hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
膵癌における浸潤・転移抑制に関与する BART 発現機序の解析と診断治療への応用

膵管癌細胞においてRNA結合蛋白-mRNA複合体候補が何種類か存在し、膵管癌細胞における、運動・浸潤時に必須の葉状仮足において、RNA結合蛋白と結合した特定mRNAの発現調節機構が存在し、膵癌細胞の浸潤・転移能に大きな影響を与え得る結果を示してきた。今回は浸潤性膵管癌症例を対象とし、目的とする関連蛋白としてVar3、PODXL、CCDC88をとり上げ、同蛋白がmRNA複合体候補に結合することを示した。さらに進行膵管癌での臨床病理学的諸因子や予後との検討を行い、それぞれ独立した膵癌進展を促進させる候補マーカーとして、臨床応用が可能となり得ることを示した。膵癌細胞における浸潤転移制御因子として同定した、RNA結合蛋白に結合するmRNA (binde of Arl Two:BART)の発現産物が、低分子Gタンパクに対して特異的GAP機能を持ち、さらに直接的にRho GTPase familyに属するRaclとRhoAタンパクの活性調節を行うことで、GAP機能依存的に膵癌の浸潤転移抑制に関与する作用機序を分子生物学的に解明する。さらにBART mRNAも含め、その他RNA結合蛋白及びその結合mRNA由来蛋白に対する抗体を用いて、膵管癌症例で免疫組織化学的検討を行い、浸潤進達度・遠隔転移等の臨床病理学的諸因子との関連や多変量解析による検討を行い、RNA結合蛋白及び結合するmRNAの発現が、特に進行膵管癌での臨床病理学的評価因子となり得るか検討し、膵管癌術後治療方針決定にも応用可能な病理診断の確立を目的とする。原則として取り扱う膵管癌を膵管取り扱い規約(第6版補訂版)に基づく乳頭腺癌、管状腺癌、低分化腺癌の3つの浸潤性膵管癌とするが、比較材料として、上皮内癌症例及び浸潤性膵管癌に付随した上皮内癌病変も取り扱い症例及び材料に含める。平成27年度以前における高知大学医学部病理学教室及び医学部附属病院に関連した膵管癌の生検及び手術症例を把握集計し、組織型、進達度、リンパ節転移及び遠隔転移の有無等の臨床病理学的諸因子に関する基本的な統計学的解析を行う。膵癌細胞における浸潤転移制御因子として同定した、RNA結合蛋白に結合するmRNAの発現産物が、低分子Gタンパクに対して特異的GAP機能を持ち、さらに直接的にRho GTPase familyに属するRaclとRhoAタンパクの活性調節を行うことで、GAP機能依存的に膵癌の浸潤転移抑制に関与することを解明する。さらにその他RNA結合蛋白及びその結合mRNA由来蛋白に対する抗体を用いて、膵管癌症例で免疫組織化学的検討を行い、浸潤進達度・遠隔転移等の臨床病理学的諸因子との関連や多変量解析による検討を行い、RNA結合蛋白及び結合するmRNAの発現が、特に進行膵管癌での臨床病理学的評価因子となり得るか検討し、膵管癌術後治療方針決定にも応用可能な病理診断の確立を目的とする。原則として取り扱う膵管癌を膵管取り扱い規約に基づく乳頭腺癌、管状腺癌、低分化腺癌の3つの浸潤性膵管癌とするが、比較材料として、上皮内癌症例及び浸潤性膵管癌に付随した上皮内癌病変も取り扱い症例及び材料に含める。平成27年度以前における高知大学医学部病理学教室及び医学部附属病院に関連した膵管癌の生検及び手術症例を把握集計し、組織型、進達度、リンパ節転移及び遠隔転移の有無等の臨床病理学的諸因子に関する基本的な統計学的解析を行った。目的とする関連蛋白としてVav3、Rac1、Akt、更には細胞接着蛋白として機能するPODXL、Aktの基質であるCoiled-Coil Domain Containing 88A (CCDC88A)に関して、膵管癌における発現を分子生物学的及び免疫組織科学的に検討し、浸潤進達度・遠隔転移等の臨床病理学的諸因子との関連や多変量解析による検討を行い、特に進行膵管癌での臨床病理学的評価因子となり得るか検討し、それぞれ独立した膵癌進展における候補マーカーとして臨床応用が可能となり得ることを示した。