hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
衝撃圧力殺菌法における圧力波傾効果の解明

本研究は、これまでなされていない衝撃波圧力作用を用いた海水穀菌処理技術の確立を目指し、衝撃圧力波形状と菌体致死効果の関係に重点を置き、物理学的・生物化学的アプローチによって衝撃圧力波のどのような作用が海洋細菌の増殖力に影響し不活性化されるのかについて調べ、海洋細菌に対する衝撃波圧力殺菌効果を明らかにすることを目的として実施された。衝撃実験では、ガス銃装置を用い、アルミニウム製の液体封入容器に衝撃を与え、容器内液体中に衝撃波を発生させた。容器液体中に発生伝播する衝撃波挙動を把握するために、シャドウグラフ法による可視化実験、フィルムゲージを用いた圧力計測実験、および有限要素法による数値シミュレーションを行い、平面衝撃波や斜め衝撃波の発生および伝播位置や角度などの定性的一致が得られた他、衝撃波による圧力変動の定性的・定量的一致も得られ、シミュレーションの妥当性を示した。一方、容器内衝撃波形の制御のために、様々な種類の衝突体を衝突させる方法や、ピストン型やノズル型容器の使用、容器内部にアルミニウム隔膜を設置するなどの方法を試み、正の衝撃圧力が優位な波形や負の圧力が優位な波形、高圧持続時間が長い波形など、特徴ある衝撃圧力波形を生成することができた。以上の特徴的な圧力波形は、海洋ビブリオ属細菌に対する不活性効果実験に用いられ、衝撃圧力の直接的または間接的不活性化効果について検討を行った。その結果、約400MPa以上の強い衝繋圧力に対しては、力学的不活性化効果が優位となり、それ以下の衝撃圧力の場合、ラジカルの発生によると推定される化学的不活性化効果が優位となる結論を得た。ラジカルは、第一波背後で発生する急峻な負の圧力変動により二次的に誘起されるものと考えられた。本年度は、ガス銃を用いた弾丸衝突による衝撃波発生法において、水中衝撃波の可視化観測ならびに有限要素シミュレーションによる容器内衝撃波伝播過程の予測、および衝突体形状の工夫による衝撃圧力波形の制御の可能性についての検討と、従来の単一衝突板を用いた衝撃実験による菌体の不活性化状態についての検討を行った。可視化実験では、シャドウグラフによる容器内の水中平面衝撃波と斜め衝撃波の発生の様子が、シミュレーション結果と比較された。また、実験による圧力計測データとシミュレーション結果の比較から、シミュレーションの妥当性を検証した。様々な形状の衝突体の使用による衝撃圧力プロファイルの変化については、平板、凸型、円柱型について実験を行った。その結果、衝突面から生じた衝撃波が衝突体の側面や裏面境界で形成する反射膨張波の強さの程度によつて、標的容器内に伝播する衝撃波圧力プロファイルに特徴が現れることがわかった。特に円柱型衝突体を用いた場合、衝撃圧力が比較的長く持続し、その後、膨張波による圧力減衰が緩やかに現れる傾向が得られた。この結果を踏まえて、次に、厚さ11mmのアルミニウム板数枚を積層させた衝突体を作製し、実験計測を行った。その結果、円柱型衝突体の場合よりも衝突速度制御が容易であることと衝撃圧力プロファイルの急峻な立ち上がりと緩やかな減衰が得られることがわかった。この方法により、海洋細菌に対する正の衝撃負荷のみを与える実験を行うことが出来ると考えている。また、負の圧力プロファイル形成方法については、容器内に金属膜を配置する方法を提案し、現在実験により確認を行っている。一方、従来の単一衝突板を使用した実験では、衝突速度によって衝撃波圧力の力学的作用と衝撃圧力によって菌体浮遊液に生じる化学的作用が伴って海洋細菌の不活性化を促していることを示すデータが得られた。

本年度は、ガス銃を用いた弾丸衝突による衝撃波発生法において、厚さ1mmのアルミ板10枚を用いて作製した積層衝突体や直径12.5mmの鋼球衝突体を用いた実験に加えて、液中に負圧力を生じさせるために容器内にアルミ隔膜を配置する方法や、容器自体をピストン型あるいはノズル型にするなどの工夫を施した実験を実施した。また、標的容器の実験時の保持方法を背面自由と剛体壁固定の2通りとした。各衝突体や容器に対して得られた水中衝撃波形の特徴は以下のようにまとめられた。(1)積層衝突体-標準型容器使用-背面自由保持の場合:第一波圧力波形に高周波振動が現れ、急峻な立ち上がりと単一衝突板の約3倍の時間、正圧力を維持できた。(2)鋼球衝突体-標準型容器使用-背面自由保持の場合:球面の衝突により、容器材料内に発生する衝撃波は膨張波の影響を受け、さらに大きな容器変形に伴う衝撃エネルギ吸収のため、第一波ピーク圧力は同速度の平板衝突体に比べて半減した。一方、容器変形に伴う圧力上昇により正の圧力持続時間は著しく増大した。(3)単一アルミ板衝突体-標準容器使用-背面剛体壁固定保持の場合:第一波背後の負への圧力低下現象が現れないことを確認した。このことから、背面自由保持では、容器蓋部の衝撃変位による負圧力発生とゲージに加わるせん断衝撃による信号異常の可能性が疑われた。(4)単一アルミ板衝突体-ピストン型およびノズル型容器使用:低い正の衝撃圧力の直後に大きな負の圧力変動を発生出来た。以上の特徴的な圧力波形を利用した海洋細菌に対する不活性効果実験を行い、その結果、急峻でない圧力変動でも菌体に対して致死効果をもたらすことを確認した。さらに、110m/s以上の衝突速度でも、負の圧力変動が生じなければ菌体の完全不活性化は得られなかったことから、菌体の不活性化は第一波背後での負の圧力変動に強く依存していると考えられた。
ガラス的な系におけるゆらぎに関する統計物理学

