hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高圧含水マグネシウムケイ酸塩の構造と物性に関する理論的研究

本研究の目的は地球内部への水の輸送にかかわる,また地球内部における水の貯蔵相になり得る高圧含水マグネシウムケイ酸塩(DHMS)の構造と物性を明らかにすることである。DHMSの中でも特にマントル遷移層や下部マントル圧力条件下において安定な含水D相、スーパーハイドラスB相、含水B相、含水Y相を対象に研究を行う。高圧下での実験による水素位置の決定は技術的に難しいため、第一原理電子状態計算によって理論的にそれを決定する。本研究に用いた計算手法は擬ポテンシャル法に基づく第一原理電子状態計算法である。まず水素位置を決定し、実験で報告されている格子定数との比較により計算結果の検証を行った。さらに高圧下での圧縮挙動について調べた。計算により得られた圧縮挙動は非常に実験結果と一致した。さらにこの含水D相の水素結合は40GPa以上で対称化され、水素が隣り合う酸素の中間に存在することが予想された。この圧力誘起水素結合対称化転移により含水D相の圧縮挙動が明らかに影響を受けることも判明した。体積弾性率はこの構造変化により20%以上増加する。この転移は、以前報告したδ-AlOOHの圧縮挙動と類似する。転移圧は水素の量子性や温度効果を考慮するとさらに下がることが予想され、実測で報告されている20GPa付近での圧縮挙動の不連続変化と関係すると考えられる。さらに実験結果との比較のために、この含水D相の高圧下における第一原理格子振動計算を行った。O-H伸縮振動の振動数が加圧に伴い、水素結合対称化転移圧まで急激に減少し、対称化後はわずかに増加傾向にあることが判明した。これは氷の高圧相の格子振動測定とも調和的である。本研究の目的は地球内部への水の輸送にかかわる、また地球内部における水の貯蔵相になり得る高圧マグネシウムケイ酸塩(DHMS)の構造と物性を明らかにすることである。DHMSの中でも特にマントル遷移層や下部マントル圧力条件下において安定な含水D相、スーパーハイドラスB相,含水β相、含水γ相を対象に研究を行う。本年度は高圧含水マグネシウムケイ酸塩の中でも最も高圧で安定である含水D相の第一原理電子状態計算を行った。高圧下での実験による水素位置の決定は技術的に非常に難しいため,第一原理電子状態計算によって理論的にそれを決定する。まず、信頼できる計算結果を得るために擬ポテンシャルの作成と計算条件の決定を行った。さらに水素位置を決定し、実験で報告されている格子定数との比較により計算結果の検証を行った。計算により得られた圧縮挙動は非常に実験結果とよく一致した。さらにこの含水D相の水素結合は40GPa以上で対称化され、水素が隣り合う酸素の中間に存在することが明らかになった。この圧力誘起水素結合対称化転移は非常にδ-AIOOHの圧縮挙動と類似する。転移圧は、水素の量子性や温度効果を考慮するとさらに下がることが予想され、実測で報告されている20GPa付近での圧縮挙動の不連続変化と非常に調和的である。
日本人大学生の英文要約の評価に関する研究：分析的な評価尺度の開発と運用

本研究では、第二言語(L2)で書かれた文章を読み、その要点を対象言語でまとめる要約(Summary writing)を取り扱い、その中でも、評価ーとりわけ評価尺度(Scoring rubric)ーに焦点を当てた。研究I研究IIIの一連の研究を行い、独自の分析的評価尺度である「L2要約用分析的評価尺度/ Analytic Rating Scale for L2 Summary Writing」を開発した。この評価尺度には、「内容」「言い換え(質)」「言い換え(量)」「言語使用」、そして「全体的な要約の質」の5観点が含まれる。平成24年度は、日本人大学生が書いた英文要約(サマリーライティング)評価用の分析的評価尺度を開発するために、主に以下の2つの事柄を行った。1.分析的評価尺度の内容・形式に関する調査イギリスの大学院で応用言語学を研究している複数の研究者に依頼し、実際に日本人大学生の英文要約の評価を行ってもらうとともに、評価尺度の改善点を指摘を行ってもらった。併せて、日本人大学生の指導に従事している複数の大学教員(本研究グループのメンバー外)にも同様の依頼を行った。平成23年度の終わりに収集したこの評価結果データを分析した結果、既存の尺度には含まれていない内容である「言い換え(パラフレーズ)」の評価が重要であることが分かった。また、尺度の形式としては「できる」というCan-do形式を取ることが望ましいことが分かった。そのため、本研究課題で開発する尺度では「言い換え」に特化した項目を含み、かつCan-do形式を取ることになった。2.分析的尺度の暫定版の作成と専門家の判断上記1の結果を踏まえ、「内容」「言い換えの量」「言い換えの質」「言語使用」の4観点からなる暫定版の評価尺度(英語・日本語のバイリンガル仕様)を作成した。この評価尺度に対して、研究代表者・分担者・協力者が試用を繰り返し、内容や形式、文言の修正を行った。さらに、「専門家の判断(expert judgment)」として、言語テストの分野で多くの研究業績を有する研究者3名に改善のための意見を尋ねた。現在は、上記2で得られた意見の集計と、それを反映した尺度の修正を行っている。平成25年度は、平成24年度の研究にて暫定的に得られた要約評価用の評価尺度を精緻化するために、言語テスティングの専門家3名に対して「専門家の判断(expert judgment)」を求め、得られたコメントを集約することで尺度の改善を行った。その際には、以下の3点を観点として取り入れた。(1)評価のみを目的とした尺度ではなく、指導時にも到達目標とすることができる尺度とする。(2)観点が多く複雑にならないようにし、その記述子を簡潔なものとする。(3)英語母語話者教員、日本人大学教員、大学生が使いやすいように日英語併記とする。その結果、評価尺度の記述子の修正が行われ、「全体的な要約の質(Overall Quality)」の追加が行われ、5つの観点の評価尺度となった。そして、「全体的な要約の質」の観点を含めた場合、世界的に用いられているETS (Educational Testing Service)の尺度よりも高い採点者間信頼性が確認された。ただし、評定者数を減らした場合の一般化可能性係数は十分とはいえず、観点の解釈の補助、および評定者トレーニングの余地があることが確認された。この「専門家の判断」による評価尺度の改良を受けて、外部評価者(英語母語話者3名、日本人英語教員3名)に対して、改良版の評価尺度の試用を依頼した。得られた評価結果を量的に、そして評価における記述コメントを質的に分析することで、以下のことが分かった。(a)改良された5つの観点の評価尺度の信頼性は高く、また評価者からのコメントも好意的なものであった。(b)その高い信頼性は、「全体的な要約の質」の項目を追加したことによって得られていると判断された。平成23年度は、日本人大学生が書いた英文要約(サマリーライティング)評価用の分析的評価尺度を開発するために、主に以下の2つの研究を行った。1.日本人大学生が書く要約評価における総合的尺度の問題点の把握本研究グループ(研究代表者,研究分担者,研究協力者の3名)によって、EFL/ESL環境の学習者を対象とした、要約・リーディング・ライティングの評価における先行研究の文献研究を行った。同時に、本研究グループの3名が、日本人大学生が書いた英文要約(2大学の学生、計100名の要約)を既存の総合的評価尺度を用いて個別に評価し、その結果を量的・質的観点からまとめた。これらの作業を通して、これまで英文要約の評価に用いられてきた既存の総合的評価尺度の問題点を指摘した。2.複数の下位技能からなる分析的評価尺度の開発

