hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
癌微小環境における間質線維芽細胞の組織型による機能比較

癌細胞周囲の間質細胞(fibroblast-like stromal cell: FSC)由来の因子が癌細胞の増殖・浸潤などに影響を及ぼすことが報告されているが、その組織型による機能の際は明らかではない。本研究では乳癌と肺癌由来のFSCを用い、組織型による癌細胞の増殖と血管新生能への影響を検討した。結果、癌細胞の増殖には明らかな組織型(扁平上皮癌、腺癌)による差異は認められなかったが、血管新生については組織型の影響を受けると示唆された。癌間質相互作用を解析するin vitroモデルとして、3次元培養によるスフェロイド作成を行った。今回の3次元培養には、Rotary Cell Culture Systemを用いた。この方法では、重力が細胞に与えるストレスを最低限に抑えるために細胞培養器を回転させ、培地中の細胞を常に浮遊させた状態で培養を行うことができる。培養器として円盤形の10mL回転ベッセルおよび培養用50mL遠沈管を使用し、扁平上皮癌(口腔癌)および腺癌(乳癌)の培養細胞株を培養した。結果、培養一週間後に口腔癌(HSE-4)はいずれの培養器においても5mm大のスフェロイドを形成した。形態は回転ベッセルは円盤状、50mL遠沈管は不整形だった。得られたスフェロイドはホルマリン固定後、パラフィン包埋を行い、組織観察に用いた。組織学的観察では、両培養器ともに細胞塊は細胞質が豊富な細胞から構成され、最辺縁部(最外層)の細胞は線維状に版化しており、エオジン好性の染色を示した。乳癌(MCF-7)では同様に、一周間後に1-5mm大の細胞結合の弱い不整形のスフェロイドが得られた。組織学的観察では、明らかな線腔(腺管)状の構造は認められなかった。以上結果から、本培養法で扁平上皮癌では角化様の形態を示すと示唆された。今後、サイトケラチンや増殖関連因子(EGFR、Ki-67)の免疫組織化学を行い、作成したスフェロイドの性質を明らかにしていく。今回、乳癌では明らかな腺腔構造を確認しできなかったが、間質細胞と混合3次元培養を行うことで、形態が変化するのではと考えている。今後、さらにそれぞれの組織型の間質細胞と混合3次元培養を行い、上皮細胞の組織形態へおよぼす影響を評価していく。肺癌および乳癌組織(各10例)から線維芽細胞用の間質細胞(fibroblastic stromal cells:FSC)を分離し、培養実験に用いる準備を行った。肺癌FSC(2株:LK1S、LK2S)と肺癌培養細胞A549とRERF-LC-OKを用い、共培養による癌培養細胞の増殖を検討した。結果、A549とRERF-LC-OKの増殖はLK1SとLK2Sそれぞれとの共培養によっていずれの細胞も有意に増加した。また、血清を含まない(FBS-Free)条件下でA549を培養すると、small-cell fraction(細胞死)の細胞数が増加するが、この細胞死はFSCとの共培養によって有意に抑制された。FBS-Free条件下で、さらにA549の増殖経路をReceptor tyrosine kinases(RTK)リン酸化抗体アレイにて検討した結果、複数のRTKのリン酸化が確認できた。一方、乳癌培養細胞を用いた検討では、乳癌FCS(BK1S)と乳癌培養細胞MCF-7との共培養を行った結果、肺癌と同様にMCFー7の細胞数はBK1Sの存在によって有意に増加した。またBK1Sから分泌されるサイトカインを抗体アレイにて解析し、MCF-7との共培養によるサイトカイン発現プロファイルの変動を確認した。結果、MCF-7と共培養することによってBK1Sサイトカイン発現プロファイルは変動し、特にFGF-4およびEGFの発現が増加した。以上の結果から、癌細胞と間質細胞の相互作用にサイトカイン(間質細胞側)とRTKシグナル(癌細胞側)が重要な役割を担っていると考えられる。正常ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)の管腔形成能を利用した血管新生キット(クラボウ)を用い、FSCの血管新生能を検討した。FSCとHUVECとの相互作用の検討には共培養システム(ThinCert:0.4-μm pore:greiner bio-one)を用いた、インサートにFSCを培養し、ウェルにHUVECを培養した。5日間の培養の後、ウェルのHUVECの状態を観察するために、血管内皮細胞のマーカーであるCD31を用いた免疫細胞化学を行った。FSCは肺癌FSC(LKsq1-3およびLKad1-3)を用いた。HUVECの管腔形成能はVEGF(陽性コントロール)の添加によって誘導され、それを上回る管腔形成がいずれのFCSとの共培養においても確認することができた。その管腔形成能は扁平上皮由来のFCSで高い傾向が認められた。

腫瘍病理学今年度の検討では、癌間質相互作用を解析するin vitroモデルとして3次元培養を試みた。3次元培養については扁平上皮癌、腺癌ともに数多く報告されているが、今回我々はRotary Cell Culture Systemを採用した。その結果得られた結果は、これまでの3次元培養では得られない生体に近い状況で培養細胞を観察できていると考えられた。今後その性質を詳細に検討する必要はあるが、今年度はその方法と観察法を確立することができため、大きな成果が得られたと判断する。今年度は動物実験を計画していたが、上記の3次元培養法は動物実験代替にもつながると考えられ、次年度以降に実施する動物実験の動物数を削減できるのではと考えられる。以上、当初予定から変更はあったものの、その計画と同等もしくはそれ以上の成果が得られたため、おおむね順調に進展していると判断した。肺癌および乳癌組織由来のFSCをそれぞれ準備することができた。また、癌細胞/間質細胞相互作用を観察する手段(細胞増殖、RTKシグナル、サイトカイン分泌)を確立することができ、平成24年度の計画を全うすることができた。一方、血管新生への影響に関する検討については、現在準備段階にあり、平成25年度にむけての手技は整っている。当初の予定を超えた研究成果を得ることができたが、さらの間質細胞のバリエーションを増やした検討が必要なため、「おおむね順調に進展している」と判断した。今後、作成したスフェロイドの性質の確認[サイトケラチン、増殖関連因子(EGFR、Ki-67)の免疫組織化学]を行う。また、昨年度までに得られた癌間質培養細胞を用い、混合3次元培養を行うことで上皮細胞の組織形態、その機能へおよぼす影響を評価していく。この検討では扁平上皮癌-腺癌間質細胞のように組織型の異なる細胞の組み合わせも検討する。さらに、当初計画通りに動物実験へと展開し、得られた結果をヒト組織で検証していく。動物実験に関しては、移植する細胞の形態(シングルセルあるいはスフェロイド)について、in vitroの結果を踏まえて検討する。平成24年度の成果について、さらに間質細胞のバリエーションを増やした検証を行う。また、血管新生に関する検討を順次、進めていく。培養細胞を用いた検討では定量的PCRを用いた解析を行い、これらの検討結果を踏まえて、当初の計画通りにマウス移植モデル実験へと展開する。経過のとおりに、培養細胞解析/血管新生の検討のための消耗品、動物実験に関わる消耗品にそれぞれ使用する。また、得られた成果を積極的に公表するために、学会発表に関する旅費他に使用する。
多価イオンにおける多電子相関の理論的研究