本研究計画では、フランス、米国、日本の研究者の間で、また、理論・実験研究者の間で密接な研究交流を計りながら、スピングラスを中心とした'ガラス的な系'における平衡・非平衡ダイナミックスを規定する'ゆらぎ'の本質を解明する研究を進めた。種々の課題に対する個別的な研究を関連メンバーが協力しながら進展させ、それぞれの成果を全体研究集会-Royaumont(仏,10月1998年)、京都(10月1999年)-を開催して全メンバー間で討議し、ガラス的な系におけるゆらぎに共通する普遍的な概念の構築を目指した。以下はその主な研究成果である。1)スピングラス(SG)におけるエイジング現象に関して:a)熱残留磁化の精密測定からSG相関長を抽出し、その成長則を実験的に決定した(Orbach)。b)SGは、温度シフト・サイクルを伴うエイジング過程において一見相矛盾する'若返り効果'と'記憶効果'を示す。これらを位相空間の視点から説明する理論を提起し(Bouchaud)、また、同様の視点から'階層的ランダムエネルギー模型'を提起し、二つの効果の詳細を数値的に検証した(根本)。c)一方、EA模型における同現象に関するシミュレーションを行い、その結果が実スピン空間で構築された液滴描像とよく一致することを明らかにした(高山)。2)SGと不均一な強磁性体・強誘電体とのエイジング現象を比較し、後者はランダムなピン止めポテンシャル中のドメイン壁の拡散と消滅によるものとする理論を提起した(Bouchaud,Cugliandolo)。3)ガラス的な系における相転移、あるいはそのゆらぎ特性に関した、以下の課題について新たな知見が得られた:情報の確率的処理法へのSG平均場理論の展開(西森)、ベクトルSGと高温セラミック超伝導体におけるカイラルガラス転移の理論の構築(川村)、セラミック磁性体と超伝導体における新しいタイプの相の提起と検証(松浦)、SGやポリマーガラスなどに共通する引伸ばされた指数関数型臨界ゆらぎの検証(Campbell)、ガラス的な系の相転移に対する不均一性効果のゆらぎ測定による解析(Weissman)。通常ガラスやスピングラスなどの競合ランダム系は、エイジング現象などきわめて長い時間スケールのゆらぎに起因する多様な緩和現象を示す。本研究では、このようなガラス的な系における`長時間ゆらぎ'の統一的な理解を目指して、フランス、米国、日本の研究者が共同して研究を進めた。それぞれの分野で個別的な研究成果を得るとともに、フランスグループ主催による全体研究集会をパリ郊外で開催し、研究成果についての集中的な議論を行った。今年度得られた具体的成果のうち主なものは以下の通りである。1)希薄磁性合金スピングラス(SG)の熱残留磁化のエイジング現象の詳細な観測から、エイジング過程における(準)平衡ドメインサイズの成長を実験的に捉えることに初めて成功した(Orbach)。その結果は、SG理論模型に関する数値解析の結果と定量的にも一致している。2)前項の結果を踏まえ、ドメインサイズ成長と系のエネルギー緩和の相関などエイジング過程に関する詳細な数値解析を行ない、(準)平衡ドメインの成長という視点からエイジング現象の幾つかの側面が統一的に理解されることを明らかにした(高山)。3)通常ガラスのガラス転移以下の低温領域においても同様な考え方で理解できるエイジング現象が生じていることが明らかにされた(Bouchaud)。

4)熱残留磁化のエイジング現象に対して、階層的自由エネルギー構造をもつ系の緩和現象として捉えた場合の振舞いを数値的に(根本)、また、量子効果を含めた動的平均場理論によって解析的に(Cug1iandolo)明らかにした。5)数値解析により、SG相転移の臨界特性が、相互作用の分布によって異なることを強く示唆する結果を得た(Campbe11)。前年度に引き続いて、スピングラスを中心とした'ガラス的な系'における平衡・非平衡ダイナミックスを規定する'ゆらぎ'の本質を解明する共同研究を進めた。種々の課題に対する個別的な研究を関連メンバーが密接な研究交流を行ないながら進展させ、それぞれの成果を、京都(10月1999年)で開催した全体研究集会において全メンバー間で討議し、ガラス的な系におけるゆらぎに共通する普遍的な概念の構築を目指した。本年度に得られた主な研究成果は以下の通りである。1)スピングラス(SG)におけるエイジング現象に関して:a)熱残留磁化の精密測定からSG相関長を抽出する研究を継続し、グレイン状SGにおける緩和過程のスケーリング則からのずれを検証した(Orbach)。b)温度シフト・サイクルを伴うエイジング過程において観測される、一見相矛盾する'若返り効果'と'記憶効果'について、位相空間の視点から説明する理論を提起し(Bouchaud)、また、同様の視点から'階層的ランダムエネルギー模型'を提起し、二つの効果の詳細を数値的に検証した(根本)。c)一方、EA模型について同過程に関するシミュレーションを行い、その結果が実スピン空間で構築された液滴描像とよく一致すること、但し、'若返り効果'は再現されないことを明らかにした(高山)。2)SGと不均一な強磁性体・強誘電体とにおけるエンジング現象を比較し、後者はランダムなピン止めポテンシャル中のドメイン壁の拡散(と消滅)によるものとする理論を提起した(Bouchaud,Cugliandolo)。3)ガラス的な系における相転移、あるいはそのゆらぎ特性に関した以下の課題について、本年度、以下の新たな知見が得られた。情報の確率的処理法へのSG平均場理論の展開(西森)、ベクトルSGにおけるカイラルガラス転移の理論の構築(川村)、セラミック超伝導体における新しいタイプの相の検証(松浦)、有限温度相転移を有する2次元SG模型の提起と磁場中SG転移の検証(Campbell)、巨大磁気抵抗系の相転移特性に対する不均一性効果のゆらぎ測定による解析(Weissman)。
食道癌 胃癌の浸潤、転移における局所線溶活性と生物学的悪性度についての検討

近年、癌の浸潤、移転に関する因子として、各種接着因子やプロテアーゼが注目されている。urokinase-type plasminogen activator(u-PA)はセリンプロテアーゼの一種で、plasminを介してpro-collagenaseを活性化し、細胞間基質を溶解することで癌の浸潤、転移に関与しているものと考えられている。本研究は、消化器癌手術切除標本を用いて、免疫組織化学染色法及びin situ hybridization法により、u-PAを中心とする線溶因子の発見と局在及びその臨床的意義について検討した。その結果、ヒト消化器癌において、u-PAは癌細胞自身が産生しており、その発現率は、食道癌で15例中1例(6.7%)と低く、胃癌では111例中44例(39.6%)、大腸癌で145例中48例(33/1%)であった。さらに、大腸癌u-PA陽性症例では有意にリンパ節転移率が高く、また、胃癌及び大腸癌のu-PA陽性症例で、5年生存率は各々有意にu-PA陰性症例と比し低かった(51.0% VS 77.5%:胃癌、60.2% VS 80.9%:大腸癌)。一方、u-PAの抑制因子であるplasminogenactivator inhibitor(PAI)の免疫組織化学的検討では、大腸癌において癌細胞周囲近傍の線維芽細胞に、PAI-2は胃癌、大腸癌において癌細胞自身に局在していた。さらに、PAI-1は大腸癌のリンパ節転移を抑制する傾向が、PAI-2に関しては、胃癌、大腸癌の5年生存率において、u-PA陽性PAI-2陰性例が最も予後が悪く、u-PA陰性PAI-2陽性例が最も良かったことより、PAI-1、PAI-2は、癌の浸潤、転移機構を抑制する可能性が示唆された。現在、消化器癌手術は、根治性とquaality of life (QOL)の立場より、拡大あるいは縮小手術の方向にあり、その指標として、真の悪性度、つまり生物学的悪性度が求められている。そこで、術前の組織生検、あるいは手術切除標本におけるu-PA、さらにPAI-1、PAI-2の発現を組み合わせて生物学的悪性度の一指標とし、術式、あるいは術後の化学療法を含めた集学的治療を行う臨床応用が期待される。1990年以降の手術切除標本(パラホルムアルデヒド固定)を用いて、食道癌15例、胃癌30例、大腸癌31例のu-PA免疫組織化学染色を施行した。u-PA陽性率は食道癌1/15、胃癌15/30、大腸癌20/31と高率であった。平成4年度はこのうち最も高率であった大腸癌症例につき詳細に検討した。まず固定法によるu-PAの染色性を検討した所、凍結、ホルマリン、パラホルムアルデヒド各固定法で大きな差は認められなかった。よって、ホルマリン固定標本の1982年により1991年に当科で切除した結腸癌56例、直腸癌89例、計145例を用いて検討した。一方、PAI-1は凍結及びパラホルムアルデヒド固定標本しか染まらず1990年以降の27例について検討した。