上記1の結果を踏まえ、客観的な方法で分析的評価尺度の項目を得るために、イギリスの大学院で応用言語学を研究している複数の研究者に依頼し、実際に日本人大学生の英文要約の評価を行ってもらうとともに、評価尺度の改善点を指摘を行ってもらった。併せて、日本人大学生の指導に従事している複数の大学教員(本研究グループのメンバー外)にも同様の依頼を行った。これらの調査は、多角的な視点から、分析的評価尺度の望ましい(下位)項目を得るために行われた。これらの結果のうち、1については国際学会での発表を行い、国際学術雑誌に論文投稿中である。また、2についてはデータ収集を終え、現在分析を進めている。交付申請書の目的から若干の方向修正はあったものの、研究成果の公表に関しては国内の全国規模の学会での発表や国際学術誌への投稿を行うなど、総合すると、おおむね当初の「研究の目的」にそった進展があったものと評価できる。交付申請書の目的から若干の方向修正はあったものの、研究成果の公表に関しては国際学会での発表や国際学術誌への投稿を行うなど、当初の計画以上に進展が見られた部分もあった。総合すると、おおむね「研究の目的」にそった進展があったものと評価できる。交付申請書に記載したとおり、暫定的に開発した要約評価用の尺度の改善・修正を行う。その際に、「専門家の判断(expert judgment)」によって得られたデータを分析し、より信頼性と妥当性、そして実用性の高い尺度へと精緻化する。併せて、異なるタスクや対象者に対する研究を行うことで、評価尺度を用いた指導と評価の適用可能性を高めることを目指す。また、最終年度である次年度(平成25年度)は、得られた成果を公表し、指導や評価の経験のある教員から広く意見を得る機会をできる限り設ける。そのため、通常の学会発表以外に、ワークショップ等を開催することで、知見の公表を行うとともに、フィードバックを本研究に取り入れることを目指す。基本的に、計画通りの研究推進を予定している。年度末に学会参加・資料収集のために赴いた海外出張において、当初予定していた渡航額に満たなかったため、12,748円の研究費が未使用のまま繰り越された。次年度(平成25年度)はその分の研究費を、上記「推進方策」に記載したように知見の公表のために有効に活用することで、研究のより効果的な推進を目指す予定である。基本的に、計画通りの使用を予定している。
生物の生き残り戦略にみられる表現型可塑性を生み出すゲノム遺伝子相関の解明

(1)自家和合性の進化にみられる共通パターン有性生殖のとくに自家不和合性反応では、雄と雌の利害対立とゲノム相関が重要な役割を果たす。新学術領域での共同研究の成果により、多くの自然種で繰り返して、雄特異性因子の変異で自家和合性が進化したことなど、適応進化での分子レベルでの法則性がみえてきた。これらについて、自殖についての総説を執筆した。現在、高山研究室との共同研究で、倍数体が自家和合性になるためにエピジェネティックな制御が重要である可能性の研究を進めている。(2)異質倍数体での両親ゲノムの組み合わせ異質倍数体は、両親種のゲノムが組み合わさっており、ゲノム相関の解析のモデル系だが、これまで倍数体ゲノムの複雑さのためにほとんど解析が進んでいなかった。そこで、RNA-seq手法HomeoRoqを開発し、シロイヌナズナ属異質倍数体ミヤマハタザオの解析を進めている。ミヤマハタザオは片親ハクサンハタザオから重金属蓄積能を、もう片親のセイヨウミヤマハタザオから低温応答を受け継いで組み合わせてジェネラリストになることで分布域を拡大したことが示唆された。一方、これらのストレス応答遺伝子は異質倍数体では親の半分程度に下がっており、倍数体であることの代償(トレードオフ)のためにスペシャリストである親と競争しても勝てないことが示唆された。カルダミネ属植物C. amaraとC. hirsuta、およびそれらを両親種とする異質倍数体種C. flexuaosaにおいて、環境に応答して発現パターンの変わる遺伝子を網羅的に探索した。シロイヌナズナで孔辺細胞の大きさを制御するMPK12を調べたところ、C. amaraとC. hirsutaでリン酸化されると予測される部位に多型があり、C. flexuosaはどちらのホメオログも保持していた。またC. hirsutaタイプのMPK12がシロイヌナズナのmpk12変異体をより相補することがわかった。27年度が最終年度であるため、記入しない。生物の存続は環境への適応に依存する。変動する環境に順応すること、配偶体の数や大きさを適切に制御すること、また雌にとっては受け入れる雄ゲノムを選別することは、生物個体が生存し次世代を残すにあたり重要な課題である。本研究では、複雑なゲノム構造を持つ異質倍数体植物の環境応答可塑性の遺伝的基盤を明らかにする。また、様々な生物の配偶体発生に関わる遺伝子を明らかにし、動植物に共通される傾向とそれぞれの分子機構の理解を目指している。<1.両親ゲノムがもたらす異質倍数体種の水環境適応に関する可塑性の遺伝的基盤の解明>異なる水環境に生育する両親種の出会いにより生じた異質倍数体種が幅広い環境に適応する際に、両親種由来のゲノムのどのような相関により発生学的特徴・遺伝子変化がもたらされたか、アブラナ科の異質倍数体植物Cardamine flexuosaやミヤマハタザオ・タチスズシロソウと、これを再現した人工倍数体を用いてその遺伝的基盤を解析した。環境が変化した際にホメオログ館の発現比が大きく変化する遺伝子を見出した。<2.親ゲノムによる配偶体への資源投資制御に関わる新規遺伝子の同定>ゲノムワイド関連解析(GWAS)によりシロイヌナズナの花粉(♂配偶体)数決定に関わる候補遺伝子を同定した。<3.受精過程における新規雌雄ゲノム間相互作用をもたらす因子の同定>共同研究により、めしべ柱頭(♀胞子体)で発現する分泌タンパク質を多数同定することに成功した。

