周囲筋肉に移植し、肉腫性癌性疹痛モデルの確立を試みた。肉腫細胞を移植して坐骨神経周囲筋肉に肉腫を発症させ、増殖した肉腫細胞によって坐骨神経が絞掘されることにより発生する癌性疹痛を検出することに成功した。しかし肉腫細胞の増殖が強すぎると、一次知覚神経が完全に破壊されて痛覚麻痺が起こってしまうため、結果的に癌性疹痛そのものが消去されてしまうといった問題が発生した。そこで実験条件を変更することにより、癌性疹痛が安定して測定できる実験条件の確立を試みた結果、最終的に移植する肉腫細胞の量をコントロールすることにより、移植後約2週間にわたって癌性疹痛を安定して測定できる実験条件の確立に成功した。現在、確立した肉腫性癌性疹痛モデルを用いて、「癌性疹痛に対する麻薬性鎮痛薬ならびに新規dermorphin誘導体の有効性」、「癌性疹痛形成時のμ受容体の機能変化ならびにそのスプライスバリアントの変動を検討中である。肉腫細胞をマウス左後肢坐骨神経周囲筋肉に移植し、増殖した肉腫細胞によって坐骨神経が絞扼されることによる、癌性疼痛モデルを最終的に確立した。本癌性疼痛モデルでは、増殖した肉腫細胞の量がある一定以上になると、一次知覚神経が完全に破壊されて痛覚麻痺が起こるため、長期間安定して癌性疼痛を測定するためには、移植する肉腫細胞の量を減らし増殖速度を遅くする必要がある。一方、移植する肉腫細胞の量が少なすぎると、生体内の防御機構により移植した肉腫細胞が駆逐される。そこで、移植する肉腫細胞の量を詳細に検討した結果、癌性疼痛を安定して測定することが可能な移植肉腫細胞量を発見した。確立した癌性疼痛モデルにおいては、肉腫細胞移植5日後から有意な疼痛閾値の低下(アロディニア)が発現し、移植10日後まで著しいアロディニアが持続した後、疼痛閾値は逆に上昇して移植16日後からは痛覚麻痺が発現する。本癌性疼痛モデルを用いて、癌性疼痛に対する麻薬性鎮痛薬の有効性を検討した結果、morphine、oxycodoneおよびmethadoneの鎮痛作用は、癌発症側足においてのみ著しく減弱した。Morphineにおいては肉腫細胞移植5日後に既に著しい鎮痛作用の減弱が認められたのに対し、oxycodoneおよびmethadoneにおいては移植7日後において初めて鎮痛作用の減弱が認められ、薬物間において鎮痛作用減弱の発現時期に違いが認められた。現在、本癌性疼痛モデルを用いて、「癌性疼痛形成時のμ受容体の機能変化ならびにそのスプライスバリアントの変動」を検討中である。癌性疹痛モデル動物の確立に予想以上の時間を要したため、研究の進展が当初計画に比べ遅れた。肉腫細胞を左後肢坐骨神経周囲筋肉に移植する事により、坐骨神経周囲に肉腫を発症させ、癌性疹痛を検出することに成功した。しかし肉腫細胞の増殖が強すぎると、一次知覚神経が破壊されて痛覚麻痺が起こってしまうため、その癌性疹痛を安定して測定できる実験条件の確立に時間を要した。最終的に、移植する肉腫細胞の量をコントロールすることにより、期間限定(2週間程)ではあるが安定して癌性疹痛を測定できる実験条件を確立した。24年度が最終年度であるため、記入しない。肉腫性癌性疹痛モデルの確立が本研究課題遂行の障害となっていたが、ようやくモデルが確立され、現在当初の研究計画に従い各種実験を行っている。本年度中に全ての実験を遂行する予定である。
交通事故の地域及び医学特性などの背景因子の分析に関する研究

交通事故後の年齢層別死亡者数の二次医療圏別の有意差は、福岡県において成人層で見出されたが、東京都においては何れの年齢層でも認められなかった。救急救命センターへのアクセシビリティーは二次医療圏間の有意差について、東京都では殆ど認められないが福岡県では明らかであった。地図上解析結果により、小児の交通事故後の救急救命率は、東京都では繪原村・八王子市・東村山市で最も低く、福岡県では救急救命率0の地域が20町8市3村に及んだ。全年齢層において、東京都では繪原村、福岡県では赤村において、交通事故後救急救命率が最も低かった。以上より、小児を含み、交通事故後の救急救命率および救急救命体制の都市圏非都市圏格差が、具体的に確認された。現代の日本において、交通事故は多発増加傾向にあり、特に小児と高齢者の交通事故の増加が目立つ。少子高齢化を課題とする日本では、小児と高齢者の交通事故施策を適切なものにすることが必須となる。交通事故の現状にはある程度の地域差があり、地域における交通事故の特性の分析と交通施策が必要となる。一方、救急出動件数および救急搬送人員も同様に増加傾向にある。救急医療資源の不足によって、救急医療体制には地域格差が生まれており、結果として救急搬送時間の格差が生じている。河原は、日本の3次救急体制の実態について、地域格差を確認した。以上より、福岡県における小児及び高齢者に焦点をあて、年齢層別の交通事故後の救急救命率の地図上分析Geographic Information System(GIS)を施行することとした。GISの特性を生かし、福岡県の交通事故後の救急医療体制の現状の一端を明らかにすることを目的として、調査と解析をすすめた。(方法)交通事故総合分析センターのホームページから、2006年の福岡県の交通事故の関する年齢層別死者数、年齢層別死傷者数、年齢層別事故件数、年齢層別死亡事故件数を抽出した。交通事故後の救急救命事故率を(交通事故件数ー交通死亡事故件数)/交通事故件数で算出し、交通事故後の救命救急負傷者率を(交通事故死傷者数ー交通事故死者数)/交通事故死傷者数で算出した。河原が作成したGISを用いて作られたデータベースから、福岡県の各市町村役場から最寄の救命救急センターまでの最短の搬送必要時間及び搬送必要距離を算出した。各交通事故現場を各市町村役場と同一と仮定した。以上を、福岡県における2次医療圏毎に整理し、人口比を用いて加重平均を求めた。「交通事故現場から救命救急センターへのアクセシビリティーが高いほど(搬送必要時間あるいは搬送距離が短いほど)交通事故後の救命救急率があがる」を仮設とし、救命救急率と搬送必要時間・搬送必要距離を回帰・相関分析した。各2次医療圏における有意差を一元配置分散分析した。福岡県における市町村別の年齢層別救急救命率をGISのMarket Plannerに落とし、可視化した。(結果)交通事故後の救急救命率の低いところほど搬送時間が長く、搬送時間が短いところほど救命救急率が高い。これには例外があり、救命救急率は高いが搬送時間が長いという望ましい例外と、搬送時間は短いが救命救急率が低いという望ましくない例外の地域が存在した。これらの例外地域における原因分析が今後の課題となる。救命救急センターへのアクセシビリティーに関して、搬送時間の長い地域交通事故後の救急救命率は、地域における交通事故思索確立の指標として有用である。