hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光プローブをもちいたバイオイメージングによる多角的診断・治療法の開発

本研究では、以下のふたつのテーマに関して、研究を行なった。テーマA:小動物モデルをもちいて種々の病変に対する質的診断、薬剤感受性の検討を目的とした生体イメージング法の開発: luciferase-baseの新規機能プローブ開発によるin vivo imaging。LuciferaseをbaseとしてCaspase-3に対する活性化プローブを作製し、それをアデノウィルスベクターに導入した。このベクターをもちいて様々な細胞、マウス肝臓に遺伝子導入を行ない、細胞レベルおよびマウス実験を行なうことにより、caspase-3活性(アポトーシス)の生体イメージングに成功した。特に、低酸素・再酸素化、虚血・再灌流時および肝臓切除後再生時に起こる酸化ストレスとアポトーシスの動的解析に成功した。テーマB:腫瘍特異的抗体への発光・蛍光ドットデュアルプローブの搭載による新しい診断・治療法の確立(術中診断を含め): in vivo/ex vivo imaging。様々な癌細胞抗原(Dlk-1/CEA/EMA/Ep-CAM)に対する抗体を用意し、それらに対して我々が独自に開発した上記光プローブを搭載した。種々の癌細胞におけるこれらの抗原の発現をFACS/Western Blotにて確認した後、ヌードマウスへの移植実験を行ない、モデルを作製した。Dlk-1抗原を発現する肝細胞癌移植実験モデルをもちいて(マウス皮下および肝内)、開発したプローブの有用性を確認した。マウスにおける実験で、紫外線などの照射を必要とせず、基質投与のみで近赤外領域の長波長のシグナルを腫瘍から発することが確認され、また深部病変の検出にも有用である可能性が示唆された。現在他の抗原に対するイメージング実験を行なっている。本研究では、腫瘍などの病変に対する理想的な診断・治療法を確立し、発光・蛍光プローブによる新たなバイオイメージング法の開発を行なっている。H21年度、新たに理論に基づく光プローブの開発の開発に成功した。このプローブは、基質投与により長波長のシグナルを発することにより、生体内のより深部病変まで観察できる可能性を秘めている。これは従来の光プローブの機能を飛躍的に拡大させ、700nm前後の長波長のシグナルを発するもので、今後の生体イメージング法を飛躍的に発展させると期待された。このプローブに、ストレプトアビジン・ビオチン反応を用いて抗体を結合させた。これにより、様々な抗体と自由に組み合わせることが可能となった。また、生体内で腫瘍組織まで到達しやすくする目的で、MEAによる切断により、抗原に対する結合性を残したまま、抗体サイズ減じることに成功した。この工夫により、より鮮明に腫瘍のイメージが得られることとなった。この光プローブ搭載抗体を用いて、生体レベルでのシグナル解析を行なった。ヌードマウスを用いた実験にて、肝癌腫瘍細胞を皮下および肝臓に移植し、数ミリ径となったところで、本プローブを静脈より投与し、24時間後基質(ルシフェリン)を投与した。これにより、基質投与後数時間にわたり安定した腫瘍からのシグナルが得られた。組織学的にも、プローブ搭載抗体が腫瘍抗原(Dlk-1)を認識していることを確認した。これにより、生体レベルでの本プローブの有用性を確認した。これは従来の光プローブの機能を飛躍的に拡大させ、70Onm前後の長波長のシグナルを発するもので、今後の生体イメージング法を飛躍的に発展させると期待された。このプローブに、ストレプトアビジン・ビオチン反応を用いて抗体を結合させ、これにより様々な抗体と自由に組み合わせることが可能となった。

また、それに引き続いて、生体内分子の機能解析を行う目的でストレスにより活性化するカスパーゼ活性化プローブを作製し、アデノウィルスベクターに組み込んだ。これにより、マウス疾患モデルによるストレスのイメージングの実験を行ない、その有効性を検証するとともに、慢性ストレス実験のためにトランスジェニックマウスの作製を試みた。1)生体イメージングのためにデザインしたカスパーゼ活性化検出プローブのデザインおよび作製2)アデノウィルスベクターへの組み込み、増幅、精製および力価の測定3)疾患モデルによる検証a)肝傷害モデル(肝虚血・再灌流モデルによるストレス測定)b)肝再生モデル(加齢マウスモデル、脂肪肝マウスモデルによるストレス測定)4)さらに、トランスジェニックマウスの作成および慢性ストレスモデルによるストレスの検証[テーマB]腫瘍特異的抗体への発光・蛍光デュアル・プローブの搭載による新しい診断・治療法の確立に向けた小動物実験(in vivo imagingおよびin situ imaging)。[テーマA]の成果1、昨年度までにデザイン・作成したCaspase-3プローブの遺伝子を、細胞株にプローブを安定発現させた(AML12細胞)。その細胞をもちいて、種々の状態における刺激に対するストレスの評価を行なっている。2、細胞・疾患モデルによる検証研究作成したプローブに対して、細胞・動物組織に導入するためウィルスベクターに組み込んだカスパーゼ3プローブをもちいて、マウス肝に遺伝子導入し、肝切除、肝虚血・再灌流モデル、肝移植モデルをもちいて、ストレスをイメージングし、酸化ストレスとアポトーシスの関連性を解析した。3、トランスジェニックマウスの作成肝臓特異的に発現するCaspase-3プローブのマウスの作成を試みたが、最終的に肝における特異的で(in vivo imagingに)十分な発現が得られなかった。[テーマB]の成果1、プローブのデザインおよび開発昨年度ビオチン化発光プローブに蛍光性色素を搭載し、発光特性および蛍光特性を同時に持たせることに成功した。これにより、UV照射なく深部腫瘍などの病変探索の可能性が見出された。2、細胞・動物実験による検討このプローブを、EMA、Her-2、CEA抗原に対する抗体に搭載し、まずin vitroにてその有用性と腫瘍細胞における発現率を確認、検討した。マウス担癌マウスにおける術中診断などへの応用を検討している。
集積化 MEMS 技術による局所高精細触覚イメージング