またC. hirsutaタイプのMPK12がシロイヌナズナのmpk12変異体をより相補することがわかった。C. flexuosaはC. amaraとC. hirsutaを両親種とする異質倍数体種である。生育環境が変化した際に、C. amara由来の遺伝子、またはC. hirsuta由来の遺伝子で発現比が変わる遺伝子を見出した。これらの遺伝子は、植物が環境に応じて遺伝子を使い分けている可能性を示唆している。このような遺伝子が報告された例はほとんどなく、この成果によりゲノムの進化と環境応答との関わりについて突破口が開けると期待される。27年度が最終年度であるため、記入しない。1.今回見出した発現比が変化する遺伝子について、発現部位や機能を明らかにする。2.ゲノムワイド関連解析(GWAS)によりシロイヌナズナの花粉数決定に関わる候補遺伝子を同定できたので、その遺伝子の機能を明らかにする。3.共同研究により、めしべ柱頭で発現する分泌タンパク質が受精に果たす役割を明らかにする。
電気化学測定法を用いる不溶性基質の酵素的加水分解反応の速度解析

デンプン,セルロース等の酵素的加水分解反応は,従来それら多糖懸濁液中での反応の追跡が困難であったため,詳細な速度論的研究は行なわれてこなかった。これまでの研究において筆者らは,グルコアミラーゼによるトウモロコシ由来デンプン粒の加水分解反応およびセロビオヒドロラーゼによる微結晶セルロースの加水分解反応を,電気化学バイオセンサーを用いることにより追跡し,反応初速度の解析を行なった。その結果,加水分解反応速度は,i)酵素の基質表面への吸着,ii)酵素基質複合体の生成,iii)生成物の放出の三段階機構を仮定して導かれた速度式により説明できることが明らかとなった。今年度は,基質を6つの植物種(イネ,コムギ,トウモロコシ,キャッサバ,サツマイモ,ジャガイモ)由来のデンプン粒とした系について検討を行なった。グルコースオキシダーゼを固定化したセンサーを作製し,それにより各種デンプン粒懸濁液中のグルコース濃度に比例した電流値を連続的に測定した。デンプン粒懸濁液中にグルコアミラーゼを添加した後の電流上昇の傾きより,定常状態における加水分解反応速度が得られた。その反応速度は,粒径の小さい,すなわち比表面積の大きいデンプン粒を用いたときほど大きくなった。反応速度および酵素の基質表面への吸着量の解析から各種パラメータを決定した結果,酵素のデンプン表面への吸着しやすさはデンプンの種類による違いがほとんどみられないが,吸着した酵素の活性はデンプンの種類により異なることが示された。速度パラメータとデンプン結晶構造との比較等についても検討し,それらの研究結果を学術誌(Bioscience,Biotechnology,and Biochemistry,71,946-950(2007))において発表した。デンプン粒の酵素的加水分解反応は、従来デンプン懸濁液中での反応の追跡が困難であったため、詳細な速度論的研究は行なわれてこなかった。これまでの研究において筆者らは、グルコアミラーゼによるトウモロコシ由来デンプン粒の加水分解反応を、電気化学バイオセンサーを用いることにより追跡し、反応初速度の解析を行なった。その結果、加水分解反応速度は、i)酵素の基質表面への吸着、ii)酵素基質複合体の生成、iii)生成物の放出の三段階機構を仮定して導かれた速度式により説明できることが明らかとなった。今年度は、基質を微結晶セルロース、加水分解酵素を真菌由来セロビオヒドロラーゼとした系についても検討を行なった。ピロロキノリンキノン依存型グルコースデヒドロゲナーゼを固定化したセンサーを作製し、それにより微結晶セルロース懸濁液中のセロビオース濃度に比例した電流値を連続的に測定した。微結晶セルロース懸濁液中にセロビオヒドロラーゼを添加した後の電流上昇の傾きより、定常状態における加水分解反応速度が得られた。その反応速度は、先のデンプン粒の酵素的加水分解反応と同様の三段階機構を仮定して導かれた速度式により説明できた。可溶性基質を用いた場合との速度パラメータの比較等についても検討し、それらの研究結果を学術誌(Analytical Biochemistry, 357, 257-261(2006))において発表した。また以上の成果は、国際学会(2回)、国内学会(1回)においても発表した。
乳幼児齲蝕のスクリーニングに関する研究-母親の口腔内状態と生活習慣-

近年,乳幼児の齲蝕罹患者率は年々減少する傾向にあるが,我が国においては依然として高い齲蝕罹患状態を示しているのが現状である。特に,1歳から3歳にかけての時期に齲蝕が急増しており,この時期の適切な歯科的アプローチが希求される。そのためには,乳歯齲蝕の発生に関与している様々な因子の早期発見が必要であり,効果的なスクリーニング方法が望まれる。今回,母親の口腔内状態(齲蝕罹患状態や齲蝕活動性)および生活習慣(間食習慣,歯磨き習慣,衛生習慣等)と乳幼児の口腔内状態との関係を調べることを目的として研究を行った。対象は,月齢1824ヶ月の患児71人とその母親で,口腔内検診,齲蝕活動性試験および母親の生活習慣に関するアンケートを実施した。結果,対象児の齲蝕罹患者率は9.9%,一人平均deftは0.28本であり,平均カリオスタット値は1.34であった。母親の齲蝕罹患者率は100%で,一人平均DMFTは13.6本であった。齲蝕活動性試験より,唾液中のS.mutans数が10^5/ml以上検出された母親は全体の68%で,対象児では44%であった。lactobacillus数に関しては,10^5/ml以上検出されたのは母親で32%,子供では5%であった。また,子供のカリオスタット値はその齲蝕罹患状態および母親のS.mutans数とlactobacillus数と有意な正の相関を示した。また,母親の口腔衛生感と子供のS.mutans数とに正の相関を認めた。すなわち,母親の口腔内状態や生活習慣が,子供の口腔内に反映されていることが示され,低年齢児に対してでも,母親の検査,問診により,齲蝕発生に対するハイリスク者をスクリーニングできる可能性が示唆された。
バーチャルCT気管支内視鏡を用いた気管内吸引教育システムの開発