超球座標法は電子相関の定性的記述に適しているのみならず、共鳴状態を扱うに安定な定量的な方法としても注目を浴びてきている。裸の原子核の周りを回る電子間の相関に加え、内殻電子を着た閉殻イオン外の電子相関を超球座標法で記述することを考える。閉殻外の2電子を扱う試みはad hocながら、物理的に妥当と思われる境界条件を施すことで、光イオン化の実験をかなりよく再現する方法が提案されている。ad hocにならざるをえない理由は従来の超球座標法が差分法に根ざしていたためである。これは、射影演算子と相性が悪い。我々は基底展開をもとにした変分法に基づくR-行列伝播法を採用して、内殻の軌道を除去する方法を開発している。この方法では射影演算子を行列として表示できるので都合がよい。R-行列の方法は精度の面で差分法に較べ有利であり、一度の変分計算を行うことで広いエネルギー領域を覆うことができ有効である。内殻電子による遮蔽を記述するにはモデルポテンシャルを用いるため、その精度の吟味も必要である。すでに種々のポテンシャルが提唱されているが、厳密な理論的背景のあるHartree-Fock近似を出発点とする。このため、交換力は非局所性を失うが2電子の相関を扱う上で基本的な問題は生じない。このモデルポテンシャルを用いてすでに中性のBeやMgなどのアルカリ土類金属を記述する試みはほぼ成功した。平成6年度の研究実施においてはR-行列伝播法の開発とモデルポテンシャルの吟味、そして射影演算子の基底展開による表示という数理科学的基礎技術を思考錯誤で探求したといえる。現在は平成7年度中旬の光イオン化および電子衝撃による励起とイオン化の計算にむけて準備中である。
鎖状テルペン類の自在合成法の開発とその応用

テルペン生合成マシナリー研究の図式に、オレフィン上のメチル基を他の官能基に置換した鎖状テルペン類を自在に合成する方法を導入できれば、非天然型の鎖上テルペン基質提供の観点から本新学術研究領域の発展に寄与できる。しかし、鎖状テルペンアナログの合成は必ずしも容易とは言えず優れた合成法の開発が求められている。本研究課題では、種々の鎖状テルペン類の立体選択的合成法を開発し、これにより得られる種々のアナログを、カメムシ由来の幼若ホルモンのエポキシ化反応への関与が予想される新規P450関連酵素反応に供することにより、超天然型鎖状エポキシテルペンアナログ創出の可能性を探ることを大きな目的としている。本年度は、以下の合成研究に取り組んだ。(1)アセト酢酸をLiCl存在下と非存在下にトリフレート化あるいはトシル化して、Z-およびE-体をそれぞれ選択的に合成する。ついで、エステル部位を還元後、ブロミドへの変換を試みる。ビニルトリフレートを含むアリルブロミドは合成前例が乏しいため、その安定性と取り扱い易さを調べる。(2)アセト酢酸エステル由来のジアニオンがアセチル基側で選択的に反応すること、ならびに、上述のアリルハライドが立体障害の小さい1級のアリルハライド側でSN2反応することに着目し、ビニルハライド部位を備えたアセト酢酸エステル増炭分子を合成する。(3)反応要素[1],[2]を繰り返して得られるビニルトリフレートに対して、クロスカップリング反応を行い、オレフィン上の分岐側鎖の立体選択的導入を試みる。上記合成研究を進めた結果、新しい鎖状テルペン類の合成法を確立できた。これより、幼若ホルモン類の合成も達成できた。
ムスカリン性アセチルコリン受容体の機能再構成

ムスカリン性アセチルコリン受容体を、アフィニティークロマトグラフィー(ABT-アガロース)と高速液体ゲルろ過クロマトグラフィー(トヨパールTSK4,000、TSK3,000)を用いてブタ大脳のジギトニン-コール酸による抽出液より精製した。又、2種類のGTP結合蛋白質(Go,Gi)を、〔【^(35)S】〕GT【P_γ】S結合活性を指標としてブタ大脳膜分画のコール酸抽出液より精製し、精製したムスカリン受容体とリン脂質中で再構成させ、アゴニスト結合に対するグアニンヌクレオチドの影響を〔【^3H】〕QNB結合を指標として調べた。ムスカリン受容体の収率は膜分画受容体の3.4%で、450gの大脳より540pmolの受容体が得られた。精製標品はSDS電気泳動で分子量約7万の位置に単一バンドとして観察され、〔【^3H】〕QNB結合の比活性は13.1nmol/mgタンパク質と計算された。この値は分子量76,000あたり1個のリガンド結合部位があることを示す。再構成により、Gi,【G_o】いづれを用いた場合もムスカリン受容体のアゴニストに対する親和性が増大し、グアニンヌクレオチドの同時添加により親和性の増大が抑制された。加えるGiまたは【G_o】の量を増加するとグアニンヌクレオチド依存性高親和性アゴニスト結合の割合は増大したが、ある濃度以上で飽和し(全受容体の約50%)、Giと【G_o】の同時添加でも更に増加することはなかった。グアニンヌクレオチドとしては、GTP,GDPいづれを用いた場合も同様な効果が認められた。ムスカリン受容体は、アセチルコリンとGTP結合蛋白質という2つのリガンドに対して結合部位を持つ、分子量約7万のポリペプチドであると結論される。再構成実験の結果は、Giと【G_o】が同一部位に結合すること、即ちし種類のムスカリン受容体がGi,【G_o】双方と相互作用することを示している。
バイオガスハイドレートの安定生成