我々は膵管癌細胞においても、神経細胞同様にRNA結合蛋白-mRNA複合体候補が何種類か存在している可能性があり、膵管癌細胞における、運動・浸潤時に必須の細胞先端構造物である葉状仮足において、RNA結合蛋白と結合した特定mRNAの発現調節機構が存在し、膵癌細胞の浸潤・転移能に大きな影響を与え得る結果を示してきた。そして、膵管癌材料として乳頭腺癌、管状腺癌、低分化腺癌の3つの浸潤性膵管癌症例を対象とし、平成2729年度高知大学医学部病理学教室及び医学部附属病院に関連した膵管癌の生検及び手術症例を把握集計し、組織型、進達度、リンパ節転移及び遠隔転移の有無等の臨床病理学的諸因子に関する基本的な統計学的解析を行った。目的とする関連蛋白としてWAVE2をとり上げ、同蛋白がACTN4に結合することで機能し、その発現に関しては、膵管癌における発現を分子生物学的及び免疫組織科学的に検討し、浸潤進達度・遠隔転移等の臨床病理学的諸因子との関連や多変量解析による検討を行い、特に進行膵管癌での臨床病理学的評価因子となり得るか検討し、それぞれ独立した膵癌進展を促進させる候補マーカーとして、臨床応用が可能となり得ることを示した。

今回は浸潤性膵管癌症例を対象とし、目的とする関連蛋白としてVar3、PODXL、CCDC88をとり上げ、同蛋白がmRNA複合体候補に結合することを示した。さらに進行膵管癌での臨床病理学的諸因子や予後との検討を行い、それぞれ独立した膵癌進展を促進させる候補マーカーとして、臨床応用が可能となり得ることを示した。3種類の膵癌細胞株を培養しているフラスコ内に合成ペプチドを添加し、7日間培養する。ペプチド添加後7日目の細胞からライセートを作成し、抗BARTを用いて免疫沈降を行う。これまで検討してきた追完癌進展に関与しうる関連蛋白発現について、新たな候補の分子生物学的及び免疫組織学的検討を加え、これまで膵管癌において関連を示し得た様々な蛋白発現に関する総括を行い、臨床病理学的評価因子となり得るか評価検討し、膵管癌術後治療方針決定にも応用可能な病理診断への候補を同定する。基礎医学・人体病理学
脳放射線壊死の病態解析(治療戦略の構築に向けて)

悪性脳腫瘍に対する近年の高線量放射線治療の進歩はその治療成績の向上に寄与しているが、症候性脳放射線壊死が大きな問題となっている。本研究では遅発性脳放射線壊死という診断でnecrotomyを行った臨床組織標本の解析を通じて、本病態の機序の解明を目的とした。組織学的検索は通常のH & E染色の他、各種免疫組織染色を行った。壊死による浮腫の発生は脆弱な血管新生と炎症が病態に深く関与していることが示唆された。過去5年間に大阪医科大学で壊死巣除去を行った18例の病理組織を検討した。放射線治療を受ける原因となった腫瘍は、悪性神経膠腫、悪性髄膜腫、転移性脳腫瘍、頭頸部癌など様々であり、また用いた放射線治療も通常のX線分割照射、ガンマナイフ等の定位放射線治療、陽子線、ホウ素中性子捕捉療法等である。組織学的検索は通常のH&E染色、抗VEGF、抗HIF-1α、抗GFAP、抗KP-1、抗CXCL12,CXCR、抗IL-1α抗体を用いた免疫組織染色を行った。もとの腫瘍型や用いた放射線治療法の異なる壊死巣でも壊死巣周囲の壊死巣辺縁領域に、拡張した毛細血管様の新生血管(telangiectasia)を認め、共通した組織像を示していた。この拡張したtelangiectasia周囲間質には血漿成分の漏出によると思われる浮腫を認め、これが脳放射線壊死における脳浮腫の原因と考えられた。壊死巣辺縁領域ではGFAP陽性の反応性アストロサイトと思われる細胞がVEGFを産生し、その周囲に血管新生を認めていた。これらの変化は18例全例で認め、元々の腫瘍型や放射線治療の種類を問わなかった。更には、虚血性転写因子HIF-1αの発現も壊死巣辺縁領域で亢進していた。さらには反応性アストロサイトはCXCL12を、KP-1陽性マクロファージはCXCR4とIL-1αを発現し、血管新生のみならず、炎症が放射線壊死の病態に深く関与していることが示唆された。