口腔、鼻腔内より深部の気管内吸引は直接観察できる部位ではないため、技術指導に困難が伴う。本研究ではコンピューテッドトモグラフィデータを用い、気管のバーチャル(仮想)内視鏡画像および頚部三次元画像を構築し、任意の気管内の仮想内視鏡画像をリアルタイムに観察でき、その位置を頚部三次元画像上に表示させるシステムを構築した。そして気管内吸引ドレーン挿入時の解剖学的位置、距離的・曲率的な関係を明らかにし、科学的根拠に基づき、安全かつ非侵襲的に看護学生が実践に近い状態で、気管内吸引技術を習得させることができる教育システムの構築を行った。本研究ではコンピューテッドトモグラフィ(以下CTとする)データを用い、気管のバーチャル(仮想)内視鏡画像および頚部三次元画像を構築し、任意の気管内の仮想内視鏡画像をリアルタイムに観察できるシステムを構築する。そして気管内吸引ドレーン挿入時の解剖学的位置、距離的・曲率的な関係を明らかにし、科学的根拠に基づき、安全かつ非侵襲的に看護学生が実践に近い状態で、気管内吸引技術を習得させることができる教育システムの構築を行う。佐々木かほる、大川美千代、土井一浩は気管内吸引教育時の問題点を提示した。小倉敏裕および土井一浩はその問題を解決すべく仮想気管内吸引トレーニングシステムの構想を考え、視野、視点の設定方法や、仮想ドレーン位置表示方法の設定を考察した。1.仮想気管内吸引トレーニングのためのCT三次元画像データベースの作成を行った。頚部CT画像データは新たに本研究のために撮影する必要は無く、国内外にインアターネットにアップロードされた、無料の公開CT画像データベースが数多く利用でき、5症例を集めた。2. CTデータから気管を抽出し、気管および気管支の三次元画像構築頚部から胸部のCT横断画像データを用いコンピュータに入力し、空気部分を透明表示とし、頚部気管の仮想気管(支)内視鏡画像を構築した。同時に気管の三次元画像上に視点視野を位置と方向を表示させることができることを確認した。さらに唇からの距離も測定し表示させ、各臓器からの距離の測定も測定が可能であることを確認した。この表示によって、仮想ドレーンを挿入した時の先端画像および、頚部三次元画像上における仮想ドレーンの位置を表示できることを確認した。この方法によって、現在のところまだ、使用勝手が悪いが、看護学生が吸引技術の習得のための仮想気管(支)内視鏡画像を観察することができることを確認した。22年度、コンピューテッドトモグラフィデータを用い、気管のバーチャル(仮想)内視鏡画像および頚部三次元画像を構築し、任意の気管内の仮想内視鏡画像をリアルタイムに観察できるシステムを構築した。そして気管内吸引ドレーン挿入時の解剖学的位置を明らかにし、安全かつ非侵襲的に看護学生が実践に近い状態で、気管内吸引技術を習得させることができる教育システムの完成に向けて準備を行った。次年度はモデル人形を用いた気管内吸引トレーニングのみの学習、仮想気管(支)鏡および頚部三次元画像を用いた気管内吸引トレーニング教育システムを併用した場合の教育効果を調査する予定で、そのための、アンケート調査の内容を考察した。佐々木かほる、土井一浩はモデル人形を用いた時の気管内吸引教育の実際と問題点を提示し、また、小倉敏裕および土井一浩は頚部三次元画像を用いた気管内吸引トレーニングシステムがより効果的に学生に適用できるように指導方法および気管内吸引トレーニングシステムの使用の方法、およびトレーニングの手順を考察した。学生教育への実施の前に、自ら仮想気管内吸引トレーニングを体験したところ、実際の人間の口腔内は、口腔を広げて作成されたモデル人形と異なり、意外と狭く感じられ、口腔内粘膜にぶつかる可能性が高かった。しかし、気管および気管支は常時開いているため。容易に挿入、観察できることが分かった。このような点も考慮しながら実習を進める手順を考える必要があった。仮想ドレーンを挿入した時の先端画像および、頚部三次元画像上における仮想ドレーンの位置は当初考えていたように容易に描出することが可能であった。今後、モデル人形を用いた気管内吸引トレーニングのみの学習、仮想気管(支)鏡および頚部三次元画像を用いた気管内吸引トレーニング教育システムを併用した場合の教育効果を実習実践の後に実施するアンケート調査によって判定する。『看護基本技術』の学習項目の中の呼吸・循環を整える技術として吸引(口腔、鼻腔、気管内)がある。口腔、鼻腔、気管内の吸引は臨床現場において頻繁に行われ、また、それが実施されない場合、生死に関わる問題となる。口腔、鼻腔内より深部の気管内吸引は直接観察できる部位ではないため、技術指導に困難が伴い、気管内が観察できた状態での指導が望まれていた。本研究ではCTデータを用い、気管のバーチャル(仮想)内視鏡画像および頚部三次元画像を構築し、任意の気管内の仮想内視鏡画像をリアルタイムに観察できるシステムを構築した。

本システムの使用により、仮想内視鏡画像とともに位置情報がリアルタイムに頚部三次元画像上に表示され、視点の位置と喉頭軟骨など特定の位置からの距離も三次元的に計測可能となった。授業でのアンケート調査の結果として1.実際の臓器の位置関係がよく理解できる。2.授業内容へ興味・関心が持てた。3.管腔内部が具体的にわかった。4.学習に対する向上心が高まった。5.このような画像を用いた仕事に魅力がわいた。6.このような技術を使って患者さんを助けてあげたいと思った。7.解剖学の学習をする方法として有用である。などが得られた。本研究において構築した気管内吸引トレーニングシステムは仮想的に吸引ドレーンを挿入した位置の人体の気管内仮想内視鏡画像がリアルタイムに観察でき、自由に上下左右に視野方向を変化させることができ、安全かつ非侵襲的に看護学生が実践に近い状態で、気管内を観察させることができた。また、学生個人個人が自宅で学習できる気管内吸引教育システムを構築することができた。さらに本法は、学習に対するモチュベーションを向上させることもできた。結果は第13回日本放射線技術学会関東部会において、小倉敏裕,土井一浩,大川美千代,佐々木かほる,バーチャルCT気管支内視鏡を用いた気管内吸引教育システムの構築というタイトルで発表した。
対称性の破れた相の分類理論の構築と冷却原子系への応用