近年、再生可能エネルギーの利用が促進され、その中でも天候に影響されず安定的に供給できるバイオマスエネルギーが注目されている。本学が位置する北見市においても下水処理施設で集約された汚泥から発生するバイオガスが有効利用されている。しかし、寒冷地においては季節による気温差が大きいことから通年での熱需要量が変化し、冬季でのバイオガス不足が問題となっている。本研究はバイオガスをガス化貯蔵よりも省スペースで液化貯蔵よりも低コストな貯蔵法、余剰ガスを貯蔵し不足する季節での有効利用法としてハイドレート化を検討しているが、ハイドレート化の際には、生成時間が長くばらつくことが大きな課題であった。生成時における潜熱が生成時間のばらつきに大きく影響していると考え、砕氷、生成容器、封入ガスの温度に着目し実験を行った。得られた結果を要約して以下に示す。1.生成容器温度-18°C、初期砕氷温度を-7°C以下にすることによって、712時間の範囲で安定的に生成する。2.封入ガス温度が10°C以下の条件では、生成時間の短縮およびばらつきが少なくなる傾向が見られた。3. -18°Cに冷却した第三物質のガラスビーズを砕氷正面に配置することによって、生成時間は短縮・安定化する傾向が見られた。なお、第三物質の材質による影響は見られなかった。4.生成時間の短縮のメカニズムについて不明な点が多い。そこで、砕氷の融解状態を表す融解エンタルピー比を用いて解析を試みた。その結果、融解エンタルピー比が2025%の時が生成時間の安定とバラツキの境界であり、2325%付近にすることで最も生成時間が短縮できるものと思われる。1データを取得するのに3日程度を要するためデータ個数は多くないものの、封入ガスの保有熱を取り除き、砕氷上面を過度に融解させないことがハイドレートの安定生成に必要と考えられる。
超臨界CO_2を利用した新規な高分子成形加工プロセスの開発

二酸化炭素がポリマーに溶解したときに起こる可塑化効果ならびに液相と同じ暗い有機物質を溶かすという溶媒和効果を積極的に高分子加工に利用した新規な高分子成形加工技術を開発することを試みた。3年間の研究において、得られた成果は次の3つに大別できる。1)可塑化効果を利用して、染料、低分子有機物質、カーボンナノチューブ等のさまざまなものを高分子材料表面に拡散・収着させ、表面を改質(親水化・導電性)できる技術を提案した。また、現実の製造手法として、超臨界流体利用プラスチック表面加飾射出成形法(2法)を考案した。2)超臨界抽出技術では、アルコールをエントレーナとして用いることにより、二酸化炭素の溶媒和効果を向上させることが行われる。アルコール+二酸化炭素+低分子系の高分子材料への拡散機構を明らかにするため、近赤外分光法を用いて、高分子中への二酸化炭素・アルコールの拡散挙動を観測可能とする装置の開発およびその装置を用いた観測を行った。3)可塑化効果を利用して従来の成形温度域よりも低い温度でプラスチック成形品へ、ナノスケールからマイクロスケールに渡る微細周期構造を転写することを試み、従来の熱サイクルを利用したナノインプリント技術よりも室温に近い温度域での成形が可能な技術を考案した。このインプリント法は圧カサイクルを用いるために、熱サイクルを用いた場合よりもサイクルタイムの減少、離形が容易であるなどの利点がある。本研究の目的は、超臨界流体が「液相と同じくらい有機物質を溶かす」という溶媒として優れた性質を持っていること、ならびに高分子への二酸化炭素の収着現象を積極的に活かした新しい高分子成形加工プロセシング法を確立することにある。本年度は、超臨界CO_2の持つ溶媒効果を活かし、低分子の有機物質を高分子に注入し、新たな機能を高分子に発現させようとするところにある。特に、従来法である低分子の有機物質と超臨界CO_2の今混合系の超臨界相で高分子に低分子を収着させる方法ではなく、液相に高分子を曝し、低分子を高分子に収着させる手法が大幅に有機物質の収着量を増やせることである。また、超臨界CO_2に溶けない分子量のものを高分子に収着させることに成功している。本年度は、ポリエチレングリコール(PEG)と臨界CO_2の混合系の液相にポリスチレン(PS)およびポリ乳酸(PLA)を曝すことにより、PEGをPSとPLAに収着させ、それぞれの高分子の表面を親水化することに成功した。PEGの分子量は200、400、1000のものまで収着させることが可能であること。さらに、CO_2圧力も10MPa,15MPaと上げるにつれ、収着量も増加することから、圧力・時間・温度により収着量の制御が可能であることが明らかとなった。表面改質された高分子材料の表面をIRおよびAFMにより評価し、PEGが内部まで入り込んでいることも確認できた。この基礎実験を活かし、現在、高分子表面に低分子の有機物質を塗布し、高温高圧雰囲気な空間で、その有機物質を高分子に溶かし込んだ後、成形するスタンピング装置を設計中である。本研究の目的は、超臨界流体が「液相と同じくらい有機物質を溶かす」という溶媒として優れた性質を持っていること、ならびに高分子への二酸化炭素の収着現象を積極的に活かした新しい高分子のプロセシング手法を確立することにある。本年年度の主な成果は、次のようなことである。近赤外分光プローブを備えた可視化窓付高圧セル装置を設計し、超臨界CO_2+プロパノール+有機物質系の高分子への拡散係数の測定可能とした。その結果、炭酸ガス単体の樹脂への拡散係数は、磁気浮遊天秤と同等の制度で測定できること、ならびに樹脂への超臨界CO_2を溶媒とする多成分系物質の高分子への拡散過程はフィック則には従わない可能性が高いことを示せた。

また、超臨界CO_2と有機物質(具体的にはPEG、アルコール)の2相状態の液相側で、ポリマーに有機物質(PEG)を浸潤処理することにより、ポリマー表面をポリエチレングリコール(PEG)で親水化することを可能とした液相浸漬法をさらに発展させ、カーボンナノチューブを高分子成形体表面に吸着させ、高い表面導電性を生み出すことに成功した。具体的には、カーボンナノチューブを超臨界二酸化炭素とエタノールの2相平衡状態における液相側に分散させ、その液相側に高分子成形体を浸すことにより、エタノールを介して二酸化炭素がポリマーに溶解し、表面粘度を低下させるという可塑化現象を誘起し、カーボンナノチューブを表面に埋め込むことができるようになった。本研究の目的は、超臨界流体が「液相と同じくらい有機物質を溶かす」という溶媒として優れた性質を持っていること、ならびに高分子への二酸化炭素の収着現象を積極的に活かした新しい高分子のプロセッシング手法を確立することにある。本年度の主な成果は、次のようなことである。1)二酸化炭素のプラスチックへの可塑化効果を活用し、従来の成形温度域よりも低い温度でプラスチック成形品の表層に、ナノスケールやマイクロスケールの微細周期構造を転写する成形加工技術(ナノインプリント技術)の開発を行った。その結果、従来の熱サイクル(温度の昇降操作)を利用したナノインプリント技術よりも室温に近い温度域での微細構造の転写が可能とできたほか、圧力サイクル(圧力の昇降操作)を用いるために、熱サイクルを用いた場合よりもサイクルタイムの減少、離形が容易である技術であることが明らかとなった。2)さらに、ナノスケールの形状だけではなく、マイクロスケールのレンズ成形に応用することを試み、成形時間は5分に延びたが、成形可能であることが明らかになった。3)また、PMMAとPSの共重合体が作るモルフォロジーとPMMAとPSへの二酸化炭素の可塑化効果の大きさの違いを利用し、数十nmの気泡径で、気泡数を10^<15>個/cm^3以上とし、透明なナノセルラー高分子膜を作ることに成功している。
光多重安定現象の利用による波長選択検出機能を有したフォトダイオードの研究