平成20年度において、福岡県における年齢層別の交通事故後の救急救命率の地図上分析を行い、小児と高齢者に焦点を当てて解析を行い、福岡県の交通事故施策に具体的な提言を行ってきた。救急医療体制の地域格差は、都市部とそれ以外の地域において生じていることが明らかにされていることから、本報告では東京都において上述と同様な解析を行うこととした。地図上分析には、前回同様、Geographic Information System(GIS)を用いることとした。研究は、以下の手順ですすめた。1.交通事故総合分析センターのホームページから東京都の交通事故に関する年齢層別基礎データの抽出2.交通事故後の救急救命率の概算3.救急救命医療へのアクセシビリティーに関するデータの抽出4.二次医療圏毎のデータの算出と有意差の検討5.仮説検定:交通事故現場から救命救急センターへのアクセシビリティーが高いほど交通事故後の救命救急率があがる6.市町村別年齢層別救急救命率の可視化結果として、東京都においては上記仮説は有意でないが、小児においてはこの傾向が若干認められる。年齢層別にみて、何れの年齢層でも交通事故の死亡数に二次医療圏間に有意差はなかった。

アクセシビリティーの二次医療圏間の有意差は、区中央部と西多摩の間に認められた。全年齢層において、交通事故後の救急救命率が最も低いのは繪原村であり、行政的には、この地域の救急医療体制の充実を図るべきであることが明らかになった。警察庁統計により、最近の日本においては小児と高齢者の交通事故の増加が明らかであり、それに地域差があることが明らかである。少子高齢化を課題とする本邦において、福岡県と東京都をモデルとして、小児と高齢者を含む年齢層別の交通事故後救急救命率について、地図上解析により、地域差の把握を試みた。「交通事故現場から救命救急センターへのアクセシビリティーが高いほど(搬送必要時間あるいは搬送距離が短い程)交通事故後の救命救急率があがる」を仮説として、検定を施行した。仮説は、福岡県において成立し、東京都において成立しなかった。交通事故後の年齢層別死亡者数の二次医療圏別の有意差は、福岡県において成人層で見出され、東京都においては何れの年齢層でも認められない。救急救命センターへのアクセシビリティーの二次医療圏間の有意差は、東京都では認められないが福岡県では明らかだった。地図上解析結果により、小児の交通事故後の救急救命率は、東京都では繪原村・八王子市・東村山市で最も低く、福岡県では小児の救急救命率が0.5未満の地域が20町8市3村に及んだ。福岡県では、小児における救急救命率が低い地域は、成人・老人よりはるかに広いが、このような傾向は東京都ではない。福岡県では、各年齢層において、交通事故後の救急救命率が最も低い地域が複数抽出され広範であるが、東京都ではみられない。全年齢層において、東京都では繪原村、福岡県では赤村において、交通事故後救急救命率が最も低かった。全年齢層において、福岡県の赤村において、交通事故後救急救命率が最も低く、赤村の既存の医療機関に救急救命機能をもたせた形でシミュレーションすると全体の状況が改善される。東京都の繪原村では、小児・成人層の救急救命率は0.5未満であり最も低いが、高齢者の救急救命率は高い。東京都では、交通事故後の救急救命率が非常に低い江東区のような地域がある。東京都でも、福岡県でも、小児の交通事故後の救急救命率が低く、東京都でさえも地域格差が存在し、今後の課題であると思われた。
タンパク質のデノボ立体構造予測:ゲノムワイドな遺伝子機能解明に向けて

タンパク質は3次構造に折りたたむことで機能をもつため、網羅的に構造を決定し、構造情報から機能に迫るというアプローチは有用である。本研究では、ゲノムワイドな遺伝子機能解明に向けて、私が現在まで構築してきたデノボ立体構造予測法の改良およびテストを行った。改良としては、既知構造データベースのアミノ酸側鎖間に関する統計を基にして、エネルギー関数を導出した。このエネルギー関数のテストは次の方法で行った。1.本研究で開発した手法と、現在世界最高の予測法と認知されているロゼッタ法と比較を行った。38個のテストタンパク質についてブラインドテストを行ったところ、どちらの手法も12個という同数についてトポロジーレベルでの構造予測に成功した。この結果から、本研究の手法は世界トップレベルの精度であり、実用レベルにあることが分かった。さらに、2手法で得られる構造集団から予測構造を選ぶ方法を採用することによって16個について成功した。このことから、デノボ立体構造予測において、複数の手法を組み合わせることで単独の手法よりもより精度の高い結果が得られることが分かった。2.立体構造予測ブラインドテストコンテストCASPに参加した。このコンテストには、世界中の有力な予測グループのほぼ全てが参加する。本研究で開発した手法は、非ホモロジー部門で200を超える参加グループ中9位の成績を収めた。このテストによっても、本研究の手法は世界トップレベルの性能であることが示された。
ヘム代謝の調節とその先天異常の分子生物学的解析

1.先天性ヘム代謝異常の分子生物学的解析:(1)遺伝性コプロポルフィリン症(HCP)の解析-HCP患者のコプロポルフィリノーゲンオキシダーゼの一方の対立遺伝ではGly^<172>がHisへと置換しており、もう一方の対立遺伝子ではGly^<89>SerへVal^<194>がIleへと置換していいた。患者の二人の姉妹の一方からは後者のアミノ酸置換が検出された。これらの3種類の置換をもつ3種類のcDNAの発現実験を行なった所、His^<172>が存在する場合のみ活性が全くないことが判明した。Gly^<172>は大腸菌からヒトの本酵素まで保存されており、蛋白質の構造上重要な役割を担っていると考えられる(Hum.Mol.Genet.(1994)3:1807-1810)。(2)肝性骨髄性ポルフィリン症(HEP)の解析-HEP患者のウロポルフィリノーゲンデカルボキシラーゼの一方の対立遺伝子からはT^<417>G^<418>T^<419>からCCAへという突然変異が、他方の対立遺伝子からはA^<677>からCへと突然変異が検出された。発現実験の結果、前者を有するcDNAからは80%の活性をもつ酵素が、後者においては40%の活性をもつ酵素が転写・翻訳されることが示された(J.Inbest.Dermatol.(1994)93:128-134)。(3)これらのほか、遺伝性鉄芽球性貧血・異型性ポルフィリン症・δ-アミノレブリン酸脱水酵素欠損による肝性ポルフィリン症のそれぞれの遺伝子異常の解析を進めており、既にいくつかの異常の存在を突き止めている。2.