平成28年4月から平成29年3月まではフロケエンジニアリングの手法の拡張に取り組んだ。フロケエンジニアリングは、フロケ理論と呼ばれる線形方程式に対する数学理論に基づいて展開されるが、線形方程式の典型的な例はシュレディンガー方程式である。このためフロケエンジニアリングの適用範囲はこれまで孤立量子系に制限され、基本方程式が非線型である古典開放系、及びブラウン運動のような確率過程に支配された微小系には使えないという困難があった。以上の問題に対して今回の研究では、非線形方程式や確率過程が線形なマスター方程式にマップできることに着目して非線形性に伴う問題を克服し、フロケエンジニアリングの適用範囲を古典系や確率過程に拡大することに成功した。さらに、得られた理論を熱浴と結合した古典磁性体のレーザー下でのダイナミクスの問題に応用し、その磁化がレーザーの強度と周波数を変えることで制御できることを示した。平成28年4月から平成29年3月まではフロケエンジニアリングのトポロジカル物性物理への応用について研究をした。ワイル半金属とはトポロジカル物質の一つであり、その素励起であるワイルフェルミオンはカイラル磁気効果と呼ばれる特異な磁場応答(磁場に平行に電流が流れる)を示す。しかし、ワイル半金属ではワイルフェルミオンが必ず対で現れる(ニールセン・二宮の定理)ために熱平衡状態ではカイラル磁気効果は現れないことが示されていた。上記の問題に対して今回の研究では、まず周期駆動系ではニールセン・二宮の定理が成立せず、カイラル磁気効果が現れうることを明らかにした。更に、ワイルフェルミオンが単独で存在する周期駆動系の模型を構成し、それがカイラル磁気効果を示すことを実証した。最後に、以上の研究を対称性を持つ系にも拡張し、周期駆動系で現れるギャップレストポロジカル励起の分類をし、その包括的理論を構築した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度は対称性の破れた相の分類に関して、Lie代数の表現を用いたアプローチに基づいて研究した。対称性の破れは自然界に普遍的に現れる現象であり、強磁性体や超伝導体を含む多くの物質は対称性の破れによって理解できる。従って、対称性の破れた相とそこで現れるNambu-Goldstoneモードやトポロジカル励起を分類し、系統的に理解する方法を開発することは、新奇な凝縮相を探索する上で重要である。平成28年度はLie代数とその表現を用いてこの問題に取り組み、対称性の破れた相の多くでは基底状態が同時対角化できる部分Lie代数(Cartan部分代数)の固有状態になっていることを発見し、これらをμ-symmetry breakingと名付けた。具体的には、強磁性体や反強磁性体、スカラーBose-Einstein凝縮体(BEC)、スピン1のスピナーBECの強磁性相及びポーラー相などがμ-symmetry breakingに属する。μ-symmetry breakingに属する相に対してはCartan部分代数の固有値によって系統的な分類が可能であり、Nambu-Goldstoneモードやトポロジカル励起に関しても先行研究で知られている公式よりも簡便な線形代数的手法で計算できることを発見した。特に、Nambu-Goldstoneモードの分散関係を記述する有効ラグランジアンは、Lie代数の標準的な基底であるCartan標準形を用いて対角化される。Nambu-Goldstoneモードは、u(1)Lie代数に対応した巨視的波動関数の位相の揺らぎを記述するモード、su(2)Lie代数に対応した一般化されたSU(2)スピンの歳差運動を記述する放物型分散のモード、su(2)Lie代数に対応した一般化されたSU(2)スピンの振動運動を記述する線形分散のモードの3種類に分類される。平成28年度は物理学において基本的な役割を果たす対称性の破れとそこに発現するトポロジカル励起に関する基礎研究に取り組んでいます。これらは物理学の広範な領域で重要な役割を果たす普遍的な概念である一方で、様々な分野において異なった専門用語で議論され、また、物理だけでなく数学の専門知識が要求される難易度の高い研究分野である。東川君は物性物理学から素粒子論にわたる広範囲な文献を研究したうえで、これまで2つの重要な研究を行った。まず、Lie代数の表現論に基づいて対称性の破れとNambu-Goldstoneモードを含むトポロジカル励起の系統的に調べる方法論を構築した。次に、異なったトポロジカル励起が共存する場合はトポロジカル不変量が保存しない場合が存在するという、これまで個別的に調べられていた現象をWhitehead積という数学的手法を用いて系統的に調べ上げることができる理論を構築した。これは今後のさらなる発展が期待できる。平成29年4月から平成29年5月にかけてトポロジカル励起の共存系の研究を行った。この研究で私は、渦の存在下ではスカーミオンのトポロジカルチャージが必ずしも保存されず、スカーミオン対が連続的に生成できることを発見した。渦が存在しない場合にはスカーミオン対の連続的な生成はトポロジカルに禁止されている、スカーミオン対の生成の前後で影響を受けないという2点から、渦がスカーミオン対の生成において「触媒」としての役割を果たしているということができる。

上記の結果は、触媒によるトポロジカル励起の連続的な生成と消滅を可能にすると同時に、トポロジカル励起の共存系においてトポロジーが重要な役割を果たす数少ない例の一つであり、トポロジカル励起の研究に重要な知見を与えるものと期待される。上述のトポロジカル励起の共存系の研究と並行して、平成29年5月から平成30年3月まで周期駆動系で現れるワイルフェルミオンについての研究を行った。この研究で私は、周期駆動された結晶系は(エネルギー方向の周期性のために)ニールセン・二宮の定理の制約を受けず、単一のワイルフェルミオンが現れうることを発見し、その具体的な格子模型を構成した。ワイルフェルミオンのスピン運動量固定を反映して、スピン偏極した波束は1周期のポンプでスピンに平行な方向に1サイト分だけ移動する。さらに、この系に磁場をかけた状態で1周期ポンプすると波束は磁場に平行な方向に移動する。これはカイラル磁気効果の周期駆動系でのアナロジーである。さらに上記の模型の冷却原子気体で実装方法についても議論した。以上の結果はトポロジカル半金属についての基本的な定理であるニールセン・二宮の定理の制約を、非平衡性を取り入れることで超えるものであり、トポロジカル絶縁体・半金属の研究に重要な知見を与えるものと期待される。平成29年度はトポロジカル励起の共存系と周期駆動系に関して2つの注目すべき成果を挙げた。前者の研究においては、複数のトポロジカル励起が共存する場合は一方が他方の多様体の構造を本質的に変えてしまうことに起因して、トポロジカル励起を連続的に生成できるという新しい結果を得た。後者の研究では、周期駆動系では、ブリルアンゾーンの周期系に起因するニールセン・二宮の定理の制約からが解放されることを指摘し、単一のワイルフェルミオンが現れうることを発見した。具体的に構成されたモデルはサウレスポンプの3次元版であり、非平衡物理がニールセン・二宮の定理という基本的制約を逃れるキーであることを具体的に示した点に意義がある。いずれの研究成果もトポロジカル量子現象の理解の進展に寄与するものであると判断される。平成28年4月から平成29年3月まではフロケエンジニアリングの手法の拡張に取り組んだ。フロケエンジニアリングは、フロケ理論と呼ばれる線形方程式に対する数学理論に基づいて展開されるが、線形方程式の典型的な例はシュレディンガー方程式である。このためフロケエンジニアリングの適用範囲はこれまで孤立量子系に制限され、基本方程式が非線型である古典開放系、及びブラウン運動のような確率過程に支配された微小系には使えないという困難があった。以上の問題に対して今回の研究では、非線形方程式や確率過程が線形なマスター方程式にマップできることに着目して非線形性に伴う問題を克服し、フロケエンジニアリングの適用範囲を古典系や確率過程に拡大することに成功した。さらに、得られた理論を熱浴と結合した古典磁性体のレーザー下でのダイナミクスの問題に応用し、その磁化がレーザーの強度と周波数を変えることで制御できることを示した。平成28年4月から平成29年3月まではフロケエンジニアリングのトポロジカル物性物理への応用について研究をした。ワイル半金属とはトポロジカル物質の一つであり、その素励起であるワイルフェルミオンはカイラル磁気効果と呼ばれる特異な磁場応答(磁場に平行に電流が流れる)を示す。
食道扁平上皮癌における蛋白合成開始因子の発現とその制御に関する研究