フォトダイオードの光吸収層に非対称型の結合量子井戸を用い,自己電気光学効果とトンネル効果を組み合わせて,ある特定の波長領域のみに高い感度を有する波長選択受光を実現する方法をシミュレーションを用いて示した.さらに,その選択受光領域の波長幅は電気的に制御でき,原理的にはある波長のみに応答する受光素子が実現できる.あわせて,結合量子井戸を用いた自己電気光学素子の使用や,通常の自己電気光学素子を光学的に直列に配置することで,不可逆的な光双安定特性,すなわち,孤立した光安定状態が生み出せることを示した.前者は波長多重通信システム,後者は光情報処理における情報秘匿などへの応用が期待できる.本研究の第一の目的は,pin型のフォトダイオードに新しい機能としてある特定の波長領域のみ高い感度を有する波長選択受光機能をもたせることである.その実現ために,半導体量子井戸構造における励起子吸収ピークの電界依存性と量子井戸間のトンネル効果による量子準位の反交差現象を利用することを考えている.昨年度は,新たに導入した専用のデバイスシミュレータを立ち上げ,光吸収層にGaAs/AlGaAs系の量子井戸構造をもつpin型フォトダイオードに対して,これまで論文で報告されている実験結果と定性的だけでなく定量的にもほぼ一致する励起子吸収スペクトルおよびその電界依存性が再現できることを確認した.今年度は,さらに,このデバイスシミュレータを用いて,本研究で利用するもうひとつの物理現象であるトンネル効果による量子準位の反交差現象についての検討を行った.異なった井戸幅をもったふたつのGaAs量子井戸層を薄いAlAs障壁層を介して結合させたGaAs/AlGaAs系の非対称結合量子井戸構造に対して,量子準位の電界依存性を計算した.そして,その構造パラメータ依存性の検討から,量子井戸間の障壁層をうまく選べば,適度な量子準位間の反発が得られることを確認した.これらの結果を基に,振動子強度の変化を仮定し波長選択受光が原理的に可能であることを示した.さらに,第二の目的である不可逆的な光双安定特性,すなわち,孤立した光安定状態を得る方法の検討も前倒しで開始した.フォトダイオードの光吸収層に非対称型の結合量子井戸を用い,自己電気光学効果とトンネル効果を組み合わせて,ある特定の波長領域のみに高い感度を有する波長選択受光を実現する方法をシミュレーションを用いて示した.さらに,その選択受光領域の波長幅は電気的に制御でき,原理的にはある波長のみに応答する受光素子が実現できる.あわせて,結合量子井戸を用いた自己電気光学素子の使用や,通常の自己電気光学素子を光学的に直列に配置することで,不可逆的な光双安定特性,すなわち,孤立した光安定状態が生み出せることを示した.前者は波長多重通信システム,後者は光情報処理における情報秘匿などへの応用が期待できる.本研究の第一の目的は,pinフォトダイオードに新しい機能,すなわち,ある波長領域のみ高い感度を有する波長選択受光機能を持たせることである.その実現のために,まず,pinフォトダイオードの量子井戸光吸収層にどのような吸収特性が要求されるかを検討し,それを量子閉じ込めシュタルク効果と量子井戸間のトンネル効果を併用して実現する方法をシミュレーション技術を用いて検討し,素子の構造設計を行うことが目的である.そのため,当該年度では,まず,汎用ソフトウエア(Mathematica)を用いて,量子井戸層での励起子による光吸収特性をローレンチアンモデルを用いて記述し,pinフォトダイオードの光電流応答を計算するシミュレーションプログラムの作成を行った.そして,そのプログラムを用いて,まず,波長選択受光機能を実現する上で必要となる波長選別機能についての検討を行った.いろいろな量子井戸光吸収層に対して,量子閉じ込めシュタルク効果を利用した自己電気光学効果によって得られる光応答特性を調べた結果,適当なバイアス電圧と負荷抵抗を挿入することで光双安定特性が得られ,その長波長側の吸収エッジを用いることで予想した通り波長選別が可能であるとともに,その選別波長が電気的に制御できることを確認した.一方,量子閉じ込めシュタルク効果に加えて,量子井戸間での励起子のトンネル効果も考慮した精密な素子構造設計を行うため,専用のデバイスシミュレータ(クロスライトソフト社製のAPSYS SP版)の導入と立ち上げを行った.基本的な性能のチェックを行った後,GaAs/AlGaAs単一量子井戸構造の励起子吸収特性のシミュレーションを行い,かなりの精度で実験結果に近い吸収特性が再現できることを確認した.本研究の目的は,量子ナノ構造に発現する物理現象を利用し,光通信をはじめとする光エレクトロニクスのキーデバイスのひとつであるpin型フォトダイオードに新しい機能を持たせること,および,それを用いてさらに新しい現象を創出することである.まず,新機能化に関しては,光吸収層に用いた量子井戸間の結合効果と自己電気光学効果とをうまく組み合わせることで,波長に対する光多重安定現象を生み出し,それを利用して,ある波長域のみ高い感度を有する波長選択受光機能をpin型フォトダイオードに持たせる方法について検討した.そのために,新たに導入した半導体シミュレータを用いて非対称型のGaAs/AlGaAs結合量子井戸の光吸収特性を調べ,そこで見られる反交差現象を利用して光吸収強度とピーク波長の電界依存性を変調することで波長選択受光機能が実現できることを示した.さらに,その波長選択幅は外部パラメータで電気的に制御でき,原理的にはある特定の波長にのみ高い感度を持つ光検出器が実現できることを示した.次に,新しい現象の創出に関する研究として,不可逆的な双安定状態を生み出し,その結果として得られる孤立した光安定状態について調べた.そこで,まず,上で述べた波長選択受光機能の高感度応答領域を電気的な制御で無くすことで,宙に浮いた安定状態が得られることを示した.