本研究では,集積化MEMS技術を用いて複合的なセンシング機能を統合した触覚イメージセンサを実現し,微小エリアを高精細で検知可能な触覚イメージング技術を開発した。人間の皮膚と類似の触覚機能や感度を実現する新しいセンサデバイスを実現し,3軸力覚の2次元イメージングや,手触り感を取得するための表面粗さと柔軟性のセンシング,並びに,そのデバイスを用いたリアルタイムイメージングシステムを実現することに成功した。本研究では,人間の指先に匹敵する鋭敏な触覚機能を有し,かつ,医療診療器具などの局所作業用器具の先端への実装も可能な超小型・高精細のフレキシブル触覚センサの実現を目指している。本年度は人間の高感度な触覚で重要とされる「指紋構造」に着目し,集積回路薄化時に回路裏面にシリコンの指紋の役割をする凹凸構造を形成して,横滑りや3軸方向の力覚検知能を新たに実現した。非線形有限要素解析を用いて柱状指紋構造による横力検出の感度解析を行い,求める仕様に合わせて最適な指紋構造のサイズを求めるとともに,人間の指先と同様に指紋の付け根部分に応力を感知するセンサ要素を配置するデバイス構造を設計した。設計した触覚イメージャーデバイスは,直径8mmの円形ダイアフラム上に8×8のセンサアレイ及び信号処理回路が配置されており,集積回路部と合わせて集積化MEMS技術で製作することに成功した。デバイスを可動ステージに固定した状態でフォースゲージの先端に取り付けたプローブを指紋構造にあて,主軸感度約0.33mV/mN/V,他軸感度5%以下で3軸の力覚検知を実現することができた。また,指紋構造をもちいて滑り検出の実験を行い,滑り出し初期の信号に相当する約300Hzの急峻な信号出力を確認することができた。触覚における指紋の役割と同等な構造を持つ本研究の触覚イメージャーを用いることで,人の指先が有する3方向の触覚(力覚)機能と滑り覚検知能を実現できる見通しが得られた。本年度は,引き続き,人間の高感度かつ高機能な皮膚触覚で重要とされる「指紋構造」に相当する微細構造をセンサデバイス上に実現し,その機能と性能の検証を行った。指紋構造としては,昨年度に開発したシリコン基板裏面の加工を利用する方法に代えて,直径480μm,高さ190μmのSU-8感光樹脂構造体を利用している。本構造では,単結晶シリコンに代えてより柔軟かつ摩擦特性に優れたエポキシ系樹脂を用いる事により,センサ表面に平行な成分の入力(X,Y軸入力)をより確実に捉えられるようになった.センサ表面に垂直な方向(Z軸)の加重分布より,対象の表面形状と垂直抗力を計測しながら,柔軟な指紋構造によって水平力を同時に計測することで,対象表面の動摩擦係数の計測が可能となった、また,指紋構造によって表面の滑り出し検知が可能であることから,最大静止摩擦力の算出が可能となった。静止摩擦係数と動摩擦係数の比から対象物の物性,表面状態を推定可能であり,本センサの複合的な触覚検知能力を用いて物体判別を行うことが徐々に可能となりつつある。また,新たな触覚の検知能力の集積に向けては,冷温検知要素のデバイス実現について最適な手法の選定と測定原理の確立を行っている。本年度においては,冷温検知に向けたデバイス要素の設計について完了した。次年度に向けて,その実現と性能評価を実施してゆく。本年度は,接触対象の表面温度特性計測要素の確立と,その機能を集積化したデバイス実現,ならびに,これまで実現した各種計測要素機能の統合による集積型シリコン触覚イメージセンサの形成を行った。本触覚センサデベイスは,シリコン半導体集積回路技術を用いた機能集積型デバイスであり,シリコンで形成できる様々なセンサ機能を微小空間内に集積化して,従来のセンサにはない,新しい触覚検知機能を実現している。本年度の研究により,触覚センサの画素回路内に温度センサ回路を集積し,本センサの構造的特徴である指紋構造体を熱伝達媒体として利用しながら,接触対象物の表面温度特性を計測することに成功した。本機能を用いることで,測定対象の物性がより明確に区別可能となり,対象の材質や性質をより高精度に判別することが可能となった。本年度は,これまでに実現された各種要素の統合化による機能集積型シリコン触覚イメージセンサを実現した。これまで開発を進めてきた「指紋構造」を一層改良し,より簡便な操作で触覚計測が可能となる新しい指紋構造の形成に成功した。

昨年度に開発した「3軸力覚」,「分布型振動覚」に加えて,本年度新たに開発した「表面温度特性」の計測機能を高密度に集積化して,人の指先における「触感覚」を人工的に実現する人工皮膚型触覚イメージセンサを製作した。基本的な機能検証の結果,十分な性能を発揮していることすでに確認されており,次年度において,センサの詳細な性能評価試験と,新しいセンサ応用に向けた実証実験を進めてゆく。1.各種計測要素機能を統合化したシリコン触覚イメージセンサの評価と応用:本研究では,「指紋構造」,「3軸力覚」,「分布型振動覚」,「熱伝導率測定」の各センシング機能を一つの触覚センサ上で融合したデバイスを実現している。この統合的な触覚機能を有する新しいセンサの性能と触覚センシング機能の動作について評価を進め,各種の応用にむけた計測レンジの抽出デバイス設計技術の確立を目指して研究を実施した。触覚センサ上にマイクロヒータと温度センサ,磁気センサ,力覚センサの集積化実現に成功し,各種金属と木材等の材料判別を行うだけの十分な熱伝導率差を検出できることを実証した。また,新しい画素構造の提案によって,微小な変位の差分から対象物の固さ計測を行えるセンサ構造を実現し,150ミクロンの領域でShore A固さ2299までの固さ判別に成功した。2.医療器具への実装技術の開発:医学部における内視鏡手術グループとの将来的な連携を想定し,医療器具へのセンサ搭載に必要なデバイス実装技術を構築した。実際の適用に必要なセンサ性能の確認と,その基本特性の確認を行うことができた。今後,センサデバイスの小型化技術が進展すると期待できるうえに,実装技術分野のさらなる発展が見込まれることから,これまで適用されなかった新しい医療器具の内部でセンサを活用できる可能性が示された。集積化触覚センサにおける各種センシング要素の研究は順調な成果を上げており,当初の目標を十分クリアするだけの高い性能を実現できている。本研究が最終的に目指している「局所高精細触覚イメージング」の実現に向けたデバイスの完成も目前であり,最終年度にその評価を実施できる見通しである。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,ほぼ当初の計画通り順調に進展しており,特に研究計画を変更する必要はない。
老化促進モデルマウス(SAM)の痴呆行動に及ぼす神経ペプチド(NPY)の分子生物学的研究