ヘム代謝調節機構の研究:上記の研究と平行して、先天性ヘム代謝異常症の発症に関連すると考えられるヘム代謝調節に関する基礎的な研究を行なっている。例えばヘム合成系の終末酵素であるフェロキラターゼ(FeC)mRNAの寿命は十分なヘムが供給されないときに著明に短縮しており、このことがFeCの先天異常である骨髄性プロトポルフィリン症の発症あるいは遺伝性鉄芽球性貧血時のFeC活性の低下に関与していると考えられる(Brit.J.Haematol.(1993)83;485-490;ibid(1993)84:670-675;J.Bioenerg.Biomembr.(1995)in press)。また、今まで明らかではなかった赤血球系におけるヘム代謝調節が、ヘム代謝異常に及ぼす影響を明らかにするために、赤血球系転写因子とヘム代謝調節の関係を解析することにした。その結果、代表的な赤血球系転写因子の一つであるGATA-1が精巣で精巣特異的なプロモーターを利用して発現していることを明らかにした(Nature(1993)362:466-468)。さらに、他の赤血球系転写因子であるNF-E2には従来知られている大サブユニット(p45)の他に小サブユニット(p18)が必要であることを示した(Nature(1994)367:568-572)。そのうえ、赤血球型δ-アミノレブリン酸合成酵素(ALAS-E)を欠損した赤血球系細胞株でヘムの供給が減少するばかりでなく(Blood(1994)83:1662-1667)、NF-E2の大サブユニットの発現が抑制されることを明らかにした。ALAS-Eの先天性の異常により遺伝性鉄芽球性貧血が発症する事が知られているので、今回の発見はその病態にNF-E2が関与することを示唆しており非常に興味深い。さらに我々は、赤血球ともっとも近縁の細胞である巨核球におけるヘム代謝あるいは、巨核球分化と赤血球分化における赤血球系転写因子の役割等を明らかにするために巨核球系細胞UT-7の巨核球への分化過程・赤血球への分化過程の解析を進めている(Cancer Res.(1993)53:1156-1161;Blood(1993)82:456-464)。今後、ヘム代謝異常の機構を単に突然変異のレベルからだけではなく代謝調節という面から明らかにして行くうえでこれらの研究成果は重要な意味をもってくると考えられる。(2)肝性骨髄性ポルフィリン症(HEP)の解析-HEP患者のウロポルフィリノーゲンデカルボキシラーゼの一方の対立遺伝子からはT^<417>G^<418>T^<419>からCCAへという突然変異が、他方の対立

遺伝子からはA^<677>からCへと突然変異が検出された。発現実験の結果、前者を有するcDNAからは80%の活性をもつ酵素が、後者においては40%の活性をもつ酵素が転写・翻訳されることが示された(J.Inbest.Dermatol.(1994)93:128-134)。(3)これらのほか、遺伝性鉄芽球性貧血・異型性ポルフィリン症・δ-アミノレブリン酸脱水酵素欠損による肝性ポルフィリン症のそれぞれの遺伝子異常の解析を進めており、既にいくつかの異常の存在を突き止めている。2.ヘム代謝調節機構の研究:上記の研究と平行して、先天性ヘム代謝異常症の発症に関連すると考えられるヘム代謝調節に関する基礎的な研究を行なっている。例えばヘム合成系の終末酵素であるフェロキラターゼ(FeC)mRNAの寿命は十分なヘムが供給されないときに著明に短縮しており、このことがFeCの先天異常である骨髄性プロトポルフィリン症の発症あるいは遺伝性鉄芽球性貧血時のFeC活性の低下に関与していると考えられる(Brit.J.Haematol.(1993)83;485-490;ibid(1993)84:670-675;J.Bioenerg.Biomembr.(1995)in press)。また、今まで明らかではなかった赤血球系におけるヘム代謝調節が、ヘム代謝異常に及ぼす影響を明らかにするために、赤血球系転写因子とヘム代謝調節の関係を解析することにした。その結果、代表的な赤血球系転写因子の一つであるGATA-1が精巣で精巣特異的なプロモーターを利用して発現していることを明らかにした(Nature(1993)362:466-468)。さらに、他の赤血球系転写因子であるNF-E2には従来知られている大サブユニット(p45)の他に小サブユニット(p18)が必要であることを示した(Nature(1994)367:568-572)。そのうえ、赤血球型δ-アミノレブリン酸合成酵素(ALAS-E)を欠損した赤血球系細胞株でヘムの供給が減少するばかりでなく(Blood(1994)83:1662-1667)、NF-E2の大サブユニットの発現が抑制されることを明らかにした。ALAS-Eの先天性の異常により遺伝性鉄芽球性貧血が発症する事が知られているので、今回の発見はその病態にNF-E2が関与することを示唆しており非常に興味深い。さらに我々は、赤血球ともっとも近縁の細胞である巨核球におけるヘム代謝あるいは、巨核球分化と赤血球分化における赤血球系転写因子の役割等を明らかにするために巨核球系細胞UT-7の巨核球への分化過程・赤血球への分化過程の解析を進めている(Cancer Res.(1993)53:1156-1161;Blood(1993)82:456-464)。今後、ヘム代謝異常の機構を単に突然変異のレベルからだけではなく代謝調節という面から明らかにして行くうえでこれらの研究成果は重要な意味をもってくると考えられる。1.ポルフィリン症の研究:(1)遺伝性コプロポルフィリン症(HCP)の遺伝子解析;患者コプロポルフィリノゲンオキシダーゼの一方の対立遺伝子ではGly^<172>がHisへと変異しており、他方の対立遺伝子ではGly^<89>がSerへ、Val^<194>がIleへと変異していた。後者の変異は患者の姉妹でも検出された。Gly^<89>及びGly^<172>は大腸菌からヒトまで保存されており、蛋白の構造上重要な役割を果たしていると推測されている。そこで大腸菌を用いた発現実験をおこなったところGly^<172>の突然変異が本症例の原因であることが判明した(投稿準備中)。また、国内におけるHCPの突然変異の特長を明かにするために現在患者の選定を行なっている。
関数型言語における多相型と部分型の関係および型推論の強化