さらに,別の方法として,通常の双安定素子を多段に配置することで得られる種々の光多重安定特性を調べ,それらの中の幾つかのパターンで不可逆的な双安定状態,すなわち孤立した安定状態が得られることを示した.なお,今後,前者については,光通信を想定したInGaAsP系の長波長素子に対する検討を,後者については,光情報処理における情報秘匿などへの応用も考えてAlGaInN系などの短波長素子に関する検討を行うことは意味があると考える.量子・光エレクトロニクスシミュレーション環境の基本整備を終え,本研究で利用する量子井戸構造における励起子吸収ピークの電界依存性および非対称結合量子井戸構造の量子準位の電界依存性がシミュレーションできるようになり,波長選択受光機能をもったフォトダイオードが原理的に実現可能であることを示し,AlGaAs/GaAs系デバイスの設計に取り掛かった.さらに,前倒しで孤立した安定状態を得るための不可逆的な光双安定特性の取得方法について検討を開始した.必要とされる光吸収特性の検討に関しては,汎用ソフトウエア(Mathematica)によるシミュレーションプログラムの作成を行い,それを用いて,機能実現に不可欠な波長選別が光双安定特性の長波長側の吸収エッジを利用して可能であることを示すとともに,その選別波長が電気的に制御できることを確認した.シミュレーション環境の整備と強化に関しては,上記の汎用ソフトウエアを用いたシミュレーションプログラムの作成に加えて,より高度な検討のための専用デバイスシミュレータ(APSYS-SP)の導入を行い,基本性能を確認した.専用デバイスシミュレータを用いて,AlGaAs/GaAs系非対称結合量子井戸構造における吸収スペクトルの電界依存性を励起子効果を取り入れて計算する手法を構築し,振動子強度の変化を具体的に見積もり,波長選択受光機能をもったフォトダイオードの設計につなげるとともに,他の材料系への展開も検討する.また,波長選択受光機能のモデル化を行い,汎用ソフトウエアによるデモを行う.さらに,孤立した安定状態を得る条件を見出し,応用の検討を行う.当該年度に準備した専用デバイスシミュレータや自作プログラムなどを用いて,量子閉じ込めシュタルク効果に加えて量子井戸間のトンネル効果も考慮したシミュレーションを行う.具体的には,物理パラメータが詳しく分かっているAlGaAs系量子井戸構造に対し,電気的に高感度帯域幅の制御が可能な波長選択受光機能を得るのに必要とされる電界吸収特性を示す非対称結合量子井戸光吸収層の構造設計を行う.
C末端欠損HBｘ遺伝子インテグレーションによる肝発癌・悪性化機構の検討

C末端欠損HBx遺伝子ゲノムインテグレーションの癌悪性化機構は十分に明らかとなっていない。そこで、癌の薬剤耐性、再発との関与も指摘されるcancer stem like cells (CSCs)にC末端欠損HBx遺伝子ゲノムインテグレーションが与える影響について検討した。そこで、C末端欠損HBx恒常発現細胞を構築し検討した。同細胞は、抗ガン剤耐性で高い腫瘍形成能が確認され、癌幹細胞マーカーであるCD133,CD44の発現上昇を認め、特にCD44の発現上昇が顕著であった。続いて、Human Stem Cell PCR Array (Qiagen)を用いて検討で、C末端欠損HBx発現細胞ではLTBP1(Latent transforming growth factor-beta 1 bindingprotein)が高発現し、蛋白レベルでも発現上昇している事が確認された。更にLTBP1をサイレシングするとC末端欠損HBx細胞はCD44の発現が低下し抗癌剤に対する耐性が確認された。また、プロモーターアッセイの結果、C末端欠損HBxはLTBP1のスプライシングバリアントであるLTBP1Sを誘導する事が明らかとなった。HBx C末端欠損細胞をマウスの皮下に移植したゼノグラフトモデルにおいて、in vivoにおいてもHBxC末端欠損細胞はコントロール細胞と比して高い腫瘍形成能を有する事を確認し,CD44の腫瘍先進部での高発現を確認した。更に、臨床検体を用いた検討では、進行性肝癌にて対して行われるHAICの治療反応性とB型肝細胞癌患者の血清LTBP-1値が相関し、血清LTBP-1高値症例においては治療抵抗性となり、治療効果予測のバイオマーカーとなりうる事を明らかにした次世代シークエンサーの登場によりB型肝炎関連肝がんのホールゲノムシークエンスにてC末端欠損HBxのホストゲノムへのインテグレーションが高率に認められる事が明らかとなった。我々はC末端欠損HBxのインテグレーションが肝癌治療抵抗性・再発に関与する肝癌幹細胞を高発現する事を明らかにした。今研究では、その発現誘導機序を詳細を明らかにする為にin vitro, in vivo実験系とともに、臨床検体を用いた検討を遂行する事を目的とした。また、C末端欠損HBxのインテグレーションによりおこる細胞内変化を次世代シークエンサーを用いて網羅的に検討し治療抵抗性と関与する新たな治療標的候補因子の検討を行い、B型肝癌における治療抵抗性の機序の解明、肝癌幹細胞をターゲットとした新規治療法の開発を目標とした。本年度は、このC末端欠損HBx発現肝癌細胞をヌードマウスに移植し腫瘍形成能の検討を行った。C末端欠損HBx発現肝癌細胞はコントロール細胞に比較して、高い腫瘍形成能を有する事を明らかにした。免疫染色にて、形成された腫瘍はCD44を高発現しているが明らかとなった。更に、C末端欠損HBx発現が、肝がん幹細胞を誘導する機序の検討の詳細な検討を行いLTBP1高発現が肝癌幹細胞誘導との関連がある事を確認した。今後、臨床検体を用いた検討を予定しており、今年度は臨床検体を用いた実験条件の整備を同時に行った。当初予定していた、動物実験における実験条件検討が終了しC末端欠損HBx発現細胞が高い腫瘍形成能を有する事を明らかにしたin vitroでの検討を順調にすすんでいる為HBVウイルスは複製過程で逆転写反応によりウイルスDNAを合成し宿主ゲノムへと組み込まれゲノムインテグレーションが起こる。HBV肝細胞癌の約90%の症例で組込みが確認され発がんに関与する事が推定される。近年のHBV肝癌のホールゲノム解析により、HBx遺伝子の3'末端の欠失した欠損体が多く発現している事が報告されている(Nature Genetics 2012)。しかしながら、C末端欠損HBx遺伝子ゲノムインテグレーションの癌悪性化機構は十分に明らかとなっていない。続いて、Human Stem Cell PCR Array (Qiagen)を用いて検討で、C末端欠損HBx発現細胞ではLTBP1(Latent transforming growth factor-beta 1 binding protein)が高発現し、蛋白レベルでも発現上昇している事が確認された。HBx C末端欠損細胞をマウスの皮下に移植したゼノグラフトモデルにおいて、in vivoにおいてもHBxC末端欠損細胞はコントロール細胞と比して高い腫瘍形成能を有する事を確認した。in vitroでの検討に加えて、動物モデルにおける進捗も順調である為C末端欠損HBx遺伝子ゲノムインテグレーションの癌悪性化機構は十分に明らかとなっていない。