1.マウスの摂食.学習行動に対する神経ペプチドの作用全くの無麻酔下での摂食及び学習行動の評価系は、前年度に確立し、報告した。ペプチドに関しては1)Panrreatic Polypegtide(PP)ファミリ-ペプチドと称されるPP,Neuropeptide Y(NPY)。Peptide YY(PYY)の摂食・学習行動に及ぼす影響は、fragmentを用いた実験を含め終了した。PYYが最強の摂食促進物質であり、NPYの作用は学習行動(保持)にむしろ強く、おそらくは受容体レベルでの作用の多面性が考えられた。2.神経ペプチドの佑用機構.特に受容体1)PPファミリ-ペプチド脳内PYY受容体の解析を、その可溶化やリセプタ-ファミリ-としての存在を明らかにした。2)SAMマウスにおける受容体異常に関しては、特にPYY受容体に関して検討中であるが、現在までのところ明確な異常を見出していない。1.無麻酔下でのマウス脳室内投与システムの完成マウスの研究.特に脳室内ペプチド等を注入し、食行動・学習行動や代謝・内分泌系への影響を観察する場合、ほとんどが麻酔剤を使用したり、実験直前にカニュ-レを脳室内刺入するやり方であった。我々はこれらの点を改良し、細いカニュ-レを慢性的に第四脳室内に留置し、任意に脳室内に投与しうるシステムを確立した。この操作は、マウスの運動能力や学習行動に影響を与えず、更にスコポラミンに対する反応性が、従来の麻酔剤使用の場合より低容量側にシフトすることなど、極めて有用であることを報告した。2.マウスの学習行動及び食行動評価モデルの確立神経ペプチドの多面性、特にNPYの作用を考慮する際には、学習行動と食行動の両者を検討する必要がある。我々はマウスの学習行動をpassive avvidance water mageなどを改良して用い、同時に(連続して)食行動を評価するシステムを採用し、VPT作用のおそらくは受容体レベルでの多面性を報告した。3.PPファミリ-ペプチド脳内受容体の解析ホ乳類の脳内にPTY受容体が広く存在し、分子量50kDaの蛋白質であり、G蛋白と連関していること、更にNPT受容体と同一分子サイズを有する蛋白であり、NPY、PYYが脳内の共通の受容体(複数)を介し、作用を営む可能性を報告した。現在SAMマウスをはじめ、各種病態モデル動物を用いて、PPファミリ-ペプチド受容体の病態上の意義に関し、検討中である。
水の滞留時間に着目した高山域の雪氷融解に伴う水資源涵養過程の解明

中高緯度の高山地域では,水資源涵養に対して雪氷融解水の果たす役割が重要である.しかしながら,高山地域における雪氷融解水がどのように水資源涵養に寄与しているかを定量的に解明した研究はほとんどない.そこで本研究は,乗鞍岳山頂流域を対象とし,雪渓後退速度の直接的計測,トレーサー法による湧水滞留時間の推定と湧水に対する融雪水の寄与率算出を高時間精度で行うことで雪氷融解に伴う水資源涵養機構を明らかにする.国内最大級の積雪量を有する当該地域における研究成果は,持続的水資源利用の政策決定に幅広く寄与できるだけでなく,下流地域における洪水発生予測・被害低減という防災の面にも波及効果をもたらすと期待される.中高緯度の高山地域では,水資源涵養に対して雪氷融解水の果たす役割が重要である.しかしながら,高山地域における雪氷融解水がどのように水資源涵養に寄与しているかを定量的に解明した研究はほとんどない.そこで本研究は,乗鞍岳山頂流域を対象とし,雪渓後退速度の直接的計測,トレーサー法による湧水滞留時間の推定と湧水に対する融雪水の寄与率算出を高時間精度で行うことで雪氷融解に伴う水資源涵養機構を明らかにする.国内最大級の積雪量を有する当該地域における研究成果は,持続的水資源利用の政策決定に幅広く寄与できるだけでなく,下流地域における洪水発生予測・被害低減という防災の面にも波及効果をもたらすと期待される.
タキソ-ルの不斉全合成

新規抗癌剤として極めて有望なタキソ-ル(7)の不斉全合成を目的として検討を行い、そのために必要なA,C環フラグメント3,6を各々光学活性体として合成することに成功した。すなわち、A環フラグメント3についてはエノールシリルエーテル2のSharpless不斉ジヒドロキシル化反応を鍵として合成した。一方、C環フラグメント6については文献既知の光学活性な4(98%ee)を原料として、シクロプロピルケトン5を経て得ることが出来た。いづれのフラグメントについても大量合成が可能であり、今後カップリング及び環化反応について詳細な検討を加える。
ＩＲＦ発話連鎖構造分析を言語活動の評価に用いた教師の授業力形成に関する実証的研究

我が国の授業において言語活動の充実が求められている。しかし、多くの教師は言語活動の充実を質的に評価できない現状にある。そこで、本研究は初任者と熟達者がIRF三項発話連鎖構造分析の手法を用い、言語活動を質的に評価する能力を向上させながら、授業力形成のいかなる知見を省察できるのか実証した。特に、熟達者が連鎖機能を高め対話の質を向上させていく過程を省察できた。本研究は、小学校初任教師の理科授業を抽出し、熟達教師の理科授業と比較しながら、その実態と変容をIRF三項発話連鎖構造分析に基づき分析した。「教師による働きかけ」のカテゴリーにおいて、初任教師の授業は1時間あたりの全発話数は学期が進むにつれ減少し指示も減少した。しかし、熟達教師に比べて説明が多く推論の根拠を問うメタプロセス誘発がほとんど無かった。これに対し熟達教師は、メタプロセス誘発につなげるために選択誘発を用いるなど、子どもに多様な表現を引き出す方略を駆使していることを実証した。初任教師は理科授業において指示を減少させられるが、子どもの考えを深めるような「教師による働きかけ」に課題があることが示唆された。では、熟達教師はなぜ言語活動から対話を生成し授業力を発揮できるのか。例えば、選択誘発に着目すると、初任教師は、これを単発で用いるのに対し、熟達教師は、これをプロセス誘発やメタプロセス誘発につなげるために用いていることが明らかとなった。熟達教師は、「教師による働きかけ」を構造的に行うことで教室の対話を創造できることが明らかとなったのである。次に、「フィードバック」のカテゴリーでは、初任教師の認可の割合は熟達教師に比べて少なく、さらに初任教師の復唱は熟達教師の復唱と量的には変わらないものの、メタプロセス誘発のような「教師による働きかけ」につなげる復唱を行うことができなかったのである。つまり、熟達教師は、復唱を次の「教師による働きかけ」につなぐことを意図し言語活動を対話として成立させていたのである。初任教師は、復唱を指示や説明・情報提示につなげることが多かったのである。本研究によって、理科授業者が言語活動の連鎖機能を高める構造的な方略を用い授業力を変容させていくことが実証できた。本研究はIRF発話連鎖構造分析の手法を用いて教師同士が理科授業の言語活動を質的に評価し合うことがその後の授業改善等にいかに結びつくのかを明らかにすることである。そこで、第一に教師のコミュニティを創り、IRF発話連鎖構造分析を教師に理解させ、コミュニティの中で授業を分析させる。第二に分析結果から授業を省察し授業改善の知見を明らかにする。第三に改善された授業の実際を明らかにする。第四に、授業改善による子どもの学びの実態を明らかにする。平成24年度は、第一の過程および第二の過程の研究をすすめ、理科教育学研究に掲載し日本理科教育学会関東支部大会で発表することができた。IRF三項発話連鎖構造分析を用い教師同士が言語活動の質的分析に携わることで、その後の言語活動がいかに変容するのか実際に行われる理科授業を通して明らかにした。ウェンガー(2002)が「同じような状況にある」同僚性の高いコミュニティが教師の学習にとって重要であると指摘するように、本研究でも同僚性から生み出される知見に価値がある。そこで、本研究は、今後、知を創出するコミュニティの運用を重点化する。今後は、コミュニティでIRF発話連鎖構造分析の手法を用いて教師の評価能力の向上を図りながら言語活動を省察させる。研究代表者は、省察から生起した知識・信念を明らかにし、再び行われる授業を検証する。このことを繰り返し言語活動を充実させるための教師の学習と授業力獲得の過程を明らかにすることである。授業実施およびその分析において年度計画を達成することができず残額が発生した。これを踏まえて、平成25年度当初には授業実施およびその分析を実施していく。平成25年度研究費として授業分析機器一式、研究発表に関わる旅費。資料収集に関わる旅費、授業分析に関わるアルバイト代が必要となる。
異常輸送現象の解明とプロセス強化への応用