本年度は主に抽象的な多相ヴァリアント型の拡張性について調べた.前年度に調べたプライベート列型は構造的多相性と抽象型の間に立ち,多相オブジェクト型や多相ヴァリアント型のファンクターでの使用を可能にした.これによって型システムの表現力が高まり,モジュールを使ったプログラムが拡張しやすくなる.「式の問題」の新しい解を与えることでそのアプローチの有用性も証明できた.しかし,プライベート列型だけでは,抽象的な多相型の和などは表現できない.具体的には,完全に知られている二つの多相ヴァリアント型を与えられたら,簡単にその和が取れて,実際のプログラミングでもとても役に立つ.しかし,どちらかのヴァリアント型が抽象的な部分を持つと,和の無矛盾性は保証できなくなり,和を取ることが簡単にできない.Romain Bardouというフランスの学生と一緒にこの問題に取り組み,互換性という新しい概念を型システムに入れることで,抽象的な多相ヴァリアント型の和を可能にした.抽象的な互換性は完全に調べることができるので,ごく自然な形でプログラムに使える.この互換性の問題が解決されると,型推論の拡張に大きな問題がないので,近い将来にObjective Camlでの実装を目指す.京都大学の中田景子氏とも協力を続け,一緒に自由な再帰を許したモジュールシステムを設計した.MLを拡張した再帰モジュールの提案は既にいくつかあるが,我々のものは二つの面で利便性を向上させている.まず,ほぼ完全な適用性を実現している.適用性がより複雑な構造の柔軟な構築を可能にするが,その代表格であるObjective Camlでさえ部分的にしか実現されておらず,我々の提案は大幅な改善になる.さらに,他の再帰モジュールを許したシステムに見られない型推論機能も実現できた.本年度はいくつかの観点から多相型と部分型の関係を追求して来た.値多相性の緩和値多相性を緩和する方法をFLOPS2004で発表した.その方法はObjective Camlで実装されている.そのときには,型定義における型変数の共変性が重要な問題になるが,それをさらに解析することになった.元々共変性は定義が与えられている型についてのみ考えられていたが,共変性を明示することによって抽象型にも書けるようにした.共変性が明示しなければならない場合が他にいくつかある.例えば,型変数が型の定義の中に出現しない場合,その共変性を推論することができない.特に,型制約によってその型変数が出現している変数と関連付けられている場合,ただし共変性の指定が健全性のために必要になる.ファンクターと部分型MLの多相性は通常,型変数によって表されるが,型を引数として取るファンクターも同じ力をもっている.特にStandard MLの場合では,多相性を使った全てのプログラムはファンクターのみ(型変数なし)で表現できることが知られている.Objective Camlでは部分型に似た特別な構造を持った多相ヴァリアント型やオブジェクト型があるので,それが不可能になっている.その型に秘められた列変数を抽象化できるようにすることで,Standard MLよ同じ性質に近付けている.面白いことに,この抽象化がScalaなどが持っている抽象部分型と同様の利用ができる.ファンクターと部分型と再帰中田恵子氏と伊藤徹氏との共同研究で,再帰を含んだモジュールシステムでの部分型関係の清楚な定義を調べた.FOOL2005に報告されているように,清楚性を保証するためにモジュールシステムに関して自明でない性質を調べなければならない.この問題は型変数による多相性とは一見無関係に見えるが,ファンクターの扱いが難しいことからやはり多相性と再帰に関連性を試すものでもある.本年度は主に抽象型と構造的多相性の組み合わせを調べた.ML系の言語では抽象型が様々な役割を果している.一つは,データ構造の実装を隠すことである.古くから抽象データ型と言われる概念で,ライブラリーのユーザーにはデータ型の定義を見せずに,それを扱う関数群だけを与える.これによって実装とインターフェースが明確に別れ,丈夫なプログラムが構築できる.もう一つはファンクターの引数として抽象型と関数をもらい,ファンクターの中でそれを利用する.ファンクターを使うときに抽象型に複数の型が代入できるので,この構造が再利用を促す.とても役に立つ二つの機能だが,今までは構造的多相性と混ぜることができなかった.抽象化された型について構造が全く分からないので,それを使えない.プライベート列型という部分的に抽象化された型を新しく導入することで,その組み合わせを可能にした.関数型言語Objective Camlでそれを実装し,PPL2006で報告した.型推論の妨げにならないように配慮した.この組み合わせは部分型とも深い関係をもっている.データ型の知られている構造を段階的に増やしていけるが,構造がより正確に分かったデータ型がちょうど曖昧なものの部分型(またはその逆関係)になる.その性質を利用して,「式の問題」というプログラミング言語の表現力を測る有名な問題をプライベート列型と再帰モジュールによって解決した.今まで提案されたオブジェクト指向言語を使った解では知られた型の部分型になる抽象型が使われていたが,ここでは再帰モジュールがクラスの役割を果し,プライベート列型が部分型の役割を担う.この解が問題の本質をより忠実に表現していると思う.本年度は主に抽象的な多相ヴァリアント型の拡張性について調べた.前年度に調べたプライベート列型は構造的多相性と抽象型の間に立ち,多相オブジェクト型や多相ヴァリアント型のファンクターでの使用を可能にした.

これによって型システムの表現力が高まり,モジュールを使ったプログラムが拡張しやすくなる.「式の問題」の新しい解を与えることでそのアプローチの有用性も証明できた.しかし,プライベート列型だけでは,抽象的な多相型の和などは表現できない.具体的には,完全に知られている二つの多相ヴァリアント型を与えられたら,簡単にその和が取れて,実際のプログラミングでもとても役に立つ.しかし,どちらかのヴァリアント型が抽象的な部分を持つと,和の無矛盾性は保証できなくなり,和を取ることが簡単にできない.Romain Bardouというフランスの学生と一緒にこの問題に取り組み,互換性という新しい概念を型システムに入れることで,抽象的な多相ヴァリアント型の和を可能にした.抽象的な互換性は完全に調べることができるので,ごく自然な形でプログラムに使える.この互換性の問題が解決されると,型推論の拡張に大きな問題がないので,近い将来にObjective Camlでの実装を目指す.京都大学の中田景子氏とも協力を続け,一緒に自由な再帰を許したモジュールシステムを設計した.MLを拡張した再帰モジュールの提案は既にいくつかあるが,我々のものは二つの面で利便性を向上させている.まず,ほぼ完全な適用性を実現している.適用性がより複雑な構造の柔軟な構築を可能にするが,その代表格であるObjective Camlでさえ部分的にしか実現されておらず,我々の提案は大幅な改善になる.さらに,他の再帰モジュールを許したシステムに見られない型推論機能も実現できた.