(1)u-PAは腫瘍の辺縁部、特に最深部の浸潤部分に陽性で、その細胞質内に顆粒状に認められた。陽性率は結腸癌で56例中16例(16/56、28.6%)直腸癌で32/89(36.0%)、全体では48/145(33.1%)であった。(2)u-PA陽性(+)群と陰性(-)群でそれらの組織型、壁深達度に差はなかった。u-PAの発現はm癌で2/3、sm癌で6/20と早期より認められた。(3)PAI-1は20/27(74.2%)において腫瘍近傍の間質の線維芽細胞に陽性で、特に腫瘍組織との境界部分が最も強かった。(4)n_1以上のリンパ節転移率はu-PA(+)群では32/48(66.7%)で、(-)群の36/97(37.1%)より有意の差(p<0.01)をもって高かった。(5)5年生存率(kaplan-Meier法)はu-PA(+)群では60.2%で、(-)群の80.9%より有意の差(p<0.05)をもって予後が悪かった。以上より、u-PAは大腸癌のリンパ節転移と予後判定の新しい因子、つまり生物学的悪性度として有用と考えられる。また線維芽細胞がPAI-1を産生し、u-PAを介した腫瘍の浸潤転移を防御する機構が示唆された。(1)u-PAは腫瘍細胞質内核近傍に顆粒状に認められ、その分布は腫瘍辺縁部に強陽性であった。連続切片のISHでも同様に陽性なことからu-PAは腫瘍細胞で産生されているものと考えられた。陽性率は食道癌(EK)で15例中1例6.7%(1/15),MK:39.3%(35/89),CK:28.6%(16/56),RK:36.0%(32/89)であった。(2)u-PA陽性(+)群と陰性(-)群でそれらの組織型、壁深達度に有意差はなかった。u-PAの発現は、m癌で8/25(MK)と2/3(CK+RK)、sm癌で6/9(MK)と1/4(CK+RK)で早期よりその発現が認められた。(3)n_1以上のリンパ節転移は、u-PA(+)群ではMK:44.1%(15/34),CK+RK:66.7%(32/48)で、u-PA(-)群のMK:34.0%(16/47),CK+RK:37.1%(36/92)より、CK+RKで有意の差(p<0.01)をもって高かった。更にMKのsm+pm症例とCK+RKのpm症例で、n_1以上がu-PA(+)で各々36.4%(4/11)と66.7%(4/6)、u-PA(-)では9.1%(1/11)と35.7%(5/14)で、u-PA(+)群にリンパ節転移が高かった。(4)5年生存率(Kaplan-Meier法)はu-PA(+)ではMK:58.0%,CK+RK:60.2%で、u-PA(-)のMK:85.1%,CK+RK:80.9%より有意の差(p<0.05)をもって予後が悪かった。(5)PAI-1は腫瘍近傍の線維芽細胞に陽性で、陽性率はCK+RKで24/32(75%)であった。染色性がu-PA>or=PAI-1ではリンパ節転移率は81.5%(13/16)と高く、u-PA<PAI-1では12.5%(1/8)と低かった。(6)PAI-2は腫瘍細胞に局在し、陽性率はCK+RKで33/73(45.2%)であった。n_1以上のリンパ節転移はu-PA(+)PAI-2(-)で88.9%(8/9)、u-PA(-)PAI-2(+)で8.3%(1/12)で、5年生存率も各々53.3%と90.9%と有意の差をもってu-PA(-)PAI-2(+)群は5年生存率が高かった。
Periodicグラフの計算代数的解析及びその上での幾何アルゴリズム

本研究では計算代数的解析・幾何的解析を通じ,離散的構造であるperiodicグラフ上で,ナノテクノロジにおける結晶表面上再配置問題など現実の問題へ応用を持つようなアルゴリズムを構成することを目的としている.本年度の研究目的はこれまで明らかにされていなかった一般のperiodicグラフのl1埋め込みに関する研究を行い,アルゴリズムを設計するとともに,問題そのものの計算複雑性を明らかにすることであった.続いてこの成果をより深める形で一般のl1-rigidな二次元periodicグラフのl1埋め込みのための指数時間アルゴリズムを設計した.Periodicグラフのl1埋め込みの計算複雑性に関しては,クラスNPに所属することは分かったものの,NP_完全であるかどうか,すなわちP=NPでない限り多項式時間アルゴリズムが出来ないことは解明できなかった.解明を急ぎたい.本研究では計算代数的解析・幾何的解析を通じ,離散的構造であるperiodicグラフ上で,ナノテクノロジなど現実の問題へ応用を持つようなアルゴリズムを構成することを目的としている.本年度の研究目的は(1)periodicグラフ上距離関数計算に必要となるパラメトリック整数計画問題に対する計算代数的アルゴリズムの提案,(2)periodicグラフの平面性・非平面性に対応する代数的条件の解明によってperiodicグラフ上の高速幾何アルゴリズムを構成することの二点であった.研究目的(1)に関しては,まず計画の通り立教大学渋田敬史氏と共同で代数アルゴリズムの構成を行った.計画当初では理論解析にのみ構成したアルゴリズムを使うことにしていたが,パラメトリック整数計画問題がコンパイラ最適化に応用を持っため計算速度も重要であることと,既存アルゴリズムが非常に低速でしか動作しない場合があることが実験により分かったため,既存アルゴリズムに対抗しうる高速実装をも行う方針に転換した.我々のアルゴリズムで必要となる,大規模なstandard pair decomposition計算は既存の代数パッケージではメモリ不足のため不可能であったが,この問題を組合せアルゴリズムの提案によって解決した.結果,既存のものよりも多くの場合で高速で動作する実装を完成させた.研究目的(2)に関しては,まず平面periodicグラフを表現する行列がunimodularと呼ばれる代数的条件を満たすことを示した.この結果を用い,さらにある種の組合せ条件を満たす平面グラフ上で高速幾何アルゴリズムを構成した.平面periodicグラフは結晶表面のモデルであるため,この結果はナノテクノロジへの応用に直結するものである.また計画になかったことであるが,東京大学今井浩教授,東京大学橋倉彰宏氏と共同でl1埋め込み可能なperiodicグラフ上での高速幾何アルゴリズムと動作計画アルゴリズムの提案も行った.この結果は上記の代数的な研究でカバーしきれなかった平面periodicグラフや,非平面periodicグラフをカバーするものである.本研究では計算代数的解析・幾何的解析を通じ,離散的構造であるperiodicグラフ上で,ナノテクノロジにおける結晶表面上再配置問題など現実の問題へ応用を持つようなアルゴリズムを構成することを目的としている.本年度の研究目的はこれまで明らかにされていなかった一般のperiodicグラフのl1埋め込みに関する研究を行い,アルゴリズムを設計するとともに,問題そのものの計算複雑性を明らかにすることであった.続いてこの成果をより深める形で一般のl1-rigidな二次元periodicグラフのl1埋め込みのための指数時間アルゴリズムを設計した.Periodicグラフのl1埋め込みの計算複雑性に関しては,クラスNPに所属することは分かったものの,NP_完全であるかどうか,すなわちP=NPでない限り多項式時間アルゴリズムが出来ないことは解明できなかった.解明を急ぎたい.当初の計画ではパラメトリック整数計画問題への計算代数理論の構築を行うことになっていたが,この理論を既存のものよりも高速な実装という実践にまで持って行けたことと,平面periodicグラフ上での幾何アルゴリズムを達成することになっていたが,平面periodicグラフのみならずl1埋め込み可能periodicグラフ上でもこれを達成したこと,またそのことを通じてperiodicグラフの幾何とl1埋め込み可能性に関する深い理論にまで到達したことを理由とする.当初の研究計画では来年度は量子計算への展開を図る予定であったが,若干の変更をし,本年度で解決できなかった部分の解決を図るとともに,これまで未解決であった理論的問題への新たな展開を図ることとする.具体的には,まず本年度ではすべての平面periodicグラフでは幾何アルゴリズムの構成が出来なかったため,新たな理論を構築し現在妨げとなっている組合せ条件の解析を行う.続いてこれまで主に有限グラフでのみ議論されてきたl1埋め込みアルゴリズムを,periodicグラフで構築することを行う.これは本年度我々が得た結果を有効活用するために必要なものである.
フェムト秒非線形分光法による溶媒和ダイナミクスの研究