同細胞は、抗ガン剤耐性で高い腫瘍形成能が確認され、癌幹細胞マーカーであるCD133,CD44の発現上昇を認め、特にCD44の発現上昇が顕著であった。続いて、Human Stem Cell PCR Array (Qiagen)を用いて検討で、C末端欠損HBx発現細胞ではLTBP1(Latent transforming growth factor-beta 1 bindingprotein)が高発現し、蛋白レベルでも発現上昇している事が確認された。更にLTBP1をサイレシングするとC末端欠損HBx細胞はCD44の発現が低下し抗癌剤に対する耐性が確認された。また、プロモーターアッセイの結果、C末端欠損HBxはLTBP1のスプライシングバリアントであるLTBP1Sを誘導する事が明らかとなった。HBx C末端欠損細胞をマウスの皮下に移植したゼノグラフトモデルにおいて、in vivoにおいてもHBxC末端欠損細胞はコントロール細胞と比して高い腫瘍形成能を有する事を確認し,CD44の腫瘍先進部での高発現を確認した。更に、臨床検体を用いた検討では、進行性肝癌にて対して行われるHAICの治療反応性とB型肝細胞癌患者の血清LTBP-1値が相関し、血清LTBP-1高値症例においては治療抵抗性となり、治療効果予測のバイオマーカーとなりうる事を明らかにしたHBx(HBx/HepG2), C末端欠損HBx(δ30HBx/HepG2)恒常発現細胞とコントロール細胞(con/HepG2)をヌードマウスへ皮下移植する。移植2週間後より肝細胞癌に対して現在臨床で使用されている抗癌剤(5FU、CDDP)の投与群・非投与群を設定し検討する。移植68週後にマウスをと殺し、以下の項目を評価する。i) 5FU、CDDDPの抗癌剤感受性を、腫瘍径にて評価ii)腫瘍細胞を分離し(マウス由来の細胞は抗H2k[d]抗体、死細胞は7AADを用いて除外する)、CD44High細胞の割合をFACSにより測定する。進行B型肝癌治療予測マーカーとしてのLTBP1検討LTBP1は分泌蛋白であり、細胞外へ分泌される.つい最近、心不全増悪時に血中LTBP2が上昇し悪化時のマーカーとなる事が報告された(Biomarkers. 2012)。我々は当院の倫理委員会の了承後、抗ガン剤の動注療法が行われた進行B型肝癌症例15例においてレトロスペクティプに治療前の血清LTBP1値と治療効果の関連を検討した。LTBP1低値群が、治療効果が高くなる傾向を認めた。今年度は、多数例での、血清LTBP1値と治療効果の関係、臨床因子の相関の更なる検討を行う。1ゼノグラフトモデルにて、高い腫瘍形成能が明らかとなったC末端欠損HBx発現腫瘍細胞の抗癌剤耐性能の検討を行う。更に、腫瘍細胞における各種肝癌幹細胞マーカー、LTBP-1発現の検討、抗がん剤投与後の検討を行う。今年度は、新規に臨床追うよされたレンバチニブやレゴラフェニブに対する感受性も検討する2 LTBP-1は血清蛋白であり、測定が可能である。
残留性有機汚染物質に対する高解像度全球多媒体モデルの構築と公開

研究代表者らは残留性有機汚染物質(POPs)の地球規模での生物地球化学的物質循環を詳細に解く全球多媒体モデル(FATE)の開発を行ってきた。本研究では海洋におけるPOPsの3次元輸送と基礎生産者への生物濃縮を詳細に解く高解像度海洋モデルを新たに開発し、FATEに導入した。新たに開発したモデルを用い、PCBsの海洋中における時空間動態の検討し、また、PCBsの物理・生物学的プロセスによる深海輸送量を定量化した。残留性有機汚染物質(POPs)による地球規模での環境汚染は20-21世紀の最も重要な環境問題の一つとして取り上げられている.POPsの環境媒体中における動態を高精度で予測する数値モデルの開発は不可欠であるが,全球を時空間的に高い解像度で解く多媒体モデルは少なく,また,海洋における深海までの空間輸送と生物学的なプロセスまでを考慮したモデルは世界的に見ても構築されていない.このような背景を踏まえ,本研究では,深海輸送,及び海洋光合成微生物への生物濃縮までを考慮するPOPsの非定常全球多媒体モデルを構築し,公開することを目的に研究を行っている.本研究の基盤となるPOPsの全球多媒体モデルのFATE (Finely-Advanced Transboundary Environmental model)は平成20年度より開発を開始しているが,本年度は新たに,水平方向に0.5。,鉛直方向に54層の解像度を持つ高解像度海洋輸送モデルを開発してFATEに組み込んだ.また,海洋光合成微生物への生物濃縮を解くプロセスモデルをFATEに導入し,PCBsを対象として過去約80年間の長期シミュレーションを行った,この結果,海洋光合成微生物の深海への沈降がPCBsの環境中からの重要なシンクになってきたこと,及び,中深海にPCBsの高濃度海域が存在してきたことを明らかにした.これらの結果の一部は2009年8月に行われた国際学会において発表しているこれまでのところ,ほぼ,申請時に提示した計画通りに研究が進んでいる.現在はFATEの公開に先立ち,研究成果の公文化とホームページの準備を進めており,次年度(最終年度)には問題なく,研究成果を一般公開できる見込みである.残留性有機汚染物質(POPs)による地球規模での環境汚染は20-21世紀における最も重要な環境問題の一つとして取り上げられており,POPsの環境媒体中における動態を高精度で予測する数値モデルの開発は不可欠である.本研究では,POPsの環境媒体中における物理・生物・化学的な非定常動態を詳細に評価する高解像度全球多媒体モデルFATE (Finely-Advanced Transboundary Environmental model)の開発を行ってきた、前年度(平成21年度)にはFATEの高解像度海洋モデルを開発し(水平解像度0.5°,鉛直54層),海洋光合成微生物への生物濃縮を解くプロセスモデルを導入した.本年度は前年度までに開発したモデルを用いて,海洋における生物学的(有機炭素の沈降),物理学的(深層水の形成)プロセスによるPCBsの深海輸送を検討し,この結果に対する誌上・学会発表を行った.また,新たに対象物質をPCBsの11コンジナーに拡張し,全媒体(大気,海洋,土壌,植生,氷圏)に渡る主要プロセス(移流スキーム,海洋生産モデル,大気・海洋境界層スキーム,乾性沈着スキーム等)の大幅な更新を行った.研究成果の一般公開に関しては,研究実施計画に示していたように,FATEのウェブサイトを作成し,試験的な運用を開始している.現在,モデルの完全な一般公開には至っていないが,共同研究者に対しては,ウェブサイトを通して,最新バージョンを随時公開している.
HIV感染に伴う認知機能障害(HAND)早期診断の為のスクリーニング検査の開発