天体プラズマの光学観測に向けた高分解能極端紫外光検出器の開発研究

曲率半径80mmの球面型マイクロチャンネルプレートの試作を完成させた。ピーク材とステンレス材を用いた保持機構を設計し、レジスティブアノードと組み合わせたアッセンブリを完成させた。この試作品を用いて、MCPの電子増幅を十分に機能させることができ、0.02mm程度の空間分解が可能なレベルまで高電圧を印加することに成功した。さらに、意図的に球面収差を作り出すレンズを用いて、スポットが球面上に集まるような試験用光学系を作成し、紫外線を用いた評価試験を行い、想定とおりの性能が出ていることを確認した。本年度は球面型マイクロチャンネルプレート(以下球面MCP)の性能試験に必要な真空装置の構築・整備に尽力した。数時間の真空引きで、大気圧から1E-5Pa程度の真空度に達する排気システムを確立した。また、そのために必須となる部品、道具の洗浄システムを確立した。アッセンブリの性能評価用に規格品のMCPを複数毎重ねたものを用意し、真空中での動作確認を行った。この試験では特に放電対策に重点をおいた。MCPには3.5kV程度の高電圧を印加して用いるため、脱ガスによる一時的・局所的な真空度低下が放電事故をもたらすことがある。このような事態を避けつつも、振動等でのずれがないように固定するため、ピーク材とステンレスのバネ板を組み合わせたインシュレータ構造を確立した。また、MCPが受けた光子の位置情報を導出するためのレジスティブアノードを試作し性能評価した。さらに、複数毎重ねたMCPに最適な配分で電圧を印加するための、小型、軽量な分割回路を試作した。今回はセラミックの基盤に抵抗体を塗りつけることで5kVの耐圧があることを確認した。これらの成果は本研究の最終目標である球面MCPの実用化に必要なものである。本年度は曲率半径80mmの球面型マイクロチャンネルプレート(以下球面MCP)の試作を完成させた。前年度までの検討に基づき、ピーク材とステンレス材を用いた球面MCPの保持機構を制作し、レジスティブアノードと組み合わせたアッセンブリを完成させた。昨年度に準備した真空装置の中に、上述の球面MCPアッセンブリを設置し、十分な時間真空引きし、1E-4Paを下回る真空度に到達した。その後、アッセンブリの小さな隙間などに付着した水分が原因となる放電事故を起こさないように、ゆっくりと(0.1kV/5min.)高圧を上昇させ、最大3.5kVまで達成できた。この高圧値ならば、MCPの電子増倍を十分に機能させることができ、レジスティブアノードによる20μm程度の空間分解が可能である。意図的に球面収差を作り出すレンズを用いて、スポットが平面ではなく球面上に集まるような試験用光学系を作成し、紫外線を用いた球面MCPの評価試験を行い、想定とおりの性能が出ていることを確認した。宇宙空間物理学本研究の最終目標である球面MCPの製作には至っていないが、前段階として平面MCPを用いたアッセンブリ構造の最適化をほぼ完了した。また、MCPの空間分解能および放電耐性の評価に用いる真空試験装置を構築した。さらに、MCPで増倍された電子雲を電気信号として受け取り、増幅するための電気回路部、および位置情報に変換するためのソフトウェアの開発はほぼ完了している。比較的製作が容易である曲率の大きなMCP(すなわち平面型に近いMCP)を試作する。また、レジスティブアノードの位置分解に十分な電荷量(像倍率1E+6以上)を生成するために、2枚のMCPを重ねて高圧印加する。このとき1時間以上の連続印加でも放電が発生しないことを必要条件とする。これは、高度1000km付近の地球周回軌道を回る人工衛星から天体を観測する際に、連続して高圧を印加できる最長の時間である。また、完成したMCPアッセンブリの分解能評価試験を行うための光源を準備する。本研究では重水素ランプと微細なピンホール(直径0.02mm)を組み合わせたものを用いる。まずは、最も容易に発光する水素のライマンアルファ線(波長121.6 nm)を用いて試験する。これらの試験が成功した段階で、曲率40mmの球面MCPの製作に取り掛かる。
摩耗現象における巨大過渡応答メカニズムの解明

摩耗は,固体同士の摩擦によって固体がすり減っていく界面現象である.摩擦発熱によって誘起される物性変化や化学反応によって,複雑な現象を示すことや,ある条件では焼き付きのような系の破局に至る巨大過渡応答を示すことなどが知られており,機械工学をはじめとした工学分野で数多くの実験研究が行われてきた.しかしながら,現象の理解や数理モデルを用いた記述,動力学の制御には程遠い状況にある.本研究では,可視光を用いたその場可視化を行い,かつシンプルな実験を行うため,透明樹脂であるアクリル円筒をアクリルブロックに一定荷重で押し付け,一定角速度で摩擦させる実験系を構築した.このような回転対称性をもつ実験系を組むことで,多くの摩擦実験において問題となる,偏当たり(非一様な接触)を回避することができた.赤外放射温度計を用いて摩擦界面温度を測定しつつ,全反射法を用いて真実接触面積を定量したところ,摩擦界面温度が焼き付きに重要な影響を及ぼしていることが示唆された.次に,摩擦と界面温度との関係を調べるため,さまざまな温度条件下で最大摩擦係数を計測してみたところ,非単調な依存性が明らかになった.実験結果をもとに,焼き付きに至る過渡的挙動を説明する現象論の構築を試みた.摩擦係数の界面温度依存性,摩擦発熱,熱拡散過程を考慮し,数値的に時間発展を求めたところ,実験で観察される過渡的挙動をよく再現することができた.また,焼き付きに至らない条件(非平衡定常状態が破綻する条件)を解析的に求めることができ,焼き付きを回避するための指針を得ることができた.このように,シンプルな実験系の構築と界面のモニタリング,現象論的記述によって,焼き付きをシンプルに理解するための第1段階を突破することができた.今年度は,可視化摩耗実験装置の実装,モデル物質の選定や摩耗実験の実施,離散要素法(DEM)を用いたシミュレーション,実験結果の第一段階のまとめとしての論文執筆などを研究計画の中に記載した.現時点までに,可視化摩耗実験系の構築,モデル物質の選定,実験の実施などについては順調に進展し,次年度に計画していた現象論の構築まで進めることができたが,DEMシミュレーションについてはほとんど進展しなかった.DEMシミュレーションより現象論を先に着手した理由としては,実験結果が思いのほかシンプルであったために,現象論的記述が機能するのではと考えたことがあげられる.