ヒトの食道扁平上皮癌における蛋白合成開始因子のひとつであるelF4Eの発現を明らかにする目的で45例の食道扁平上皮癌の手術検体に対し免疫染色を行い、同時に腫瘍組織から抽出した遺伝子をRT-PCR法にて処理しelF4EのmRNAの増幅の測定。また、western blot法によりelF4E蛋白の発現の測定を試みてきた。食道癌におけるelF4E蛋白とp21蛋白免疫組織染色の発現程度により3群に分類し、またPCNA indexを各染色に合わせて行った。Elf4eは56%に発現が見られ,腫瘍の先進部に主として発現が見られた。また非腫瘍部では腫瘍に隣接する異型上皮巣の基底膜側に多く発現していた。高分化型の扁平上皮癌20例と中ないし低分化型の扁平上皮癌おのおの25例で発現を比較すると高分化型では高度の発現は20%以下、軽度発現から陰性が60%以上であった。一方、中ないし低分化型の癌では高度の発現が60%で見られた(P=0.002)。また、リンパ節転移についてみると、陽性群では高度発現が50%以上に見られ、転移陰性群では高度の発現は10%以下であった。一方,p21は42.2%に発現が見られ,発現の陽性例は高分化型扁平上皮,発現陰性例は浸潤型増殖様式の症例とリンパ管侵襲陽性例が多かった.PCNA陽性細胞率は分化度,累積生存率に相関し,p21の発現と逆の相関が見られた.Elf4eとp21の組み合わせでみるとelf4e陽性でかつp21陰性例に最もPCNA陽性細胞率が高く,累積生存率が低かった.以上よりelf4e発現例は低分化型扁平上皮癌に多く見られ,増殖が早く予後不良である.P21発現との組み合わせでは食道扁平上皮癌の悪性度の指標になる可能性がある.実験の当初採取した腫瘍組織から抽出した遺伝子をRT-PCR法にて処理しelF4EのmRNAの増幅の測定を試みたが、mRNAレベルでelF4Eの遺伝子増幅を捕らえることは困難であった。また、western blot法によりelF4E蛋白の発現を測定することも同様に困難であった。その理由として、食道癌の手術は腫瘍の摘出までに長時間を要し、手術操作のために腫瘍を含んだ食道組織が長時間低酸素状態に置かれており、腫瘍組織の凍結などの適切な処置を受けるまでの間に、極めて微量にしか存在しないelF4Eの遺伝子が破壊、変性を受けるものと思われた。この隘路を打破するために研究の途中から、術者の協力を得て手術中に少しでも早く新鮮な腫瘍組織を採取でき、測定できるよう努力した。また、内視鏡の生検による腫瘍組織の採取も試みた。さらにヒト食道癌の培養細胞を用いて抽出を試みた。しかし、再現性をもってelF4Eの遺伝子増幅を捕らえることは困難であった。その結果免疫染色によるデータから上記のような結論を導き出し、現在論文投稿中である。その理由として、食道癌の手術は腫瘍の摘出までに長時間を要し、手術操作のために腫瘍を含んだ食道

組織が長時間低酸素状態に置かれており、腫瘍組織の凍結などの適切な処置を受けるまでの間に、極めて微量にしか存在しないelF4Eの遺伝子が破壊、変性を受けるものと思われた。この隘路を打破するために研究の途中から、術者の協力を得て手術中に少しでも早く新鮮な腫瘍組織を採取でき、測定できるよう努力した。また、内視鏡の生検による腫瘍組織の採取も試みた。さらにヒト食道癌の培養細胞を用いて抽出を試みた。しかし、再現性をもってelF4Eの遺伝子増幅を捕らえることは困難であった。その結果免疫染色によるデータから上記のような結論を導き出し、現在論文投稿中である。食道扁平上皮癌におけるeIF4Eの発現機構と意義を明らかにするためにeIf4eの発現を手術により切除された食道癌組織に免疫組織染色を行い,同時に採取した腫瘍組織からRT-PCRにてm-RNAを,western blot法によりeIF4E蛋白の発現を検討している.現在のところ7例で測定可能であったが,eIF4Eの発現は腫瘍の分化度,進行度との関連性が示唆されている.すなわち,高分化型よりも低分化型の扁平上皮癌に発現が多く,また,表在型の癌よりも深達度の深い例で発現多く,腫瘍の先進部に発現が多い傾向があった.これらは主として免疫組織染色による検討であり,western blotやRT-PCRの検討ではサンプリングの部位や数に限界があり,症例数の少ないこともあり,統計学的な有意差はいまだ見られていない.現在症例数を増やして検討を重ねている.また,同時に測定したp21,cyclin D1,VEGF,thymidine phosphorylase,FGFなどとの発現の関連性ではこのeIF4Eの発現は血管新生増殖因子とされるVEGFやPD-ECGFなどのサイトカインと関連して発現する傾向が窺われた.さらに血管密度やKi67などの核蛋白関連抗原の発現との関連性も示唆され,これに関しても症例を重ねて検討している.一方,自立された食道癌のcell lineを用いて同様の検討を行いこれらのcell lineを対象としたeIF4Eの発現を確認しており,遺伝子導入の予備実験を行っている.[目的と方法]:食道扁平上皮癌におけるeIF4Eの発現の意義を明らかにするために手術により切除された40例の食道癌組織に免疫組織染色を行い,同時に採取した腫瘍組織からRT-PCRにてm-RNAを,western blot法によりeIF4E蛋白の発現を測定することを試みた.[成績]:免疫組織染色ではeIF4Eの発現は癌細胞の細胞質に瀰漫性にみられ,腫瘍の先進部に発現が多い傾向があったが腫瘍周囲の正常食道粘膜にはみられなかった.発現の程度により高度,中等度,軽度陰性の3群に分類した.高分化型の扁平上皮癌20例と中低分化型の扁平上皮癌おのおの20例で発現を比較すると高分化型で高度の発現が20%,軽度から陰性が60%であった.一方,中低分化型では高度発現が60%でみられた(P=0.002).
デジタル映像処理とデータマイニングの統合に基づくスポーツコーチングシステム