異常輸送は熱、物質が通常の拡散速度に比べて遙かに高速で輸送される現象であり、非平衡系プロセスにしばしば現れる。本研究では、物質の異常輸送現象に及ぼす時空間摂動の効果に着目し、この現象の解明と化学プロセスへの応用を試みた。テイラー渦流とタービン翼を用いた撹拌槽内の層流場における異常輸送現象を詳細に調べた結果、流れ場の組織構造と定常性が、異常輸送にとって重要な因子であることがわかった。時空間の摂動が流れ場の組織構造と共鳴するような摂動周期であれば、構造は安定化し、異常輸送が抑制される。一方、組織構造、対称性、定常性を破るような摂動を与えることで、異常輸送が促進されることがわかった。この異常輸送促進機構を応用した中空糸膜を用いた膜分離プロセスを提案した。この新規な膜分離プロセスは、耐ファウリング性能に優れ、従来プロセスよりも高透水性、高阻止率をもつことがわかった。異常輸送に及ぼす摂動の効果について、空間的摂動についてはテイラー渦流装置を用い、時間的摂動についてはタービン翼を用いて検討を行った。まず空間的な摂動として内円筒にリング状のリブを設置して、物質輸送がどのように変化するかを調べた。リブの設置により、流体密度に比べ密度が非常に小さく浮力の影響を受ける気泡流においても、渦が安定化し、さらに、リブが障壁となることで、異常輸送が抑制されることが明らかになった。温度による空間摂動では、下部を加熱し、上部を冷却して軸方向に温度を変化させた場合、流体の浮力の効果で、渦運動が不安定化し、異常輸送が大きく促進されることを見出した。一方、上部を加熱し、下部を冷却した場合は渦構造が安定化することで、異常輸送が抑制されることがわかった。つぎに、撹拌槽の混合において、タービン翼の羽根枚数を変化させることおよび、槽内の温度を時間的に変化させることで、異常輸送における時間的な摂動効果を調べた。タービン翼の枚数により摂動の周期を変化させたところ、異常輸送量よりもドーナツ状の孤立混合領域の構造に違いが現れた。また、槽内の温度を時間的に上昇させると、ドーナツ状の孤立混合領域も不安定化し、異常輸送が大幅に促進することを見出し、この場合、タービン翼の枚数により摂動周期が変化することで、異常輸送の促進効果に違いが現れることも見出した。さらに、撹拌翼の軸を傾斜させることで、ドーナツ状の孤立混合領域の循環渦構造の対称性を破ることで、異常輸送を促進し、迅速に混合が行えることも見出した。これらの研究成果により、異常輸送の促進には、循環流の時空間的対称性を以下に破るかが重要であることがわかり、この知見を基に、新規な撹拌翼の設計・製作を行った。また、中空糸膜を用いた膜分離において、循環渦の非定常性を付与することで、ファウリングを抑制し、透過性能と阻止率の高い膜分離装置を提案した。テイラー渦流反応装置を用い、蛍光染料をトレーサーとした拡散実験を行った。この拡散現象を1次元拡散モデルで表し、モデル中の有効拡散係数により、実験結果を評価した。実験における初期拡散過程で算出した有効拡散係数を用いて、拡散過程をシミュレーションを行ったところ、シミュレーションで得られた結果に比べ、実際の物質輸送は、きわめて迅速に起こることが明らかになった。このことにより循環流が渦セル構造を持つ流動パターンにおいて、物質輸送が高速化する異常輸送現象を確認した。次に、テイラー渦流に類似の循環流パターンをもつタービン翼および、大型翼を用いた混合・粒子分散実験を行った。撹拌翼の回転による周期的摂動が物質輸送性能に大きく関わること、撹拌翼の通過による周期摂動に加え、温度場を非定常に変化させることで物質輸送が飛躍的に促進することを明らかにした。テイラー渦流反応装置を用いた実験では、時間的な摂動として圧力振動など脈動の付加、空間的な摂動として内円筒にリブの設置および、軸方向に温度の変化を付加することで、物質輸送がどのように促進されるかを現在調査している。数理モデルについては、前述の1次元拡散モデルに加え、2次元ハミルトン力学系のモデルによるシミュレーションについて検討中である。さらに、粒子運動挙動を実験的に解析し、この解析データに基づき、確率論をベースにしたネットワーク型のモデルの構築にも取り組んでいる。平成24年度の計画であったテイラー渦流反応装置を用いたデンプンの連続加水分解プロセスについて、反応プロセスを提案し、現有装置の改良、測定系の整備を完了し、実験を行った。

この結果、内円筒を回転させない通常の管型反応器に比べ、還元糖の収率が2倍程度向上すること、デンプン量を増加させた高濃度の懸濁液系でもプロセスを安定的に運転できることを明らかにした。数値シミュレーションによる外部ノイズ(摂動)が異常輸送に及ぼす効果については、異常輸送を促進させる最適な外部ノイズの与え方の決定までには至っていないが、テイラー渦流装置および、撹拌槽による実験で、異常輸送の促進について多くの知見が得られた。これらの知見をもとに高効率撹拌のための撹拌翼の形状や撹拌操作の探査も進めている。さらに、平成24年度開始予定であった、テイラー渦流装置を用いたデンプンの酵素加水分解反応の実験、空間的変動操作を組み入れた撹拌装置による乳化重合反応の実験も開始しており、一部成果も出ている。以上を鑑み、研究はおおむね順調に進展していると判断する。数値シミュレーションによる外部ノイズ(摂動)が異常輸送に及ぼす効果については、異常輸送を促進させる最適な外部ノイズの与え方の探査を引き続き行う。また、確率論をベースにしたネットワークモデルを始め、数理学的モデルの構築を進める。テイラー渦流反応装置を用いた実験では、脈動流の付加、空間的温度変動の付加により、物質輸送がどのように影響されるのかをさらに詳細に調査する。また、デンプンの加水分解反応においても、脈動流の付加、空間的温度変動の付加により、反応性能の向上が達成できるかを検証する。さらに、これまで得た知見をもとにして、新規な撹拌翼の開発に挑戦する。テイラー渦流装置、撹拌槽を用いた実験のための試薬類、ガラス器具類などの物品費:700千円(50万円以上の備品なし)ポーランドで開催のEuropean Cinference on Mixing、化学工学会秋季大会および、年会の参加のための旅費等:500千円論文校閲、論文投稿料:100千円
事故・不祥事を未然に防止できる組織-高信頼性組織の条件に関する調査研究-