また,論文執筆については,現在進行中であり,まもなく投稿を行う予定である.今後は,実験,数値計算,理論の密接な連携のもと研究を進めていくため,前年度に進捗が思わしくなかった,DEMシミュレーションを積極的に推進していく.また,アクリル樹脂以外の他の物質についても検討を行い,多様な過渡的挙動が見られるかどうかを試みる.理論についても,摩擦挙動や物性変化,化学反応,物質移動などを考慮した動力学理論を構築を試み,多様な実験結果の記述やメカニズムの理解を進めていく予定である.論文についても,できるだけ早い段階で投稿を行いたい.摩耗は,固体同士の摩擦によって固体がすり減っていく界面現象である.摩擦発熱によって誘起される物性変化や化学反応によって,複雑な現象を示すことや,ある条件では焼き付きのような系の破局に至る巨大過渡応答を示すことなどが知られており,機械工学をはじめとした工学分野で数多くの実験研究が行われてきた.しかしながら,現象の理解や数理モデルを用いた記述,動力学の制御には程遠い状況にある.本研究では,可視光を用いたその場可視化を行い,かつシンプルな実験を行うため,透明樹脂であるアクリル円筒をアクリルブロックに一定荷重で押し付け,一定角速度で摩擦させる実験系を構築した.このような回転対称性をもつ実験系を組むことで,多くの摩擦実験において問題となる,偏当たり(非一様な接触)を回避することができた.赤外放射温度計を用いて摩擦界面温度を測定しつつ,全反射法を用いて真実接触面積を定量したところ,摩擦界面温度が焼き付きに重要な影響を及ぼしていることが示唆された.次に,摩擦と界面温度との関係を調べるため,さまざまな温度条件下で最大摩擦係数を計測してみたところ,非単調な依存性が明らかになった.実験結果をもとに,焼き付きに至る過渡的挙動を説明する現象論の構築を試みた.摩擦係数の界面温度依存性,摩擦発熱,熱拡散過程を考慮し,数値的に時間発展を求めたところ,実験で観察される過渡的挙動をよく再現することができた.また,焼き付きに至らない条件(非平衡定常状態が破綻する条件)を解析的に求めることができ,焼き付きを回避するための指針を得ることができた.このように,シンプルな実験系の構築と界面のモニタリング,現象論的記述によって,焼き付きをシンプルに理解するための第1段階を突破することができた.今年度は,可視化摩耗実験装置の実装,モデル物質の選定や摩耗実験の実施,離散要素法(DEM)を用いたシミュレーション,実験結果の第一段階のまとめとしての論文執筆などを研究計画の中に記載した.現時点までに,可視化摩耗実験系の構築,モデル物質の選定,実験の実施などについては順調に進展し,次年度に計画していた現象論の構築まで進めることができたが,DEMシミュレーションについてはほとんど進展しなかった.DEMシミュレーションより現象論を先に着手した理由としては,実験結果が思いのほかシンプルであったために,現象論的記述が機能するのではと考えたことがあげられる.また,論文執筆については,現在進行中であり,まもなく投稿を行う予定である.今後は,実験,数値計算,理論の密接な連携のもと研究を進めていくため,前年度に進捗が思わしくなかった,DEMシミュレーションを積極的に推進していく.

また,アクリル樹脂以外の他の物質についても検討を行い,多様な過渡的挙動が見られるかどうかを試みる.理論についても,摩擦挙動や物性変化,化学反応,物質移動などを考慮した動力学理論を構築を試み,多様な実験結果の記述やメカニズムの理解を進めていく予定である.論文についても,できるだけ早い段階で投稿を行いたい.アクリル樹脂を用いた実験研究がうまく進展し,計画よりも少ないサンプルで実験結果が得られたため,物品費を大幅に節約することができた.今後は,他のモデル物質を用いて多くの実験条件を探索する必要があると想定されており,繰り越した研究費を活用する予定である.
無機‐有機材料界面に生じる熱抵抗メカニズム解明とその応用

前年度までに成果を挙げることができなかったサーモリフレクタンス法の確立と第一原理計算を用いた界面熱抵抗のアプローチを最終年度の目標とした.サーモリフレクタンス法については,Si薄膜の干渉によって温度測定の感度を高める手法を確立し,熱伝導率測定へつなげる成果を得た.測定精度を高めるために波長516nmと640nmの2つのレーザーを用いた.一方で測定精度を高めるためには,生成する薄膜の膜厚の均一化が測定精度を大きく左右する問題点も浮き彫りとした.第一原理計算については,有機ー無機界面を扱う手がかりとして,有機ー無機ハイブリッド材料であるMASnI3ペロブスカイトを対象として計算のノウハウ積み上げを試みた.Quantum-ESPRESSO第一原理計算を用い,結晶の安定構造を得て,フォノン分散関係を計算し,ペロブスカイトの低い熱伝導率は2,200m/s程度と低いフォノン群速度に起因していることも明確となった.計算された値は既に報告されている2,0572,348m/sと比較しても妥当な値であった.フォノン群速度を手掛かりに,Diffuse Mismatch ModelでBi2Te3と生じる界面抵抗を計算するなど,界面熱抵抗を考察する手法を構築した.期間全体としては,薄膜技術と3オメガ法による組み合わせで異種材料界面熱抵抗の測定法を確立したこと,有機ー無機界面熱抵抗は無機ー無機界面熱抵抗より1桁大きいことを示したこと,群速度など物質に起因する値の大きな違いが界面熱抵抗に大きく起因していること,それらを第一原理計算で調べるノウハウ構築を進めたこと,上記とは独立してサーモリフレクタンス法で温度測定を精度よく測定するノウハウを構築したことが研究実績として挙げられる.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。有機ー無機材料として、有機材料にポリイミド薄膜、無機材料にビスマステルライド薄膜を選択して、積層熱電薄膜とし、その膜厚方向(積層界面に垂直方向)の熱伝導率を3オメガ法により測定した。ポリイミド薄膜については、ポリアミック酸をスピンコーターで塗布して熱処理することで膜厚を制御し、ビスマステルライド薄膜については、パルスアークプラズマ蒸着法で膜厚を制御して積層薄膜を生成した。それぞれの膜厚は、触針型膜厚計で測定するとともに、薄膜断面を走査型電子顕微鏡で観察して、ダブルチェックした。上記のように生成、評価した膜厚が異なる薄膜が有する熱抵抗を3オメガ法で測定し、測定された膜厚依存性をもつ熱抵抗から、膜厚0まで外挿することで、ポリイミドービスマステルライド界面の有する熱抵抗を得た。