超高速の溶媒和ダイナミクスは大きくフェムト秒とピコ秒の二つの時間領域に分けられるが,我々は,特に初期のダイナミクスだけを調べるために,低温ポリマー中の色素分子の電子励起状態における振動緩和のダイナミクスを,ホットルミネッセンスを時間分解して観測することによって調べた。極低温マトリックス中の分子の電子励起状態の振動緩和は,おもに,マトリックスのフォノンモードによると考えられており,常温におけるフェムト秒領域の溶媒和との強い関連が示唆されているからである。実験は,ピコ秒色素レーザーパルスによって試料を励起し,試料からの発光を分光器及びストリークカメラを用いて波長分解並びに時間分解した観測した。試料は,クレシルバイオレットをドーブしたボリビニルアルコールで,およそ1.6Kに保たれている。励起波長のエネルギー位置より100cm^<-1>ほど低エネルギー側のフォノンサイドバンドの領域で,約4nsの時定数で減衰する通常の蛍光の他に,30psほどの時定数を持つ振動励起状態からのホットルミネッセンスが観測された。このような振動緩和は,溶質分子内の振動状態とホストポリマーのフォノンの状態,及び,その間の相互作用によって決定されるので,さらに,フォノンの状態密度の異なるホストを用いることなどにより,その詳細が明かになるものと思われる。さらに高い時間分解能でホストのフォノンによる励起分子のダイナミクスをより直接的に観測するために,フェムト秒レーザーパルスを用いた励起・検索分光を準備を進めた。フェムト秒モード同期色素レーザーの出力を増幅し,水に集光することによりフェムト秒白色光を得た。分光器とマルチチャンネル検出器による観測の結果,白色光スペクトルは,1μmを超える長波長にまで拡がっていることが分かった。
ナノプローブによるTOF-ERDA軽元素分析技術の開発

150keV集束イオンビームと大口径の検出器を組み合わせた弾性反跳粒子飛行時間計測系の構築を行った。Si基板へのB注入試料の計測を行い、それぞれの元素の検出に成功した。この計測結果より、Bの深さ分布への変換を試みたが、本研究で用いた計測系では二次電子飛行距離の違いによる時間分解能の悪化が発生しBの濃度分布への変換は難しかった。平成19年度には、、Time-of-FlightElasticRecoilDetectionAnalysis(TOF-ERDA:飛行時間分析型弾性反跳粒子検出法)で検出器に用いるMicroChannelPlate(MCP)の現有イオンビーム装置への取り付け、飛行時間計測系の構築および構築した計測系の基礎特性評価を行った。MCPは通常のERDAで用いるSolidStateDetector(SSD:半導体検出器)と比較し大口径であるため、収量の増加という利点と共に反跳角が広がりを持つため時間分解能(エネルギー分解能)が低下するという欠点の原因ともなっている。そこで、取り付け前に収量と分解能の関係について計算を行い、両者が許容可能な最適スリット幅を求め、MCP入射面を制限するスリット取り付けを行った。基礎特性評価として150keVSi^+ビームを用いて5分間のB注入試料TOF-ERDA計測を行ったところ、BとSi基板からの反跳粒子による2つのピーク検出に成功し、計測系が正しく動作していることがわかった。また、Siピークでの収量比較では平行して開発を行っているTOF-RBS(RutherfordBackscatteringSpectrometry:ラザフォード後方散乱法)と比較して2桁程度高い結果となり、ERDAが高収量の計測法である事を示している。しかし、TOF-ERDA計測のスタートトリガにはビームが試料に入射した際に発生する二次電子を用いているため、検出器までの二次電子の飛行経路の違いに起因する飛行時間差が発生しており、分解能の低下が発生していた。これは、TOF-RBS計測でも時間分解能低下の原因となっており、二次電子検出器の構造変更を含めて、来年度での改善が必要となっている。比較のため、同試料を100 keV Arビームとトロイダル静電アナライザを用いた、MEIS(Medium Energy Ion Scattering)-ERDAでも計測を行った。MEIS-ERDA計測では、BのERDAエネルギースペクドルがSiのERDAエネルギースペクトルに完全に重なっており、TOF-ERDA計測結果と比較するデータを得ることができなかった。これは、トロイダル静電アナライザでは、エネルギー分離のみしかできず、SiとB両方が検出されるERDA計測のためには、質量分離を行う必要があるためである。これらの計測結果を踏まえると、より詳細なERDA計測のためには、トロイダル静電アナライザによるエネルギー分離に加えて飛行時間を計測することでさらにエネルギー分離と質量分離を行う新しい計測系の構築が望ましいことがわかる。
舌痛症患者の軽負荷運動療法と自律訓練法による鎮痛効果の検証