近年の日本企業において多発している事故や不祥事を,高信頼性組織(High Reliability Organization:HRO)の観点から調査・研究することを目的に行われた。ICT企業,コメディカル分野,製造業のサプライチェーンを対象に,その信頼性の源泉・条件について,インタビュー調査やアンケート調査を通して明らかにするとともに,今後の高信頼性組織のあり方について検討した。本研究プロジェクトは、近年の日本企業において多発している事故や不祥事を、高信頼性組織(High Reliability Organization:HRO)の観点から調査研究することを目的としてスタートした。その上で、平成20年度は、(1)既存のHRO研究の整理・分析、(2)参加研究者間でインタビュー調査、アンケート調査、およびフィールドワークの手法の統一、(3)対象企業との予備的なミーティングの3点についての研究計画を構築した。上述の研究計画の成果としては次の通りである。(1)の既存研究の整理分析については、HRO研究はWeick and Sutcliffe(2001)の著作以来、数多くの調査研究論文や書籍などが発刊されている。また、HROをベースとし、発展させた概念も出現している。そのため本研究プロジェクトでは、さまざまな文献を読み解くとともに、とりわけ重要な研究に関しては翻訳を行った。なぜなら、本研究プロジェクトは、対象企業の協力が不可欠であり、彼/彼女らに研究の全体像を理解してもらう必要があるためである。なお、翻訳された書籍は、現在、翻訳権などの交渉途上であり、締結が完了した後、翻訳書が発刊される予定となっている。次に、(2)についてであるが、平成20年度中にインタビュー調査についてはすでに実施されており、各社担当者と数度の聞き取りを行っている。また、アンケート調査についても部分的ではあるが作成・実施されており、今後、さらに精緻化して本格的に用いる予定となっている。フィールドワークについては、平成21年度で実行する予定である。最後に(3)についてであるが、平成20年度中は、対象企業と1ヶ月から2ヶ月に1度程度の定期ミーティングを開催した。なお、このミーティングにより、平成21年度以降の調査計画について基本的な了解を得ることができている状況となっている。本研究プロジェクトは、近年の日本企業において多発している事故や不祥事を、高信頼性組織(High Reliability Organization : HRO)の観点から明らかにすることを目的としてスタートした。その上で平成21年度は、(1)既存のHRO研究の整理・分析、(2)対象企業へのインタビュー調査およびアンケート調査の2点について計画・実施した。(1)については、これまでのHRO研究の主要文献について各メンバーで整理・分析するとともに、今後の研究プロジェクトにおいて重要な文献として考えるRoe and Schulman(2008)の"High Reliability Management : Operating on the Edge"について翻訳を行った。また、(2)については、平成20年度に続き、各社担当者に対し数度のインタビュー調査を行うとともに、昨年度作成した質問項目を用いてアンケート調査を行った。このアンケート調査は、職場状況とオペレーションの信頼性にはどのような関連が見られるかを明らかにするために行われ、(1)看護師等のコメディカル(58質問項目)、(2)製造業のサプライチェーン従事者(82質問項目)を対象にして実施された。このアンケート調査については、現在分析中であるため、この成果については平成22年度の成果報告に掲載される予定である。本研究プロジェクトは,近年の日本企業において多発している事故や不祥事を高信頼性組織(High Reliability Organization:HRO)の観点から明らかにすることを目的としてスタートした。最終年度である平成22年度は,(1)最新のHRO研究の整理・分析,(2)対象企業へのインタビュー調査およびアンケート調査の分析と成果発表の2点について計画・実施した。研究計画の成果としては次の通りである。(1)については,海外の最新のHRO研究が特集されたHuman Relations(2009)の掲載論文7本をプロジェクトメンバーで翻訳した。HRO研究萌芽の契機となったノーマルアクシデント理論にまつわる論争や,HRO研究の第一人者であるSutcliffeが新たに展開させた理論等について知見を得ることができ,また,それらについて議論した。(2)については,これまでに行ってきた2つの調査を分析し,まとめることができた。1つめは,情報通信大手企業の協力を得て行った「ストーリーテリングと組織のリアリティ」についての研究で,情報インフラを保守するという高信頼性が求められる組織において,人々の語りであるストーリーテリングによって,それがどのように構築され,また高められていくのかを明らかにした。この研究成果は,2010年6月に行われた経営情報学会春季全国大会にて報告を行った。HRO研究にストーリーテリングの視点を導入した研究はこれまでになく,独創的な研究を行うことができた。そして2つめに,職場状況とオペレーションの信頼性の関連を調査するために行われた(1)看護師等のコメディカル(58質問項目),(2)製造業のサプライチェーン従事者(82質問項目)のアンケート結果をまとめた。両者において,職場状況の様々な要素が実際のオペレーションの信頼性に大きく影響することが明らかにされたが,特に人命を扱うコメディカルにおいては,オペレーションの信頼性が非常に重要視されていることがわかった。
蒸気泡及び液滴の微細化現象における固液接触の増強