本研究の初年度(H30)の目標は、HIV感染からくる認知機能・日常生活(IADL)の障害(HIV関連神経認知障害:HAND)の有無・重症度について感度・特異度共に高く検出できる、総合的なスクリーニング検査を構築することであった。認知機能検査については、HIV関連の認知機能障害が多領域に渡るという先行研究の報告を踏まえ、記憶機能・集中力・実行機能・情報処理速度・運動機能を網羅する8つの検査のプログラミングを行なった。IADL検査については、性差が出難く誰でも行う日常生活上の作業として、共同研究者と議論・評価を重ねた結果、食事の準備(調理ではなく盛り付けとセッティングのみ)をスクリーン上で行う検査を構築した。軽度認知機能障害がある方の小さなエラーでも見逃さないように、ミスを誘発しやすい検査器具のセッティング、検査タスクの数と難易度、評価点の数など詳細な部分にも考慮した。トライアルとして健常者に本検査を行なって貰った結果、マイクロエラーの抽出に成功し、現在の検査内容で改善を進めていけば、HIV感染者のHANDを、軽度であっても見逃さないであろうという結論に達した。本検査の使用目的はスクリーニングである為、短時間で感度・特異度共に高くHANDを見つける事が重要であるが、スクリーニングをタッチするという動作を含めた練習が必要であり、練習時間が検査時間そのものよりも長くなってしまっている。また、検査内容の教示が不明瞭な為、説明に時間が掛かってしまっているので、検査の短縮化、教示の明確化が今後の課題である。本検査の画像の改善や検査時間短縮の為の工夫など今後取り組むべき課題は残っているが、概ね研究計画に沿って順調に研究を進めていると評価できる。トライアルとして健常者に本検査を行なって貰ったところ、画像の粗さ(物体の色・大きさ・見る角度など)についてご指摘頂いたので、画像の改善とスクリーニング検査である事を踏まえて、全検査の実施時間を短縮出来るようデータ解析を行う予定である。検査が完成した際には、健常者に施行して頂き有効性について検証し、その後HIV感染者に本検査を受けてもらい、データ収集・解析を行う予定である。スクリーニング検査の提示を行うタブレット型ノートパソコン、マイクロエラーを抽出する機材の購入を初年度早々に行う予定だったが、最新バージョンが出るという情報があった為、検査のプログラミングを行なって下さっている共同研究者の山口先生が1台購入するだけに留め、本年度にもう1台ずつ購入する予定である。購入時期を延期しただけであり、その必要性には変わりがない。
格子QCDによるハドロン間ポテンシャルの研究の発展

今年度の研究実績は以下である。(1)クォークの対生成対消滅がある系のポテンシャルを計算するために、任意の点から任意の点へのクォークの伝搬関数を計算するAll-to-allの方法の中で、ハドロン演算子の局所性を保つことができるハイブリッド法を計算コードとして実装した。ハイブリッド法は、ディラック演算子の小さな固有値に対応するいくつかの固有関数を求め、それを用いて、ディラック演算子の逆演算子、つまり、クォークの伝搬関数、を近似し、残りの部分をノイズ法を使って、統計的に評価する方法である。固有関数による評価とノイズによる評価を組み合わせるので、ハイブリッド法と呼ばれている。(2)ハイブリッド法のテストとして、対生成対消滅のないI=2のππ散乱に対するポテンシャルを計算し、ポテンシャルに対するノイズの影響を調べた。その結果、ハイブリッド法により計算されたポテンシャルは、従来の方法と比べて統計誤差が大きくなることは分かった。この統計誤差の増大は、ハイブリッド法でノイズによる統計的評価が原因であると考えられる。しかしながら、ノイズによる評価をより精密に行うことで、統計誤差を抑え、充分な精度を持ったポテンシャルを得ることが可能であることも分かった。ハイブリッド法で計算されたポテンシャルやそれから計算された位相差が従来のものと一致することも示された。(3)ハイブリッド法を用いて、クォークの対生成対消滅がある系であるI=1のππ散乱に対するポテンシャルを計算した。対生成対消滅のないI=2に比べて統計誤差が大幅に増大したため、ノイズ平均を工夫することで統計誤差を抑え、十分な精度でポテンシャルを得ることができた。計算で用いたパイ中間子の質量ではρ中間子がππの束縛状態として現れるはずであるが、ππのポテンシャルが束縛状態であるρ中間子を再現することを示した。昨年度の研究で明らかになったLapH法における演算子の局所性の問題点を解決するために、今年度はハイブリッド法を用いた研究を進め、I=2のππ散乱に対するポテンシャルを用いたテストでその有効性が確認できた。さらに、ハイブリッド法をI=1のππ散乱に対するポテンシャルに適用し、束縛状態であるρ中間子を再現できたので、「共鳴状態であるρ中間子のポテンシャルによる記述」という最終目標に向けて、研究はおおむね順調に進んでいると言える。I=1のππ散乱に対するポテンシャルの結果から、ハイブリッド法がクォークの対生成対消滅がある系に適用できることが分かったので、今後は、ハイブリッド法を中心にして研究を進めていく。今後の具体的な研究計画は以下である。(1)ρ中間子が共鳴状態で現れる場合にI=1のππ散乱に対するポテンシャルを計算し、ポテンシャルが正しく共鳴状態を記述できるかを確認する。(2)物理的なパイ中間子の質量で生成されたゲージ配位を用いて、ポテンシャルを計算し、共鳴状態のρ中間子の詳しい性質を調べる。(3)ハイブリッド法をI=0のππ系に適用するためのテスト計算を行う。特に、重心系ではなく、運動量を持った系でのポテンシャル計算の様々なテストを行う。(4)I=0のππ散乱に対するポテンシャルを計算し、共鳴状態であるσ粒子の性質を調べる。(1)任意の点から任意の点へのクォークの伝搬関数を計算するAll-to-allの方法の中で、対生成対消滅がある系のポテンシャルの計算に適用可能と思われたLapH smearing法を計算機コードとして実装し、その性能などを確かめた。また、様々な並列計算機にLapH smearing法のコードを移植し、並列化とその性能向上を行なった。(2)LapH smearing法のテストとして、対生成対消滅がないアイソスピンI=2のππ散乱に対応するポテンシャルを計算し、ポテンシャルに対するsmearingの影響を調べた。その結果、smearingをしない場合とした場合とでは、potentialの形状は大きく異なるが、低エネルギーでの散乱位相差などの物理量は、大きな差がないことがわかった。また、LapH smearingのポテンシャルに微分展開の高次項を取り入れることで、物理量に対するsmearingをしない場合の結果との差がほとんどなくなることもわかった。この結果は、いくつかの国際会議でも発表され、論文として公表された。(3)(2)の結果を受けて、LapH smearing法を対生成対消滅があるI=1のππ散乱に対応するポテンシャルを計算した。この系には同じ量子数を持つρ中間子が共鳴状態として現れることが期待されているが、得られたポテンシャルを解析すると、ρ中間子の質量に対応するエネルギーに共鳴状態が現れることが分かった。格子QCDによるポテンシャルがρ中間子のようなシングルチャンネルでの共鳴状態を記述できることを示したのは世界で初めてである。この成果は国際会議などで発表され、現在、論文を準備中である。今年度中にLapH smearingの実装が完了し、また、I=2のππという簡単な系でのテストが終了したので研究は順調に進んでいる。また、I=1のππ系のポテンシャルの計算が成功しただけでなく、ρ中間子が共鳴状態として「発見」されたという成果は(期待していたとはいえ)画期的なものである。その点では、「(1)当初の予想以上に進展している。」と考えても良いが、LapH smearing法によるポテンシャル計算の課題も見えてきたため、「(2)概ね順調に進展している。」と判断した。(1)クォークの対生成対