【研究目的】今回の研究では、舌痛症患者と特発性歯痛患者のQOLを含む特質を調べ比較し、綿運動という軽負荷運動、開口リラクセーション指導による自立訓練を行う事での経過を調べることを目的とする。【研究方法】愛知医科大学痛みセンターを受診した舌痛症患者と特発性歯痛患者で、調査研究参加に同意を得た方に対して、質問紙検査、唾液量検査(サクソンテスト)、心拍変動測定を初回と開口リラクセーション指導による自立訓練3か月後の2回実施し、データを収集し、検討する。【研究成果】舌痛症患者6名(平均年齢64.1歳、男: 1、女: 5)特発性歯痛患者11名(平均年齢47.6歳、男: 1、女: 10)の初回データを収集することができた。2回目のデータは、期間内に収集できなかった。初回データを舌痛症群と特発性歯痛群とに分け、それぞれの平均値を比較してみると、舌痛症患者の痛みによる日常動作への影響(PDAS)は、特発性歯痛患者より大きく、それ以外の疼痛強度(NRS)、HADS不安尺度、HADSうつ尺度、痛みの破局化思考(PCS)は、舌痛症患者より特発性歯痛患者のほうが高かった。唾液検査(サクソンテスト)においては、予想外に特発性歯痛患者の8/10名が2. Ogより低かった。舌痛症患者は、全員2.0gより低かった。軽負荷の綿運動(約5分間)を行う前後で行った心拍変動の計測より得られたHFの平均値は介入前と後でともに両患者群間に有意差が認められた。しかし、各患者群における軽負荷前後の有意差は認められなかった。より正確な統計的評価をするためにさらにデータ数を増やしていく必要があると考えられる。また、継続して自立訓練3か月後のデータを収集し鎮痛効果に関する検討をしたい。なお、今回の研究結果については、平成27年日本口腔顔面痛学会での発表を予定している。
歯周病の発症と進行に関わるCD4^-8^-αβおよびγδT細胞の役割

本研究の目的は,CD4^-8^-αβT細胞ならびにCD4^-8^-γδT細胞の活性化およびその細胞機能を知ることによって,これらの細胞群と歯周炎の発症過程との関わりを考察することである。材料および方法申請書記載の通り。結果1.末梢血中のCD4^-8^-T細胞の大部分はVγ9/Vδ2細胞がしめた。これらのCD4^-8^-T細胞の刺激を,A.actinomycetemcomitans生菌を貧食させた単球との混合培養で行った。活性化され,増殖する細胞の多くは,Vγ9/Vδ2細胞であった。2.この細胞は,上皮癌細胞に細胞傷害性を示したが,その傷害性の程度は,標的細胞と細菌との前培養の有無には無関係であった。これらの傾向は,歯周組織健常者,歯周病患者のいずれにおいても見られた。考察1.Vγ9/Vδ2細胞は,感染上皮細胞の排除,あるいは自己免疫性の上皮細胞破壊に関わっている可能性が示唆された。2.慢性炎症病巣である歯周炎の場では,B細胞の増殖・分化が活発に起こっていると考えられる。すなわち,タイプ2サイトカイン優勢の反応が起こっているはずである。本研究で見られたタイプ1サイトカイン優勢の反応が,歯周炎発症のごく初期に見られるものだとすれば,歯周炎の確立に向かって,タイプ2サイトカイン優勢へと逆転するプロセスが存在しなければならないと考えられた。
糖尿病発症へのエピゲノムの関与

平成30年度はHDACのインスリン分泌に対する影響を明らかにした。その結果、グルコースに対するインスリン分泌反応は、Trichostatin Aのみならずバルプロ酸、酪酸でも認められることを明らかにした。この効果は10mMバルプロ酸、10mMの酪酸で認められた。また、Trichostatin Aで認めれたPdx1遺伝子発現の抑制、MafA遺伝子発現の抑制も同様に認められた。このことから、HDAC阻害剤のクラスの区別なく、高用量であればグルコース応答性インスリン分泌を抑制することが示された。興味深いことに、これらのHDAC阻害剤は高グルコースにおけるインスリン分泌は抑制するものの、低グルコースにおけるインスリン基礎分泌量は促進することも明らかとなった。またインスリン分泌には影響を与えなかった。これらのことからHDAC阻害剤はインスリン分泌に細胞障害性に働くのではなく、インスリン分泌制御に関与することを示唆する。また、免疫染色にてもβ細胞株MIN6においてHDAC阻害剤はPdx1およびMafAの染色が弱くなることを確認した。このことから、HDAC阻害剤の効果は遺伝子発現量のみならず、蛋白発現も抑制していることが明らかとなった。それに加えてTrichostatin Aにより過酸化水素刺激による活性酸素が上昇していることが認められ、HDAC阻害剤は活性酸素の増加を介してインスリン分泌に影響を与える可能性が示唆された。これらのHDAC阻害剤の作用発現機序を明らかにする目的で、HDAC阻害剤処理と未処理の間で遺伝子発現の網羅的検討をするためアジレントマイクロアレイを行って現在解析中である。平成30年度はHDAC阻害剤のインスリン分泌に対する影響を検討することができ、また今後のインスリン分泌機構解析のための道筋としてマイクロアレイ解析も行うことができた。平成30年度で明らかになったHDAC阻害剤のインスリン分泌機構への影響が、そのような機序で行われているかを検討することは、膵β細胞機構の検討のみならず、2型糖尿病の発症機構を考える上でも重要な知見を提供するものと考えている。そこで、現在行っているマイクロアレイ解析の検討を推し進める。マイクロアレイで得られた結果を解析してHDAC阻害剤がどのような機序でインスリン分泌を制御しているのかを見出して今後の研究につなげてゆく。
光機能性フォトクロミック有機微結晶の配列制御と反応ダイナミクス