少年剣士の練習光景から少年剣士のフォームをコーチするシステムについては,身長,剣先の高さ,竹刀の角度,剣先の交差距離をデジタル画像から抽出し,それらを数値化したデータから決定木学習によりコーチのためのルールを学習したが,当初は精度が低かった.そのため,剣道の専門家をインタラクティブに有効属性の発見を試みた結果,間合いという概念を[両者の足の間の距離]に置き換え,再度,決定木学習を行った結果,精度の高いルールが学習できた.一方,サッカーコーチシステムの開発については,ワールドカップ2002の全試合を対象にして,ボールをキープしている選手に注目し,ボールの位置と選手の行為(キックやドリブルやパス)に関するデータを収集し,因子分析により,[ボールをつなぐ][カットからの攻撃][効率のよいせめ]という3種類の共通因子を抽出した後に,決定木学習による戦術に関するルールの学習を試みた.その結果,IF[効率のよい攻めができない][カット数が少ない]Then[予選敗退],というような興味深いルールが学習できた.また,すべての選手の位置データを収集する試みについては,サッカー選手の重なりがない場合の人物追跡をほぼ完全に処理できることが確認でき,さらに,選手が交差して離れていく場合,多くの選手がボールに一斉に集まる場合などの複雑な動きに対しては,色情報の導入が効果的であることが確認できた.以上,剣道とサッカーを例にして,スポーツの練習光景などを撮影したデジタル映像から,身体技能の向上に役立つ知識や勝敗を左右する戦術に関する知識を自動抽出するシステムの構築可能性を示すことができた.少年剣士の練習光景を3台のデジタルビデオで撮影した後,人物と竹刀を追跡処理し,身長,両剣士間の距離,剣先の高さと交差距離,竹刀の角度などのデータを取得した.その後,「面打ちにおける剣先位置の良否」を問題として,26種類の少年剣士の構えの画像を剣道教師がみてその良否を評価し,その評価結果と取得済みの数値データを合わせて入力データとし,決定木学習を通して,剣先位置の良否を決定するルールを学習した.最初の学習では26種類すべての画像の良否を正しく判断できなかったが,「攻撃側の剣先延長線と相手の目線からの距離」を新属性として付加した結果,すべての画像の良否を正しく判断できるに改善された.また,サッカーについてはビデオカメラにより撮影された動画像から各選手の動きを抽出し追跡する方法を樹討した.なお,撮影において競技場に備え付けられた大規模なシステムを使うのではなく,汎用のビデオカメラを撮影者が手で持ちながら簡易に撮影された画像を処理するアルゴリズムを検討した.具体的には以下の方針をとった.1移動カメラにより撮影されたグラウンド画像のずれをテンプレートマッチングと射影変換により補正し,位置合わせを行う2各選手の初期位置を,動画像の初期フレームから求める.ここでは,2値化とエッジ検出などの画像処理技法を用いる.3選手の向きや位置によりサイズを変更できるテンプレートを用い,動画像中で各選手の動きを追跡する.以上に方針にもとづき,PC上でプログラムを開発した.選手同士の重なりがない場合はほぼ100%に近い結果が出たが,選手同士が交差した場合に,失敗するケースが多かった.今後は,選手同士が交差しても追跡できる手法の検討が課題となる.′少年剣士の練習光景から少年剣士のフォームをコーチするシステムについては,身長,剣先の高さ,竹刀の角度,剣先の交差距離をデジタル画像から抽出し,それらを数値化したデータから決定木学習によりコーチのためのルールを学習したが,当初は精度が低かった.そのため,剣道の専門家をインタラクティブに有効属性の発見を試みた結果,間合いという概念を[両者の足の間の距離]に置き換え,再度,決定木学習を行った結果,精度の高いルールが学習できた.一方,サッカーコーチシステムの開発については,ワールドカップ2002の全試合を対象にして,ボールをキープしている選手に注目し,ボールの位置と選手の行為(キックやドリブルやパス)に関するデータを収集し,因子分析により,[ボールをつなぐ][カットからの攻撃][効率のよいせめ]という3種類の共通因子を抽出した後に,決定木学習による戦術に関するルールの学習を試みた.その結果,IF[効率のよい攻めができない][カット数が少ない]Then[予選敗退],というような興味深いルールが学習できた.また,すべての選手の位置データを収集する試みについては,サッカー選手の重なりがない場合の人物追跡をほぼ完全に処理できることが確認でき,さらに,選手が交差して離れていく場合,多くの選手がボールに一斉に集まる場合などの複雑な動きに対しては,色情報の導入が効果的であることが確認できた.以上,剣道とサッカーを例にして,スポーツの練習光景などを撮影したデジタル映像から,身体技能の向上に役立つ知識や勝敗を左右する戦術に関する知識を自動抽出するシステムの構築可能性を示すことができた.
胃癌腹腔洗浄液および末梢血中癌細胞の単離と遺伝子解析を用いた補助化学療法薬剤選択