消滅がある系のポテンシャルを計算するために、任意の点から任意の点へのクォークの伝搬関数を計算するAll-to-allの方法の中で、ハドロン演算子の局所性を保つことができるハイブリッド法を計算コードとして実装した。ハイブリッド法は、ディラック演算子の小さな固有値に対応するいくつかの固有関数を求め、それを用いて、ディラック演算子の逆演算子、つまり、クォークの伝搬関数、を近似し、残りの部分をノイズ法を使って、統計的に評価する方法である。固有関数による評価とノイズによる評価を組み合わせるので、ハイブリッド法と呼ばれている。(2)ハイブリッド法のテストとして、対生成対消滅のないI=2のππ散乱に対するポテンシャルを計算し、ポテンシャルに対するノイズの影響を調べた。その結果、ハイブリッド法により計算されたポテンシャルは、従来の方法と比べて統計誤差が大きくなることは分かった。この統計誤差の増大は、ハイブリッド法でノイズによる統計的評価が原因であると考えられる。しかしながら、ノイズによる評価をより精密に行うことで、統計誤差を抑え、充分な精度を持ったポテンシャルを得ることが可能であることも分かった。ハイブリッド法で計算されたポテンシャルやそれから計算された位相差が従来のものと一致することも示された。(3)ハイブリッド法を用いて、クォークの対生成対消滅がある系であるI=1のππ散乱に対するポテンシャルを計算した。対生成対消滅のないI=2に比べて統計誤差が大幅に増大したため、ノイズ平均を工夫することで統計誤差を抑え、十分な精度でポテンシャルを得ることができた。計算で用いたパイ中間子の質量ではρ中間子がππの束縛状態として現れるはずであるが、ππのポテンシャルが束縛状態であるρ中間子を再現することを示した。昨年度の研究で明らかになったLapH法における演算子の局所性の問題点を解決するために、今年度はハイブリッド法を用いた研究を進め、I=2のππ散乱に対するポテンシャルを用いたテストでその有効性が確認できた。さらに、ハイブリッド法をI=1のππ散乱に対するポテンシャルに適用し、束縛状態であるρ中間子を再現できたので、「共鳴状態であるρ中間子のポテンシャルによる記述」という最終目標に向けて、研究はおおむね順調に進んでいると言える。LapH smearing法の計算結果から、ポテンシャルにより共鳴状態が記述できることがわかったので、対生成対消滅を含む様々な系にポテンシャル法を適用する計画を推進していく予定である。しかしながら、smearingによる系統誤差のコントロールが難しいので、smearing無しのAll-to-all法の計算の可能性を追求していく。これは若干回り道であるが、信頼できる結果を得るには必要であると考える。smearing無しのAll-to-all法としは以下のような研究方針を考えている。(1)クォーク伝搬関数の低エネルギーのモードの固有関数を厳密に求める。この部分はsmearing無しのAll-to-all伝搬関数を与える。
放射性標識抗体によるチャンネル・トランスポーターインビボ画像診断薬の開発

チャンネル・トランスポーター遺伝子は、数百あるといわれ、神経疾患やがんをはじめとする種々の疾患との関連性が指摘されているものも多い。近年、チャンネル・トランスポーターのポリクリロナル抗体やモノクロナル抗体が多く開発されてきており、診断・治療に応用できる放射性標識抗体の開発が期待されている。多くの腫瘍細胞に発現するとされるアミノ酸トランスポーターLAT1を標的にした中性アミノ酸トランスポーターイメージング剤の開発を検討した。放射性標識抗体の評価実験系として、ヒト大腸がん株化細胞DLD-1を移植した担癌マウス等とし、腫瘍組織への集積性を評価することとした。細胞については、リアルタイムPCRにより、注目する主なアミノ酸トランスポーター等およびその補助因子(4F2hc, LAT1, LAT2, LAT3, LAT4, ATA1, ATA2, ASCT1, ASCT2, MCT8, TAT1, B0AT1等)に対して既に確立した方法で発現を確認した。更に、放射性標識抗体の評価実験系として、これらDLD-1やAsPC-1を移植した担癌マウスでの蛋白レベルの発現を確認し、腫瘍組織への集積性を免疫組織化学的な解析に有用であることが確かめられているモノクロナル抗体を125I標識した放射性抗体とし評価した。用いたモノクロナル抗体は、ヒトのLAT1タンパク質のN末端近傍領域に特異的結合をする抗体であったためか、腫瘍組織切片で内在性レベルのLAT1タンパク質を検出が可能であったが、インビボでの腫瘍検出には適さなかった。ヒトゲノムの検索によればチャンネル・トランスポーター遺伝子は、数百あるといわれ、神経疾患やがんをはじめとする種々の疾患との関連性が指摘されているものも多い。近年、チャンネル・トランスポーターのポリクリロナル抗体やモノクロナル抗体が多く開発されてきており、診断・治療に応用できる放射性標識抗体の開発が期待される。我々は、血液脳関門や胎盤関門に関与する種々の細胞や、多くの腫瘍細胞に発現するとされるアミノ酸トランスポーターのモノクロナル抗体をインビボ画像診断薬に用いる標識抗体として利用することを最終目的として、放射性標識抗体を基礎的に開発することを計画した。本年度は、LAT1を標的にした中性アミノ酸トランスポーターイメージング剤の開発を検討した。細胞については、リアルタイムPCRにより、注目する主なアミノ酸トランスポーター等およびその補助因子(4F2hc, LAT1, LAT2, LAT3, LAT4, ATA1, ATA2, ASCT1, ASCT2, MCT8, TAT1, B_0AT1等)に対して既に確立した方法で発現を確認した。また、同じ実験系を用いて、いくつかのチロシン誘導体人工アミノ酸の^<125>I-標識体との集積性の比較を行うこととした。リアルタイムPCRによる絶対測定では、DLD-1においては、4F2hc,LAT1, ATA1, ATA2, ASCT2が高発現していた。また、チャイニーズハムスター卵巣細胞CHO-K1によるアミノ酸輸送系解析から検討した数種類のチロシン誘導体人工アミノ酸のうち^<125>I-4-iodo-meta-tyrosineがアミノ酸輸送系Lに対して高い選択性があることが明らかになった。今後、標識抗体について検討する。