測定された熱抵抗は、一般的な無機-無機界面より10倍以上大きく、一方で有機ー無機界面で測定されている値に近いことが確認でき、改めて有機ー無機界面のもつ熱抵抗が非常に大きいことが示された。上記の測定結果から、たった1つの界面が持つ熱抵抗をビスマステルライド膜の膜厚に換算すると、その膜厚は200nmにも達することがわかり、これまでの有機ー無機コンポジット薄膜の有効熱伝導率測定値が有効媒質理論で説明される熱伝導率の下限よりはるかに低いことを説明する結果となった。これらの結果より、有機ー無機コンポジット薄膜の熱伝導率を予測する手法について手がかりを得た。計画で挙げたスピンコーティングとアークプラズマ蒸着で有機ー無機コンポジット薄膜を生成し、3オメガ法で熱伝導率を測定することについては予定通り進み、既に国際会議での発表申込みも終えた。ただし、サーモリフレクタンス法にも取り組む予定だったことについては、作業が遅れている。分子動力学計算についても有機材料の熱伝導率については、ノウハウを確立して報告されている熱伝導現象を再計算できるようになっているが、有機ー無機界面のメカニズム解明までには踏み込めておらず、進捗を「おおむね順調に進展している」と判断した。有機材料にポリイミド薄膜(スピンコーター塗布)、無機材料にビスマステルライド薄膜(パルスアークプラズマ蒸着)として膜厚を制御した積層薄膜を利用して測定した界面熱抵抗の値を用いて、バルク状材料に適用する通常の熱伝導数値計算を実施し、これまで同材料の混合物として得られていた低い熱伝導率が定量的によく説明できることを示した。ポリイミド薄膜の代わりに有機材料をPEDOT:PSS薄膜(スピンコーター塗布)とした場合でも大きな熱抵抗が測定され、無機-無機材料の界面熱抵抗の10倍程度大きい値となった。この大きな界面熱抵抗値を用いると、ポリイミドービスマステルライド混合物薄膜と同様に熱伝導数値計算を実施したところPEDOT:PSS-ビスマステルライド混合物薄膜の低い熱伝導率が定量的によく説明できた。走査型電子顕微鏡(SEM)で界面を観察し、異種材料薄膜間に空隙は観察されなかったため、密着性が高い状態であるにも関わらず大きな界面熱抵抗が発生していることも明らかとした。結果、大きな界面抵抗は、界面の形状に起因しているのではなく、材料の組み合わせ(例えば有機材料と無機材料の大きな特性の違い(比熱、音速など))に起因していると考えられる。このようにナノ粒子混合物薄膜の熱伝導率予測手法として、従来の計算手法と切り口を変えて、界面熱抵抗の概念を導入すると簡便に見かけの熱伝導率を予測できる可能性を示すとともに、有機ー無機混合物の塗布による薄膜生成が低い熱伝導率で高い変換効率を示す熱電デバイスの生成に適していることも示した。

有機ー無機コンポジットとして、ポリイミドービスマステルライドに加え、PEDOT:PSSービスマステルライドについても界面熱抵抗を測定し、有機ー無機材料界面特有の現象でありうるデーターを取り続けている。これらの成果を関連国際会議で発表した。測定のダブルチェックのためにサーモリフレクタンス法にも取り掛かるため、出力が安定している温度測定用の可視光レーザーも購入した。さらに有機ー無機材料界面の熱抵抗を調べるため、分子動力学ソフトウェアも導入し、計算も開始している。前年度までに成果を挙げることができなかったサーモリフレクタンス法の確立と第一原理計算を用いた界面熱抵抗のアプローチを最終年度の目標とした.サーモリフレクタンス法については,Si薄膜の干渉によって温度測定の感度を高める手法を確立し,熱伝導率測定へつなげる成果を得た.測定精度を高めるために波長516nmと640nmの2つのレーザーを用いた.一方で測定精度を高めるためには,生成する薄膜の膜厚の均一化が測定精度を大きく左右する問題点も浮き彫りとした.第一原理計算については,有機ー無機界面を扱う手がかりとして,有機ー無機ハイブリッド材料であるMASnI3ペロブスカイトを対象として計算のノウハウ積み上げを試みた.Quantum-ESPRESSO第一原理計算を用い,結晶の安定構造を得て,フォノン分散関係を計算し,ペロブスカイトの低い熱伝導率は2,200m/s程度と低いフォノン群速度に起因していることも明確となった.計算された値は既に報告されている2,0572,348m/sと比較しても妥当な値であった.フォノン群速度を手掛かりに,Diffuse Mismatch ModelでBi2Te3と生じる界面抵抗を計算するなど,界面熱抵抗を考察する手法を構築した.期間全体としては,薄膜技術と3オメガ法による組み合わせで異種材料界面熱抵抗の測定法を確立したこと,有機ー無機界面熱抵抗は無機ー無機界面熱抵抗より1桁大きいことを示したこと,群速度など物質に起因する値の大きな違いが界面熱抵抗に大きく起因していること,それらを第一原理計算で調べるノウハウ構築を進めたこと,上記とは独立してサーモリフレクタンス法で温度測定を精度よく測定するノウハウを構築したことが研究実績として挙げられる.積層薄膜の異なる膜厚の組み合わせを実験で進め、有機ー無機界面の測定精度について確認するとともに、データーを蓄積する。一方で、遅れているサーモリフレクタンス法による測定にも順次取り掛かる。数値計算については、分子動力学シミュレーションによるミクロな理解が必須であり、計算ノウハウの確立を目指す。数値計算を本格化し、界面熱抵抗発生メカニズム解明に取り組む。サーモリフレクタンス法を修得し、実験データのダブルチェックをするとともに、現象の理解に努める。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。九州工業大学が公開する研究者データーベース
シスプラチン耐性腫瘍におけるスタチン製剤の抗腫瘍効果機序の解明