昨年度に引き続き腹腔洗浄液中微小がん細胞(PTC)および血中循環がん細胞(CTC)の検出デバイスの改良を行い、3Dフィルター型分離デバイスで捕捉したCTC(PTC)をスライドグラスに転写、4検体の細胞診標本(パパニコロウ染色と免疫染色)を同時に作成できる自動CTC分離装置を企業と共同で試作した。さらにCTCに関しては1例の胃癌患者血液;流出路静脈血(DV)及び末梢血(PB)検体を用いて“CTC細胞診"の診断基準;Keratin陽性異型細胞を確立した。これによりCTCの同定を迅速、正確、客観的に光学顕微鏡下で行うことが可能となった。胃癌CTCの陽性率はDV;3/11(28%, 1123/5ml)、PB;2/11(18%, 126/5ml)と大腸癌に比べて低いものの、大腸癌と同様PBに比べてDVでCTC数が多く認められた。一方、PTC分離に関しても、上記改良型分離デバイスを用いて胃がん(一部大腸癌)患者の腹腔洗浄液中のPTC検出の検討を行なった。その結果、血中CTCの検出と異なり、腹腔洗浄液中PTCの検出ではかなりの数の中皮細胞がフィルター上に残存するため、パパニコロウ染色のみでは中皮細胞との鑑別が問題となるが、CEA免疫染色を併用することにより従来の洗浄細胞診に比べ1回の測定で洗浄液中の全PTCを簡便かつ定量的に評価することが可能となった。また、Trastsuzumab,TDM-1bなどの分子標的治療のためのCTCマウスモデルを確立した。これらのヒト胃癌マウスモデルを用いて分子標的薬治療前後の血中CTCの動態を検討し、治療後早期に一過性にCTC数が増加する傾向があることを見出した。この動員されたCTCの形態は原発腫瘍の組織像を反映していることから、一過性に増加するCTCが原発巣の薬剤感受性と密接に関連しており、CTCによる抗がん剤感受性評価の可能性が示唆された。1腹腔洗浄液中がん細胞(PTC)および末梢血中循環がん細胞(CTC)がん細胞の検出これまでのCTC検出は蛍光染色、暗視野下の検鏡で行なわれてきた。このためCTCの判定基準は蛍光染色パターンのみに基づき、判定は1回の検鏡のみで行なわれてきた。しかし、この判定方法では通常の細胞診で行われる明視野、永久標本での十分な形態学的評価ができず、判定の正確性、再現性に大きな課題を有していた。そこで今年度はこれまで開発してきたサイズ選別性3Dフィルター型CTC分離デバイスで捕捉したCTCを、スライドグラスに転写し、細胞診標本(パパニコロウ染色と免疫染色)を作成できる様にデバイスの改良を行なった。これにより核の形態学的情報が得られる様になり、CTCの同定が正確、客観的になった。一方、腹腔洗浄液中がん細胞(PTC)分離に関しても、マウス腹膜転移モデルを用いて洗浄液中遊離胃がん細胞をパパニコロウ染色とCEA免疫染色にて中皮細胞を除外してがん細胞を客観的に同定することに成功した。以上の結果から、本デバイスは回収したCTCやPTCをスライドグラスに転写することにより従来の蛍光検出法に比べて大幅にCTC判定の客観性が向上し、Liquid biopsyへの応用が期待できる結果であった。上記改良型CTC検出デバイス及び胃がん細胞株CTCマウスモデルを用いて化学療法や分子標的治療のモニタリングが可能なCTCマウスモデルを確立した。細胞数をある程度確保できる場合にはこのスライドグラス標本からがん細胞のDNAを抽出、回収することも可能であり、遺伝子診断への応用も十分可能と考えられる。CTCのフィルター型分離デバイスからのCTCのスライドグラスへの転写と細胞診染色標本作成などデバイスの大幅な改良とCTC検出能向上を達成した。ヒト胃がん(GCIY細胞)CTCマウスモデルを用いてマウス血液から上記デバイスを用いてパパニコロウ染色とサイトケラチン免疫染色標本を作成し、細胞診でCTCを客観的に評価、検出することに成功した。また数例の大腸がん、胃がん患者血液検体を用いた予備的検討でもマウスモデルと同様に、パパニコロウ染色とサイトケラチン免疫染色によりスライドグラス標本上でCTCを検出することを確認した。スライドグラス標本からの遺伝子解析法についてはまだ具体的にマウスモデルや臨床検体での解析には手が回っておらず、今後の課題として残っている。以上、基本的なデバイスに関しては所期の目標を達成したので全体として達成度は70%程度と評価する。1腹腔洗浄液中および末梢血中循環がん細胞(PTC/CTC)の検出デバイスこれまでのCTC検出は蛍光染色パターンの暗視野下での蛍光顕微鏡観察のみで行なわれてきた。しかし、この判定方法では通常の細胞診で行われる明視野、永久標本での客観的な形態学的評価ができず、判定の正確性、再現性に課題を有していた。そこで昨年度は3Dフィルター型CTC分離デバイスで捕捉したCTCを、スライドグラスに転写し、細胞診標本を作成できる様にデバイスの改良を行なった(特許出願中)。本年度はさらに臨床的実用性を向上させるため4検体を同時に自動的にCTC検出できる装置を企業と共同して試作した。これらによりCTCの同定を迅速、正確、客観的に“CTC細胞診"として行うことが可能となった。

一方、腹腔洗浄液中がん細胞(PTC)分離に関しては、今年度は上記改良したCTC分離デバイスを用いて、実際の胃がん患者の腹腔洗浄液中のPTC検出の予備的な検討を行なった。その結果、血中CTCの検出と異なり、腹腔洗浄液中PTCの検出では一部の中皮細胞がフィルター上に残存し、これを除外する必要性があるが、パパニコロウ染色とCEA免疫染色の二重染色により中皮細胞を除外でき、PTCを形態学的に同定することに成功した。2 CTC, PTCを用いた抗がん剤感受性、抵抗性予測法上記改良型CTC検出デバイス及び胃がん細胞株CTCマウスモデルを用いて化学療法や分子標的治療のモニタリングが可能なCTCマウスモデルを確立した。このマウス胃がんモデルを用いて抗がん剤及び分子標的薬治療前後の血中CTCの動態を検討し、治療後に一過性にCTC数が増加する傾向があることを見出している。この治療に伴い血中に遊離してきたCTCの形態が原発巣の組織像をよく反映していることから、CTCの一過性増加が原発巣の薬剤感受性と関連している可能性を示唆した。1 CTC/PTC分離デバイスの改良;3Dフィルター型分離デバイスからのCTC/PTCのスライドグラスへの転写と細胞診染色標本作成法を確立し、"CTC/PTC細胞診"の形態学的な診断基準を提案した。さらに自動検出装置の試作機を作成するなど、実用化に向けた改良、改善を達成した。本改良デバイスを用いて胃がん患者(10例)の末梢血、流出路静脈血及び腹腔洗浄液検体を用いたCTC/PTC検出の予備的検討を行った。その結果、暗視野での蛍光検出に依存する従来法に比べ、本法では簡便、迅速、客観的かつ低コストに通常顕微鏡下での検出が可能であることを明らかにした。2 CTC/PTCによる抗がん剤感受性、抵抗性予測と遺伝子解析;マウス血液(心採血)から上記デバイスを用いてCTCを再現性よく検出できる胃がんのCTCマウスモデルを作成することに成功した。本CTCマウスモデルを用いて抗がん剤(PTX)や分子標的治療(Trastsuzumab)の前後の血中CTCの動態を検討し、治療後に一過性にCTC数が増加することを見出した。このCTCの形態が原発巣の組織像をよく反映していることから、CTCの継時的モニタリングによる原発巣の薬剤感受性予測の可能性を示唆した。一方、スライドグラス標本からの遺伝子解析法についてはフィルターからのDNA/RNA抽出及びそれから合成したcDNAを用いたRT-PCR法に成功した。しかしながら、CTC数が少ない末梢血の場合、再現性よくDNA/RNA抽出、RT-PCR法による検出には至っておらず、今後の課題として残っている。以上、デバイス及びマウス及び臨床検体測定に関しては基本的に所期の目標を達成したので全体として達成度は70%程度と評価する。昨年度に引き続き腹腔洗浄液中微小がん細胞(PTC)および血中循環がん細胞(CTC)の検出デバイスの改良を行い、3Dフィルター型分離デバイスで捕捉したCTC(PTC)をスライドグラスに転写、4検体の細胞診標本(パパニコロウ染色と免疫染色)を同時に作成できる自動CTC分離装置を企業と共同で試作した。さらにCTCに関しては1例の胃癌患者血液;流出路静脈血(DV)及び末梢血(PB)検体を用いて“CTC細胞診"の診断基準;Keratin陽性異型細胞を確立した。これによりCTCの同定を迅速、正確、客観的に光学顕微鏡下で行うことが可能となった。