結晶構造を自由に制御し、望みの構造や物性が光により可逆的に変化する有機結晶材料の創製を目指している。フォトクロミック化合物は光により可逆的に異性化する物質であり、結晶状態で高効率に高変換率まで反応が進めば、固体物性の大きな変化が期待できる。そのためには、高効率に高変換率まで反応するフォトクロミック結晶の創製と光反応ダイナミクスの解明が必要不可欠である。本研究では、微結晶成長過程の観察と作製、高効率で高反応率まで反応するフォトクロミック結晶の創製、および光可逆な結晶形状変化について検討した。昨年度まで研究を続けてきたジアリールエテン結晶において、光照射に伴う可逆な形状変化が見つかり、形状変化と反応率の関係を明らかにした。紫外光照射によって、結晶外形の角度が最大5°変化した。また、その変化は反応初期では起こらず、反応が20-30%進行してから起こった。X線構造解析と合わせて結晶形状変化の機構を明らかにした。紫外光照射によって高反応率まで結晶状態を維持したままフォトクロミック反応が進行し、結晶格子変化によって結晶形状変化がもたらされたと考えられる。さらに、100%まで反応が進行するジアリールエテン結晶の作製も行った。紫外光照射によって、閉環反応だけでなく開環反応も同時に起こるため、開環反応量子収率の小さな化合物を設計することが重要な課題である。顕微赤外分光を用いたin Situでの反応の追跡およびHPLCによる直接的な反応率の測定を行い、98%以上反応が進行することが明らかとなった。反応の進行に伴い着色体の吸収異方性は維持されており、反応が結晶状態を保ったまま進行していることが確認された。有機結晶は分子が規則正しく配列し結晶格子に固定されているためにポリマーやアモルファス材料にはない固体物性の異方性が存在し、大きな物性変化が期待される。これまでに、熱安定性と繰り返し耐久性に優れたフォトクロミックジアリールエテン結晶の研究を進め、結晶中での高効率着色反応性、反応初期での分子構造変化の解明、ナノ構造の制御などを行っている。ジアリールエテン結晶では、これまでに長時間紫外光を照射しても10%程度までしか反応は進まなかった。本年度の研究では、高効率に高変換率まで反応するフォトクロミック結晶の創製と高変換率までの光反応ダイナミクスの解明について検討した。ジアリールエテンの薄膜微結晶は昇華(蒸着)によりガラス基板およびKBr基板上に作製した。薄膜微結晶の厚みは数十nmから数μm程度であり、紫外光照射により青く着色し、フォトクロミズムを示した。フォトクロミック反応に伴う変換率を測定するために、顕微赤外吸光法を用いた。この方法では、赤外光を用いるために、非破壊での変換率の計測が可能である。1260cm^<-1>付近のチオフェン環由来の吸収ピークの減少から変換率を決定した。366nmの紫外光照射により、数秒の短時間で70%程度まで反応が進行することを明らかにした。紫外光照射においても光戻り反応があるため、100%の変換率まで到達せず、光定常状態となった。また、X線構造解析による反応の追跡、可視吸収スペクトル測定により、反応機構について検討した。
イントロン構造を介した遺伝子発現特異性の制御

ゲノムの中でタンパクをコードしない非コード領域が関与する遺伝子発現制御機構としてエンハンサー等の古典的なシス制御領域を介した制御機構に関しては多くの知見が蓄積されて来た。一方でトランスジェニック動物作製の際には外来性遺伝子の高発現には、古典的なシス制御領域に加えRNAスプライシングを可能とするイントロン構造の付加が必要であることが知られており、この現象は"intron-mediated enhancement"と呼ばれてきた。胸腺内でのT細胞分化過程ではCd8遺伝子の分化段階且つ系列特異的な再活性化による動的な発現パターンが重要であるが、その制御機構の実体は良く解っていない。研究代表者はhCD2遺伝子cDNAをマウスCd8a遺伝子座にノックイン挿入することで作製した種々のCD8-hCD2レポーターアレルの発現解析より、Cd8遺伝子の再活性化にはイントロン構造が必要であること発見した。この観察結果はイントロン構造を介した制御が単なる遺伝子発現量の制御のみならず、発現特異性の制御にも関与することを示していることから、本研究課題ではその分子実体を明らかにすることを目的と研究を行った。その結果、RNAスプライシングに必要なスプライシングドナー/アクセプター配列ヘの特異的な変異挿入ではCD8-hCD2レポーターアレルの発現は対照群に比較して顕著な影響をうけなかったことから、予想に反してRNAスプライシングそのものは必須でないこと、イントロン構造はエンハンサーを介したDNA脱メチル化に関与すること、内在性Cd8a遺伝子の発現におけるイントロン構造を介した制御機構はCD8-hCD2レポーターアレルと異なる可能性がある結果を得た。本研究間内では分子実体は完全に解明出来なかったが、今後は長鎖非コードRNAの関与に着目して研究を継続したい。27年度が最終年度であるため、記入しない。非コードDNA領域が関与する遺伝子発現制御機構として古典的なス制御領域を介した機構については多くの知見が蓄積して来た一方で、トランスジェニック動物を作製する際にはこれら制御領域に加えて、RNAスプライシングを可能にするイントロン構造を付加することが外来性遺伝子の高発現には必要であり、この現象は“intron-mediated enhancement"と呼ばれているがその生理的意義や分子制御機構は不明のままである。さて胸腺内でのヘルパー/キラー系列決定においてはCd8遺伝子の分化段階かつ系列特異的な再活性化による特異的なCD8分子の発現パターンが重要な役割を果たすが、この分子機構は未だ良く解っていない。研究代表者はhCD2遺伝子cDNA配列をCd8a遺伝子にノックイン挿入したCd8-hCD2レポーター遺伝子マウスの発現解析より、Cd8遺伝子再活性化にはイントロン構造が必要であることを見出した。この発見はイントロン構造が単に遺伝子発現量を増強するだけでなく、時空的な特異性を規定する活性を持つことを示すものである。本課題では分化段階かつ系列特異的なCd8遺伝子の再活性に関与するイントロン構造を介した制御機構を明らかにし、従来知られている制御とは異なる階層でのイントロン構造を介した遺伝子発現制御機構を解明することを目的とした研究を行なっている。本年度はCre-loxPの系を用いてイントロン構造は成熟CD8+T細胞でのCd8-hCD2レポーターの発現維持に必須であること、予想に反してRNAスプライシングに必須のスプライシングドナー/アクセプター配列はCd8-hCD2レポーターの再活性化に必須ではないこと、イントロン構造は分化段階特異的なDNA脱メチル化に必要であること、Cd8遺伝子の最活性にはクロマチン構造修飾因子であるSATB1分子が関与することを見出した。ES細胞での相同組換えを用いた遺伝子標的法のような確立された発生工学的手法によるアプローチでは目的の変異Cd8-hCD2レポーターはほぼ予定通りに作製、解析出来た。

また、他の研究課題の成果から偶然にもクロマチン構造修飾因子であるSATB1分子がおそらくはCd8エンハンサーに結合し活性化することによりCd8遺伝子の再活性化を制御していることが判明したことは予想以上の成果と言える。またイントロン構造を介したCd8遺伝子の発現制御に関与する分子の網羅的な探索に向けて、成熟CD8+T細胞でのCd8-hCD2レポーターの発現維持に必須であることが確認出来たことは計画の遂行を担保する上で重要な成果と考える。このように確立された実験系では概ね順調に計画は進んでいる。しかしながら、Cd8aプロモーターにLexA配列への挿入については作製したターゲットベクターでは相同組換え体が得られず、コンストラクトの再構築が必要となった。また一、Cd8遺伝子の発現制御に関与する分子の網羅的な探索に関してはレトロウイルスベクターベースのsiRNAライブラリーの入手を計画していたが、入手可能なライブラリーのベースがレンチウイルスに変更されてしまい、CD8T細胞へのレンチウイルスの導入効率が格段に低いことから計画の見直しを迫られる事態となったことは予想外の事態であった。この点については計画の再検討を要すると認識している。27年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの成果からおそらくはイントロン構造がSATB1等の核内タンパクと協調してCd8エンハンサーの活性化に関与し、DNAの脱メチル化等を開始Cd8遺伝子の再活性化を行うことが予想される。この課題で最重要なのはイントロン構造とエンハンサーの活性化を繋ぐ分子を同定することであることに疑いは無い。この分子がどのような特性をもつかは予想が難しいが、網羅的な機能的スクリーニングが合理的なアプローチと考える。その為にはレンチウイルスではなくレトロウイルスベースのライブラリーが望ましく、このライブラリーに関してはある海外研究機関よリ入手可能という情報を得ているので、今後は海外との共同研究を視野において研究を推進していくことも考慮したい。
超大口径電波望遠鏡を目指したレンズ面基礎実験と評価