2種類のがん細胞株(Hela細胞:ヒト子宮頸がん細胞、PC3細胞:ヒト前立腺がん細胞)と各々シスプラチン耐性細胞株(HCP4細胞、PCDP5細胞)を使用しスタチン製剤の抗腫瘍効果について検討した。1シスプラチン耐性細胞株(HCP4細胞、PCDP5細胞)は各々親株と比べ、ロバスタチンに対して感受性であり(IC50比で13.48倍と7.11倍)、ロバスタチン処理によりHCP4細胞においてはアポトーシスが誘導された。2Hela細胞に対するHCP4細胞のHMGCS1とHMGCRの発現比は、Real-time PCRで3.8倍と2.9倍、Western blotで2.6倍と2.9倍であったがHMGCS1の過剰発現やメバロン酸の過剰投与ではシスプラチンに対するIC50に差はなかった。3cDNA microarray解析から、ロバスタチン処理によりHCP4細胞とPCDP5細胞で共に発現が2倍以上になった遺伝子としてKLF2、KLF6およびRHOB遺伝子を同定した。4KLF2、KLF6、RHOB遺伝子のmRNA量および転写活性はロバスタチンをHCP4細胞に投与すると早期に増加した。またKLF2、KLF6、RHOB遺伝子の発現増加により細胞増殖はいずれも抑制された。5シスプラチンとロバスタチンの併用により、Hela細胞とPC3細胞では相乗作用を示し、HCP4細胞とPCDP5細胞では拮抗作用を示した。シスプラチン耐性細胞に対するロバスタチンの感受性増強には、メバロン酸経路が関与していない可能性が示唆された。一方、KLF2、KLF6、RHOBはいずれも、がん細胞の細胞増殖抑制やアポトーシス誘導に働く腫瘍抑制遺伝子として知られており、ロバスタチンがこれらの腫瘍抑制遺伝子の発現を増加させ、アポトーシスを誘導することで、シスプラチン耐性細胞の生存率を優先的に低下させた可能性が示唆された。プロメガ社が販売している19種類の応答エレメントを組み込んだホタルルシフェラーゼレポーターベクターをHCP4シスプラチン耐性細胞に安定導入し、ロバスタチンを投与した。しかしながら、ロバスタチン投与によって誘導される応答エレメントは見いだせなかった。そこで、新たなロバスタチン応答エレメントを同定するために、ロバスタチン投与で転写活性が著しく上昇したRHOBプロモーターとKLF2プロモーターに対してそれぞれ12種類と9種類のホタルルシフェラーゼレポーターベクターを作製した。現在、これらのホタルルシフェラーゼレポーターベクターを安定導入されたHCP4シスプラチン耐性細胞を樹立中である。様々な塩基長からなるRHOBプロモーターとKLF2プロモーターをHCP4シスプラチン耐性細胞に安定導入し、ロバスタチン投与によりルシフェラーゼが活性化される領域を同定する。さらにこの領域の塩基に変異を加えたホタルルシフェラーゼレポーターベクターをHCP4シスプラチン耐性細胞に安定導入し、ロバスタチンに対する反応を検討することでロバスタチン応答エレメントのコア配列を同定したい。ロバスタチン応答エレメントの解析が順調に進めば、この配列に結合する転写因子の同定に着手する予定である。また、シスプラチン耐性細胞ではグルタチオンの合成が亢進していることから、スタチンがグルタチオン合成系を阻害するか(グルタチオン合成とメバロン酸合成との関連やクロストークについて)検討したい。2Hela細胞に対するHCP4細胞のHMGCS1とHMGCRの発現比は、Real-time PCRで3.8倍と2.9倍、Western blotで2.6倍と2.9倍であったが、HMGCS1の過剰発現やメバロン酸の過剰投与ではシスプラチンに対するIC50に差はなかった。培養細胞を用いた研究においては、シスプラチン耐性細胞に対するロバスタチンの感受性増強には、メバロン酸経路が関与していない可能性が示唆され、当初の予測と反していた。

そこでcDNA microarray解析から、ロバスタチンががん抑制遺伝子であるKLF2、KLF6およびRHOB遺伝子の発現を増加させ、アポトーシスを誘導することで、シスプラチン耐性細胞の生存率を優先的に低下させた可能性を同定することが出来た。当初の予測通りの結果と違いがあった時点で、研究計画についてのミーティングが学内で頻回に行うことが出来て、研究計画の修正がスムーズに施行可能であった。2種類のがん細胞株(Hela細胞:ヒト子宮頸がん細胞、PC3細胞:ヒト前立腺がん細胞)と各々シスプラチン耐性細胞株(HCP4細胞、PCDP5細胞)を使用しスタチン製剤の抗腫瘍効果について検討した。1シスプラチン耐性細胞株(HCP4細胞、PCDP5細胞)は各々親株と比べ、ロバスタチンに対して感受性であり(IC50比で13.48倍と7.11倍)、ロバスタチン処理によりHCP4細胞においてはアポトーシスが誘導された。2Hela細胞に対するHCP4細胞のHMGCS1とHMGCRの発現比は、Real-time PCRで3.8倍と2.9倍、Western blotで2.6倍と2.9倍であったがHMGCS1の過剰発現やメバロン酸の過剰投与ではシスプラチンに対するIC50に差はなかった。3cDNA microarray解析から、ロバスタチン処理によりHCP4細胞とPCDP5細胞で共に発現が2倍以上になった遺伝子としてKLF2、KLF6およびRHOB遺伝子を同定した。4KLF2、KLF6、RHOB遺伝子のmRNA量および転写活性はロバスタチンをHCP4細胞に投与すると早期に増加した。またKLF2、KLF6、RHOB遺伝子の発現増加により細胞増殖はいずれも抑制された。5シスプラチンとロバスタチンの併用により、Hela細胞とPC3細胞では相乗作用を示し、HCP4細胞とPCDP5細胞では拮抗作用を示した。シスプラチン耐性細胞に対するロバスタチンの感受性増強には、メバロン酸経路が関与していない可能性が示唆された。一方、KLF2、KLF6、RHOBはいずれも、がん細胞の細胞増殖抑制やアポトーシス誘導に働く腫瘍抑制遺伝子として知られており、ロバスタチンがこれらの腫瘍抑制遺伝子の発現を増加させ、アポトーシスを誘導することで、シスプラチン耐性細胞の生存率を優先的に低下させた可能性が示唆された。プロメガ社が販売している19種類の応答エレメントを組み込んだホタルルシフェラーゼレポーターベクターをHCP4シスプラチン耐性細胞に安定導入し、ロバスタチンを投与した。しかしながら、ロバスタチン投与によって誘導される応答エレメントは見いだせなかった。そこで、新たなロバスタチン応答エレメントを同定するために、ロバスタチン投与で転写活性が著しく上昇したRHOBプロモーターとKLF2プロモーターに対してそれぞれ12種類と9種類のホタルルシフェラーゼレポーターベクターを作製した。現在、これらのホタルルシフェラーゼレポーターベクターを安定導入されたHCP4シスプラチン耐性細胞を樹立中である。これまでの研究結果により、シスプラチン耐性を獲得した再発癌患者において、ロバスタチンが単剤で癌を克服する可能性が示唆された。新規抗癌剤が実臨床で使用されるためには、(1)担癌動物に投与して十分な抗腫瘍効果を示すこと、(2)ヒトに投与して安全性を示すこと、である。