プール及び液滴衝突沸騰系で発生する気泡及び液滴の飛散現象(微細化現象)は以前からその存在があきらかにされてはいたが、両沸騰系での微細化特性のメカニズムについて、その類似点と相違点が評価され、両沸騰系を通して、ある統一的なメカニズムとして把握されるまでには至っていない。そこで本研究は平成7年度において、主として両沸騰系の微細化沸騰時について、固液接触頻度、沸騰特性曲線、蒸気泡の成長から離脱・消滅までの体積変化及び液滴の飛散の激しさの度合いを定量し、両沸騰系の微細化のメカニズムを統一的に把握し、微細化沸騰が高熱負荷除去に寄与できることを以下の結論を得、明らかにした。1.プール及び液滴両沸騰系において、18021°Cの加熱面温度は微細化を発生させるに必要なしきい値温度であり両沸騰系でほぼ同一の温度範囲を示す。2.プール及び液滴沸騰系において、固液接触頻度の増大とともに熱流束は増大する。3.プール沸騰系の気泡の微細化は系の圧力状態下にある飽和蒸気泡が瞬時に凝縮・消滅する現象であって、凝縮後に残る微小気泡は熱的にも力学的にも安定化した状態となった浮遊気泡である。4.液滴の微細化はサブク-ル状態下での間欠的固液接触による瞬時の微小気泡の発生とその個々の気泡の液滴中への貫通によってもたらされる液滴表面からの液粒子のひきずり飛散である。平成8年度は溶融液の瞬時微細化凝固機構との関連性をも把握するため、液、液沸騰系での熱伝達特性を調べた。その結果、溶融液は微細化はするものの、前年度で得た所定の接触熱面温度とサブク-ル度が確保されていなかったために高い熱流束を得ることはできなかった。このことから、固液接触のみならず液・液接触においても高い熱流束の得られる微細化現象の発生には所定の接触熱面温度とサブク-ル度がしきい値となっていることが判明した。プール及び液滴衝突沸騰系で発生する気泡及び液滴の飛散現象(微細化沸騰現象)は以前からその存在が明らかにされていたが,通常のバーンアウト発生以後の高熱流束域で発生するため,特異な現象として見過ごされてきた.しかし将来の核融合炉におけるブランケットやダイバータ板の冷却に関しては,より高い熱伝導率を有する冷却法が必要であり,これらの冷却に高熱負荷除去法が定常的に可能なこの微細化沸騰を応用させようと注目されるようになった.しかしその存在と微細化特性に関する研究がいろいろな角度から開始されてはいるものの,両沸騰系での微細化特性のメカニズムについて,その類似性と相違点が評価され,両沸騰系を通して,ある統一的なメカニズムとして把握されるまでには至っていないのが現状である.そこで本研究は両沸騰系の微細化沸騰時について,固液接触頻度,沸騰特性曲線,蒸気泡の成長から離脱・消滅までの体積変化及び液滴の飛散の激しさの度合いを定量し,両沸騰系の微細化のメカニズムを統一的に把握し,微細化沸騰が高熱負荷除去に寄与できることを以下の結論を得,明らかにしたものである.1.プール及び液滴両沸騰系において,180210°Cの加熱面温度は微細化を発生させるに必要なしきい値温度であり両沸騰系でほぼ同一の温度範囲を示す.2.プール及び液滴沸騰系において,固液接触頻度の増大とともに熱流束は増大する.

3.プール沸騰系の気泡の微細化は系の圧力状態下にある飽和蒸気泡が瞬時に凝縮・消滅する現象であって,凝縮後に残る微小気泡は熱的にも力学的にも安定化した状態となった浮遊気泡である.4.液滴の微細化はサブク-ル状態下での間欠的固液接触による瞬時の微小気泡の発生とその個々の気泡の液滴中への貫通によってもたらされる液滴表面からの液粒子の引きずり飛散である.平成7年度において,プール沸騰系で現れる微細化と衝突液滴沸騰系で現れる液滴の微細化が同一のメカニズムのもとで発生することが明らかになったため,蒸気爆発の分野で関心の高い液・液沸騰系での微細化機構との関連性をも把握する必要から,平成8年度は液・液接触過程の可視化とそこで熱伝達特性の定量化を行い,固液接触の増強と急冷能力との関連性を明らかにし,3つの異なる相変化場での微細化のメカニズムを統一的に把握した.液・液直接接触沸騰に関する研究を大別すると,一つは蒸気爆発の機構解明の基礎研究として進められているものであり,他の蒸気発生を主目的とした高い伝熱性能を有する熱交換器の開発研究である.いずれの研究においても,激しい沸騰現象を伴う場合の現象の定量的かつミクロ的把握には一般に非定常実験が多く採用されている.即ち,異なる2液の一方の低温融体伝熱面上に高温融滴を落下させる沸騰系やその逆の沸騰系が採用されている.しかしこれらの系で報告される伝熱特性は,温度の初期情報に基づいて評価されるか,あるいは時間平均値として評価せざるを得ず,マクロ的な把握に終わっている.そこで本研究では低融点合金を加熱された銅製の熱伝導体を介して溶融させ,水で満たされたプール内で液・液直接接触沸騰を定常状態で実現させ,沸騰特性曲線を得,この沸騰系の微細化特性を固液接触でのそれと比較した.結果としては,溶融金属と水との激しい相互作用は認められ,微細化現象が生じていることが判明したが,熱流束としては1MW/m^2以下の低い値を示し,サブク-ル水中(=80°C)へ伝達されるとした時の熱伝達率は約(15)x10^3W/m^2K程度に過ぎなかった.結局ここでは前年度で得た所定の接触熱面温度とサブク-ル度が確保されていなかったからであり,このことから,固液接触のみならず液・液接触においても高い熱流束の得られる微細化現象の発生には所定の接触熱面温度とサブク-ル度がしきい値となっていることが判明した.
水溶性バイオアクティブガラスを配合したホワイトスポット治療用コーティング材の開発