電波望遠鏡の大きさは現在、限界にきている。観測波長の約1万倍を越える口径の望遠鏡は、重力、風、温度分布の不均一に抗して鏡の面精度を波長の10分の一以下という精度に保つことが出来ない為である。受信機の感度も物理的な限界に近づきつつある現在、より大きな集光面積を実現できなければ、21世紀の電波天文学は壁に突き当たってしまう。自動車のルームミラーは車が揺れると揺れて,鏡を通して見えている景色もガタガタ揺れる.しかし,眼鏡は鼻の上で多少揺れても眼鏡レンズを通して見えている景色は大して揺れない.つまり,反射望遠鏡の凹面鏡の支えに比べ,透過型の望遠鏡のレンズの支えはいい加減でよい.焦点とレンズ中心を結ぶ直線さえ正しく目的天体の方を向いていれば多少レンズが傾いてもいいし、対称性から考えて折れ曲がったり、あるいはグニャグニャに曲がっていてもいい-即ち面精度もいい加減でよい.これがレンズの優れている点である。約1m四方の22GHz用2枚重ねレンズ・アンテナを試作し、太陽の電波の受信に成功した。レンズ面のみの能率を測定し、能率は40%程度と大変高いことがわかった。また、多周波化に向けてレンズ素片の作成と測定を行い多周波化への足がかりを得た。自動車のルームミラーは車が揺れると揺れて,鏡を通して見えている景色もガタガタ揺れる.しかし,眼鏡は鼻の上で多少揺れても眼鏡レンズを通して見えている景色は大して揺れない.つまり,反射望遠鏡の凹面鏡の支えに比べ,透過型の望遠鏡のレンズの支えはいい加減でよい.焦点とレンズ中心を結ぶ直線さえ正しく目的天体の方を向いていれば多少レンズが傾いてもいいし、対称性から考えて折れ曲がったり、あるいはグニャグニャに曲がっていてもいい--即ち面精度もいい加減でよい.これがレンズの優れている点である。本年度は、約1m四方の22GHz用2枚重ね(約1mm厚の発泡スチロール板の両面に形成)レンズ・アンテナを試作し、性能評価を行い、太陽の電波の受信に成功した。また、フレネル・ゾーン・プレートとの比較により、レンズ面のみの能率を測定した。能率は80%程度と大変高いことがわかった。自動車のルームミラーは車が揺れると揺れて,鏡を通して見えている景色もガタガタ揺れる.しかし,眼鏡は鼻の上で多少揺れても眼鏡レンズを通して見えている景色は大して揺れない.っまり,反射望遠鏡の凹面鏡の支えに比べ,透過型の望遠鏡のレンズの支えはいい加減でよい.焦点とレンズ中心を結ぶ直線さえ正しく目的天体の方を向いていれば多少レンズが傾いてもいいし、対称性から考えて折れ曲がったり、あるいはグニャグニャに曲がっていてもいい-即ち面精度もいい加減でよい.これがレンズの優れている点である。昨年度は、約1m四方の22GHz用2枚重ねレンズ・アンテナを試作し、太陽の電波の受信に成功した。今年度は多周波化に向けてレンズ素片の作成と測定を行い多周波化への足がかりを得た。
Dセリンとモルヒネ鎮痛耐性形成との関連に関する研究

モルヒネ慢性投与によりラット脳内においてDセリン合成酵素のセリンラセマーゼ(Srr) mRNA量およびタンパク質量が増加すること、前脳部(大脳皮質、線状体、海馬)においてDセリン量が増加すること、Srrが神経細胞で主に発現していることを明らかにした。また、Dセリンを脳室内投与すると鎮痛効果が現れ、この鎮痛効果はミダゾラムで拮抗された。これらの結果より、モルヒネの鎮痛耐性が形成される際にN-メチル-アスパラギン酸(NMDA)受容体が活性化される機序として、Dセリン量の増加が関与する可能性が示唆された。モルヒネを慢性投与し鎮痛に対する耐性が形成されたラット脳内においてDセリン量、Dセリン関連タンパク質量、およびそれらの遺伝子発現変化について解析し、Dセリン代謝とモルヒネ依存・耐性形成あるいは退薬症候との関連を明らかにすることを目的とする。研究結果(1)耐性形成:モルヒネ(10mg/kg)を30日間投与し耐性が形成されたことを確認した。(2)Srr&DAO mRNA量の変化:モルヒネ慢性投与によりSrr mRNA発現量は全ての脳部位で、DAOは前脳部(線状体、海馬、大脳皮質)において有意に増加した。(3)Srr&DAOタンパク質量の変化:モルヒネ慢性投与によりSrrタンパク質量は全ての脳部位で有意に増加した。一方DAOは有意な変化が観察されなかった。(4)Dセリン量の変化:モルヒネ慢性投与により前脳部(線状体、海馬、大脳皮質)において有意に増加した。(5)Srr発現細胞:これまでDセリンおよびDセリン合成酵素Srrは2型アストロサイトで発現されるとの報告があるが、神経細胞で発現していることが明らかとなった。(6)ベンゾジアゼピン系薬物とDセリンの鎮痛効果との関連:Dセリンを脳室内投与して現れる鎮痛効果はミダゾラム脳内投与により有意に減弱された。以上の結果から、モルヒネ慢性投与は関連タンパク質(Srr,DAO)遺伝子発現の変化を伴い前脳部のDセリン量を増加することが明らかとなった。Dセリンおよびその合成酵素のセリンラセマーゼは主に神経細胞で発現することを明らかにした。また下行性疼痛抑制経路においてDセリンの鎮痛効果はベンゾジアゼピン受容体と連関していることが明らかとなった。(2)Dセリン合成酵素のセリンラセマーゼ(Srr)mRNA量の変化:in situ hybidization法により組織内におけるSrr mRNAの変化量を詳細に検討した。モルヒネ慢性投与によりSrr mRNA発現量は全ての脳部位の神経細胞およびグリア細胞において有意に増加した。(3)Srrタンパク質量の変化:抗Srr抗体を用いた免疫組織化学法により組織内におけるSrrタンパク質変化量を詳細に検討した。モルヒネ慢性投与によりSrrタンパク質量は全ての脳部位の神経細胞およびグリア細胞において有意に増加した。(4)Dセリン量の変化:抗Dセリン抗体を用いた免疫組織化学法により組織内におけるDセリン変化量を詳細に検討した。モルヒネ慢性投与により前脳部(線状体、海馬、大脳皮質)神経細胞およびグリア細胞においてDセリン量が有意に増加した。以上の結果から、モルヒネ慢性投与は関連タンパク質(Srr)遺伝子発現の変化を伴いDセリン量が増加することが明らかとなった。モルヒネと同様に麻薬に指定されている乖離性麻酔薬のケタミンを慢性投与しラット脳内においてDセリン量、Dセリン関連タンパク質量、およびそれらの遺伝子発現変化について解析し、ケタミン繰り返し投与(慢性投与)による精神症状の発現と内在性Dセリンとの関連性を明らかにする目的で、ケタミンを慢性投与し、脳内のDセリン合成酵素のセリンラセマーゼ(serine racemase)と同分解酵素のDアミノ酸酸化酵素(D-amino acid oxidase)のmRNA量、タンパク質量、およびDセリン量がどのように変化するかについて解析した。50mg/kg/dayケタミンを14日間慢性投与し、常同行動の増加(Turning, Waeving, Headbobingの各回数が増加)し、自発運動量が増加するといった統合失調症様の異常行動が認められた。異常行動が観察されたラットにケタミンを最終投与してから2時間後に断頭し、線条体、海馬、大脳皮質、間脳、中脳、橋・延髄、小脳をサンプリングし以下の実験に供試した。