現在,ホワイトスポットの再石灰化に最も効果的であると報告されているのは,フッ化物の適用である.本研究では,フッ化物イオンだけでなく,歯質構成成分であるリンやカルシウムイオン等を放出し,エナメル質再石灰化に最適な新規水溶性バイオアクティブガラスを開発することを目的とした.ICP測定結果から,ガラス粉歯質構成成分であるリンやカルシウムイオンを水中に放出する水溶性バイオアクティブガラスの作製が確認でき,再石灰化に最適な中性pHで各イオンを放出できることが示された.近年,MIの概念の普及に伴いホワイトスポットに対する再石灰化処置が検討されているが,現状最も効果的な処置であるフッ化物の歯面適応ではホワイトスポット深部にまで充分に再石灰化させることは困難である。そこで本研究の目的は,1)水溶性バイオアクティブガラスを配合した,2)マルチイオン放出性コーティング材料を新たに開発し,ホワイトスポットに対する新規処置手段を確立することにある。今年度は,以下の2点について研究を行った。1)水溶性バイオアクティブガラスの開発ガラス原料を混合・焼成することで水溶性バイオアクティブガラスを作製した。このガラスが水に溶解することを確認し,さらに溶解スピードを制御することも可能となった。また水中にリン・カルシウム・フッ素等のホワイトスポットの再石灰化に重要なイオンも放出されることをICP測定により確認した。現段階ではガラスの粉砕に時間がかかっているため,より効率的な粉砕条件の検討を進め,コーティング材料に配合する場合に最適なガラス粒径の検討を進めていく予定である。2)マルチイオン放出性コーティング材料の配合検討水溶性バイオアクティブガラスを配合したコーティング材料を試作し,JIS T6611に準じて歯面への接着性を評価した結果,接着耐久性を充分に有することが確認された。しかしながら,コーティング材料の長期保存性については未確認であるため,今後は保存性と接着性を両立し得るコーティング材料の開発を行う予定である。平成27年度では,新規水溶性バイオアクティブガラスの水溶解性やイオン放出性に問題ないことが確認でき,マルチイオン放出性コーティング材料の歯質接着耐久性を評価することができたため。現在,ホワイトスポットの再石灰化に最も効果的であると報告されているのは,フッ化物の適用である.本研究では,フッ化物イオンだけでなく,歯質構成成分であるリンやカルシウムイオン等を放出し,エナメル質再石灰化に最適な新規水溶性バイオアクティブガラスを開発することを目的とした.ICP測定結果から,ガラス粉歯質構成成分であるリンやカルシウムイオンを水中に放出する水溶性バイオアクティブガラスの作製が確認でき,再石灰化に最適な中性pHで各イオンを放出できることが示された.近年,MI(Minimal Intervention)の概念の普及に伴いホワイトスポットに対する再石灰化処置が検討されているが,現状最も効果的であるフッ化物の適用適応ではホワイトスポット深部にまで充分に再石灰化させることは困難である。そこで今年度は,以下の2点について研究を進めた。1)水溶性バイオアクティブガラスの開発昨年度に引き続きガラスの粉砕条件について検討を進めた結果,数種類の異なる粒径のミル玉をボールミルに入れて粉砕することで,メジアン径が数マイクロメートル程度の粒度をもったガラス粉を効率的に得られることを確認した。しかしながら,ガラス粉末を回収する際に空気中の湿度の影響を受けて吸湿してガラス粉末同士が凝集してしまうため,ガラス粉末の回収方法についてはまだ検討の余地が残る。2)マルチイオン放出性コーティング材料の配合検討粉砕した水溶性バイオアクティブガラスを配合したコーティング材料を試作しICP測定を行った結果,リン・カルシウム・フッ素等ホワイトスポットの再石灰化に重要な各イオンが水中に放出されることが確認できたが,JIS T6611に準じて歯面への接着性を評価したところ,5°Cー55°C水中浸漬サーマルサイクル試験後の接着耐久性が低下することを確認した。ホワイトスポット再石灰化に最適なマルチイオン放出性コーティング材料の開発を引き続き進め,以下に示した評価を行う。1)より効率的なガラス粉砕条件の検討を進め,粒径の異なるガラスを用いた水中への経時的なイオン徐放量の制御方法について検討する。2)コーティング材料の配合検討を行い,長期保存性・接着耐久性の評価をJIS T6611に準じて評価する。3)牛歯へコーティング材料を塗布して歯質の脱灰抑制評価・再石灰化評価を行うことで,コーティング材料の有用性について検証を行う。さらに口腔粘膜上皮細胞を用いた細胞毒性試験により生体安全性の検証も同時に進めていく。歯科材料学今年度の研究を効率的に推進したことに伴い,予算内で達成できたため。平成28年度請求額と合わせ,次年度に計画しているマルチイオン放出性コーティング材料開発の研究遂行に使用する予定である。
転移性肺腫瘍に対する活性化自己γδT細胞による合併免疫療法の臨床的研究

結腸・直腸癌の肺転移は手術切除によって根治の可能性があるが、術後再発率は高く、難治性である。肺転移完全切除例の術後に自己リンパ球(γδT細胞分画)を採取、体外で培養活性化させ、抗癌作用を高めた後に自己の体内に戻す免疫療法を行った。本治療は安全に遂行することができた。ヒストリカルコントロール群と比較し、生存率・無再発生存率に有意差は無かった。研究の目的:結腸・直腸癌肺転移は治療困難な病態であるが、肺転移切除の術後成績を向上させるため、手術例例における免疫細胞(活性化自己γδT細胞)治療の安全性と有効性をヒストリカル・コントロール群と比較検討し、評価する。方法:結腸・直腸癌転移性肺腫瘍に対して外科治療がおこなわれた症例に対して、術後合併療法として患者自己Tリンパ球γδ分画(γδ-T細胞)を体外で培養増殖活性化させ、これを体内に戻す治療を行なう。γδ-T細胞の抗腫瘍効果によって術後転移性肺腫瘍の再発率の低減を期待するものである。研究薬:活性化自己γδT細胞懸濁液。1回投与量細胞数10^9(以上)を点滴静注する。対象:結腸・直腸癌肺転移切除患者、研究治療に同意されたもの。施設内倫理委員会で本研究は承認された。研究の種類・デザイン:単群オープン臨床研究研究のアウトライン:同意→適格性の確認→登録→細胞採取および治療用細胞培養→→活性化自己γδT細胞投与(1週間隔で8回)→後観察被験者の試験参加予定期間:約2年間・治療前(同意説明事前γδT細胞検査登録):24週間・治療期間(γδT細胞8回投与):10週間・後観察期間(治療終了後後観察終了):22ヶ月間評価項目有効性:[主要評価項目]再発率[副次的評価項目]無再発生存期間、全生存期間、生存率、腫瘍マーカー、免疫学的反応性安全性:有害事象の種類と程度、発現時期、発現頻度、発現期間、発現率など現在まで4名の患者を登録、本治験を施行したが特に有害事象は認められなかった。目的:結腸・直腸癌肺転移切除の術後成績を向上させるため、術後に活性化自己γδT細胞による免疫細胞治療を行い、安全性と有効性をヒストリカル・コントロール群と比較検討し、評価する。方法:結腸・直腸癌転移性肺腫瘍を肉眼的完全切除した症例に対して、術後に患者自己Tリンパ球γδ分画(γδ-T細胞)を体外で培養増殖活性化させ、これを体内に戻す治療を行なう。施設内倫理委員会の承認はすでに得られている。研究の種類・デザイン:単群オープン臨床研究研究のアウトライン:同意→適格性の確認→登録→細胞採取および治療用細胞培養→→活性化自己γδT細胞投与(1週間隔で8回)→後観察被験者の試験参加予定期間:約2年間・治療前(同意説明事前γδT細胞検査登録):24週間・治療期間(γδT細胞8回投与):10週間・後観察期間(治療終了後後観察終了):22ヶ月間評価項目有効性:[主要評価項目]再発率[副次的評価項目]無再発生存期間、全生存期間、生存率、腫瘍マーカー、免疫学的反応性_安全性:有害事象の種類と程度、発現時期、発現頻度、発現期間、発現率など現在までの結果:現在まで13名の患者を登録し、11名でγδT細胞の増殖を認めたため本治験を施行した。(年齢52歳80歳、男性4名、女性7名)この11例において、γδT細胞投与中および観察期間中特に有害事象は認められなかった。11例中10例生存中、4例は無再発生存中である。【目的】結腸・直腸癌肺転移切除の術後補助療法として活性化自己Tリンパ球γδ分画(γδT)による免疫細胞治療を行い、安全性と効果について検討した。【方法】前向き臨床介入研究(UMINOOOOOO854)登録済。結腸・直腸癌転移性肺腫瘍を肉眼的完全切除した症例に対して術後に患者自己γδTを体外で培養増殖活性化させ、1週間毎に計8回、細胞数毎回109個を目標に投与した。投与後は生命予後について経過観察を行った。今年度は最終年度に相当する。【結果】登録された13例中、11例でγδTの増殖が認められたため、自己γδT体外培養活性化後投与を施行した。年齢分布は52歳80歳、性別は男性4名、女性7名であった。

施行例における培養前末梢血γδT分画は0.8-3.9%(中央値1.45%)、培養後は64.0-97.6%(中央値91.7%)、増殖率13608256倍(中央値2264倍)であった。登録後観察期間381200日(中央値523日)。8例でγδを8回投与完遂。3例は投与中再発が診断され中止した。γδT投与から観察期間中を通して、特に有害事象は認められなかった。10例生存(生存期間381200日、1例523日に原因不明死)、中間無再発期間78日であった。当科で結腸・直腸癌肺転移切除例を行ったヒストリカルコントロールとの比較では、術後生存日数において有意差は認められなかった。【考察】自己γδT投与は術後補助免疫療法として安全に行えた。生命予後改善の効果についてはさらに検討を要する。
母体高栄養摂取がもたらしうる次世代大腸発がんリスク変動に関する研究

Minマウスはヒトにおける大腸がんでの高リスク群である家族性大腸腺腫症(Familial Adenomatous Polyposis:FAP)患者と同じ遺伝子変異を有した疾患対応モデル動物で、12週程度から腸内に多くのポリープを形成し、消化管腫瘍を発症する事が知られている。このMinマウス母体で前妊娠期以降、および妊娠確認期以降に、栄養成分比率の異なる高栄養飼料を与える実験を行った。具体的には、対照群では通期通常飼料にて飼育を行う一方、実験群ではメスMinマウスのケージを分け、1)メーティングさせる1週程度前(前妊娠期)から、2)メーティング後の妊娠を確認出来た時期(妊娠期)以降に、高栄養飼料(高脂肪飼料、または高糖分飼料)を与えた。実験群・対照群の双方において、出生後は授乳期の親個体も授乳期以降の胎児個体も通常飼料とし、高栄養摂取の影響を純粋に親世代の前妊娠期及び妊娠確認期以降のみとした。十分なポリープ形成が見込まれる生後13週以降の時期に腸管ポリープの数と大きさを測定し、統計解析によって発生率の有意な差異が生じているかについて検討した。全てのマウスを屠殺/解剖し、腸内に出来たポリープの個数と大きさを個体別/部位別に測定した結果、前妊娠期以降、および妊娠確認期以降に高栄養飼料を与えた個体では、有意、もしくは傾向として、腸管に発生するポリープ数が多い、という計画当初の予想通りの結果が得られた。このことにより、今後の研究展開に関する基礎的なエビデンスを得られたものと考えている。成分の異なる高栄養餌の入手などに手間取ったものの、最も基礎となるべきデータ:前妊娠期以降、および妊娠確認期以降に母個体に高栄養飼料を与えた場合、仔マウスに生じる腸管ポリープの数と大きさの点で、対照群に比較して実験群には有意な差異が生じうるのか?、に関し、統計的に肯定的な結果が得られたことから、当初の計画に準じて今後の研究を進めていく所存である。当研究計画は、基本的に動物実験を先行して行い、その結果に関する分子解析やマイクロフローラ解析を事後に行ないながら、メカニズム探索に繋がるような次の動物実験を行っていく、という追尾循環型方式の研究となる。エピジェネティックな変動を解析すべく、解剖時に別採取した臓器試料からDNAを抽出し、まずは代表的なエピゲノム変動であるDNAメチル化に差異があるかどうか、の解析を行う(子供世代の個体から採取する臓器としては腸正常部、ポリープ部、肝臓、などを利用する予定)。解析では、まず最初に網羅的な指標と成るDNA全体のメチル化率の測定から開始し、その後高栄養摂取での変動が疑われる個別遺伝子レベルのDNAメチル化解析を行う。さらにクロマチン関連エピジェネティクスにおける標的であるヒストン修飾変動に関しては、DNAメチル化レベルでの解析結果も踏まえ、必要に応じて組織切片に対する修飾タイプ特異的なヒストン抗体などを用いた組織別の免疫組織化学的解析なども利用して解析を行う。ポリープ数の差異に有意差が認められ、さらにエピゲノムレベルの変動が確認できた場合、メチルDNA特異的アレイや修飾型特異的ヒストン抗体を用いたChIP-Seq法(クロマチン免疫沈降からのDNAシークエンス)やChIP-on-chip(クロマチン免疫沈降からのDNAチップ)解析を行うことで、DNAやヒストンにおけるエピゲノム変動部位を詳細に明らかにしていく。この変動部位のプロファイルに関しては別途行う発現解析結果とも相関させて、統合的に考察を行う予定である。

当研究計画は、基本的に動物実験を先行して行い、その結果に関する分子解析やマイクロフローラ解析を事後に行ないながら、メカニズム探索に繋がるような次の動物実験を行っていく、という追尾循環型方式の研究となる。エピジェネティックな変動を解析すべく、解剖時に別採取した臓器試料からDNAを抽出し、まずは代表的なエピゲノム変動であるDNAメチル化に差異があるかどうか、の解析を行う(子供世代の個体から採取する臓器としては腸正常部、ポリープ部、肝臓、などを利用する予定)。解析では、まず最初に網羅的な指標と成るDNA全体のメチル化率の測定から開始し、その後高栄養摂取での変動が疑われる個別遺伝子レベルのDNAメチル化解析を行う。さらにクロマチン関連エピジェネティクスにおける標的であるヒストン修飾変動に関しては、DNAメチル化レベルでの解析結果も踏まえ、必要に応じて組織切片に対する修飾タイプ特異的なヒストン抗体などを用いた組織別の免疫組織化学的解析なども利用して解析を行う。ポリープ数の差異に有意差が認められ、さらにエピゲノムレベルの変動が確認できた場合、メチルDNA特異的アレイや修飾型特異的ヒストン抗体を用いたChIP-Seq法(クロマチン免疫沈降からのDNAシークエンス)やChIP-on-chip(クロマチン免疫沈降からのDNAチップ)解析を行うことで、DNAやヒストンにおけるエピゲノム変動部位を詳細に明らかにしていく。この変動部位のプロファイルに関しては別途行う発現解析結果とも相関させて、統合的に考察を行う予定である。2018年度に予定していた高栄養動物餌の入荷が遅れ、入手に時間がかかった。その結果、昨年度に予定していた比較的費用のかかる実験の一部が2019年度に繰越となった。(ただし、実験計画上の骨子となる中心かつ必要なデータを入手でき、さらに2019年度以降に必要な生体サンプルなども得ることができたので、本質的には大きな遅れはなく、着実に進展していると考えている)2019年度は研究計画に挙げた各ステップの実験を順次進めていきたいと考えている。