その結果、セリンラセマーゼmRNA量が線条体、海馬、大脳皮質、間脳において減少した。また、Dアミノ酸酸化酵素mRNA量が中脳において増加した。これらのmRNA量発現変化はDセリンを脳内で減少させる方向に進むことを示唆した。これらの結果は、ケタミン慢性投与により生じる統合失調症様の症状の発現に脳内Dセリンの減少が寄与することが考えられた。今後は、脳内Dセリン量の測定を行う予定である。
膜ミクロドメインにおけるスフィンゴ糖脂質の細胞増殖と分化のシグナル制御機構

細胞膜ミクロドメイン(GEM/DIM)における糖脂質糖鎖の構造的役割とシグナル制御における重要性について、糖鎖リモデリングを行って解析した。GM1合成酵素遺伝子導入PC12ではNGFによる分化誘導に抵抗性となった。NGF刺激後のシグナルが遅延し、約60-120分でTrkA/MAPKのリン酸化が認められた後、以後高レベルの活性化が持続したことが分化不応の機序と考えられた。また、無血清処置によるアポトーシス誘導に対して、GM1合成酵素遺伝子導入PC12は抵抗性を示すようになっており、その機序としてJNKの活性化の抑制が認められた。マウス線維芽細胞Swiss3T3細胞にGM1を高発現させた場合には、増殖速度の低下とPDGF刺激によるPDGF受容体/MAPK系の活性化レベルの低下が認められた。ショ糖密度勾配法により、Triton-X100不溶性のラフト画分を分離して、GM1発現細胞とコントロール細胞のPDGFR局在を検討したところ、GM1高発現細胞ではラフトに局在するPDGFRの量が著明に減少していた。PDGF刺激後もこの傾向は不変であった。さらに、マウス肺癌細胞株Lewisの低転移性亜株P29を用いて、静脈内注と腫瘍塊からの初代培養を繰り返した後、高転移性亜株の樹立に成功した。この高転移性株ではガングリオシドGM1発現の低下を認めたことから、逆にGM1合成酵素遺伝子を導入して、GM1高発現トランスフェクタントを作製した。その結果、コントロール細胞に比して著明な転移性低下を確認した。PC12およびSwiss3T3においてGM1高発現トランスフェクタント細胞は、それぞれ分化刺激あるいは増殖刺激に対する反応シグナルの低下が認められた。共に、新たに発現したGM1が分化/増殖因子受容体の機能を抑制することが示唆された。またLewis肺癌の高転移性亜株の場合、GM1発現が経静脈性転移を抑制したことから、転移に必要なシグナルをGM1が抑制している可能性が示唆された。
ロタウイルス胃腸炎の予防法に関するウイルス学的ならびに免疫学的研究

札幌市における血清型疫学調査から、血清型1から4までの全てのロタウイルスが検出され、年度により主要流行株の血清型に変動がみられた。従ってロタウイルス胃腸炎の予防のためには少なくとも4つの血清型に対する免疫の獲得が必要と思われた。また、分離株の核酸パタ-ンの多様性から変異の頻繁さが示唆された。北海道立中央乳児院において2才未満の乳児に対してRRVワクチン(血清型3)の単独投与、ブ-スタ-投与を行い、その安全性と高い免疫原性を確認した。しかし、異なる血清型のロタウイルスに対する随伴免疫応答は低率で、全ての血清型に対して抗体を獲得したものは極少数であった。したがって、血清中和抗体価でその防御効果を予測すると、血清型3以外のロタウイルス胃腸炎の発症防御については不十分であることが推測された。ワクチン接種試験後同乳児院において血清型1のロタウイルス野性株による胃腸炎の流行が起こった。RRVワクチン歴から対象乳児をブ-スタ-接種群、1回接種群、非接種群に分けて検討すると、ほぼ全員が感染を受たがワクチン接種された群ほど発症防御効果がみられた。流行前血清中和抗体価の検討から、流行株と同じ血清型1に対する抗体価が高いものほど発症を免れ、血清型3に対する抗体価は影響しなかった。即ち発症防御は血清型特異的であった。以上から、集団レベルではワクチン接種による1型株に対する随伴免疫応答の効果が推測されたが、個人レベルでの検討では血清中和抗体価だけでは説明できず、腸管免疫や中和エピト-プに対する特異的抗体反応等の検討が必要と思われた。同乳児院においてRRVワクチンとポリオウイルス(PV)ワクチンの同時接種試験を行った。両ウイルスに対する抗体獲得率からみると両ワクチンとも互いに千渉しないことが示された。RVワクチンに関しては2回目の接種により全員が抗体を獲得した。将来有効なロタウイルスワクチンが開発された場合、PVワクチンとの同時投与の可能性が示唆された。北海道立中央乳児院においてRRVワクチンを3ヵ月または6ヵ月間隔で2回投与し、RRVおよびヒトロタウイルス1-4型株に対する血清中和抗体価を測定し、以下の知見を得た。初回接種後6ヵ月まで、RRVに対しては比較的高い抗体価を維持した。従って、ブ-スタ-接種後に有意の抗体上昇を示したものは少数であったが、その後も高い抗体価が維持された。また、再接種により初回接種時に無反応であった児も含めて、全例がRRVに対して有意の抗体反応を示した。ヒトロタウイルス株についてみると、初回接種時に1型、3型に対しては比較的高率に随伴上昇を認めたが、2型、4型に対しては低率であり、3型を除くとその後のブ-スタ-接種によってもその効果は殆ど認められなかった。この間、ロタウイルス野生株による流行はなく、実際の臨床効果についての検討は行えなかったが、その防御効果を血清中和抗体反応で予測すると、3型の発症防御に対しては十分と考えられた。しかし、他の血清型についてはブ-スタ-接種によっても不十分であり、本ワクチン株のみではすべての血清型のロタウイルスによる下痢症の発症防御は出来ないことが示唆された。