多波長ホログラフィック高精細生体断層撮像装置の開発

本研究では、生体内のナノ精度の高精度断層撮像を目指し、医工連携によって多波長ホログラフィック高精細OCTの基板技術の開発を行った。多波長ホログラフィック干渉の原理を発展させた「en-face多波長走査型コヒーレンストモグラフィー装置」を開発し、分解能2.5μmで生体試料の3次元断層計測を可能にした。また、顕微画像の視野範囲内の振動を一括に計測できる技術として「広視野ヘテロダイン振動計測法」を開発した。これら二つの基盤技術によって生体断層計測と同時に1 kHzの生体組織内部の微小振動を十数nm精度で計測することができた。近年、内耳蝸牛内の基底板などの生体内部の振動を計測できる光コヒーレンストモグラフィ(OCT)装置の要求が高まっている。従来のOCTでは、ドップラーシフト計を組み合わせるなどで内部振動箇所の1点ごとの測定を実現している。しかし、従来方法では広い領域の振動の様子を同時に捉えることが困難である。我々は、数kHzから数十kHzの高速な生体内部振動の様子を、多波長走査型フルフィールドOCTを用いて広範囲で一括に取得できる手法(フルフィールド・ヘテロダイン検出法)を開発した。多波長走査型フルフィールドOCTのプロトタイプを製作した。広帯域SLD光源と可変ファブリーペローエタロンを用いることで広帯域な多波長走査光源を構成し、フィゾー型の共通光路干渉計に導入することで、100μm厚のガラス板及び、マウスの肝臓細胞の標本の3次元OCT計測を行った。得られた3次元干渉信号に信号処理を適用した位相検出により十数nmの精度を得た。また軸方向の分解能は2.5μmまで向上した。さらに、フルフィールド・ヘテロダイン検出法の実験を通して1kHzで振動させた測定試料の内部振動計測を行った。マウス肝細胞の深さの違う測定面における約200nm振幅の振動の様子を再構成することが可能になった。また実験によって測定されたデータを基に、詳細な理論的な検証及び適切な画像処理の方法の検討を行った。本研究は、最終目標である内耳蝸牛内の基底板振動のメカニズム解明において重要な役割を担う研究開発だけでなく、聴覚研究を初めとする様々な医学分野へ寄与するという点で大きな意義がある。本研究では、内耳蝸牛の生理機能解明へ向けた研究基盤の構築のため、医工連携によってナノレベルの生体断層撮像に向けた多波長ホログラフィック高精細OCT(Optical coherence tomography)の開発を行った。多波長走査型共通光路en-face OCT技術は、ファブリペロー共振器と超広帯域Super luminescent diode (SLD)を用いて生成した低コヒーレンス光コムを光源とし、ファブリペロー共振器(FPE)の共振器長を可変にすることで深さ方向のスキャンを実現した。OCT計測実験では、パラフィンで固定されたマウスの肝臓細胞組織の3次元OCT計測を行い、提案手法の有用性を確認した。光源は、中心波長840nm、帯域幅160nmの超広帯域SLDを用いた。FPEのピエゾアクチュエータによって光コムのコム間隔を操作し、CCDカメラを用いたフルフィールド計測によって、3次元OCTの深さ軸方向分解能は2.5μmまで向上した。さらに、WHIVによって、生体の数10kHzの音波領域の振動を従来の100フレームレート級のCCDやCMOSカメラを使用して広視野高解像度で計測可能になった。WHIV法の有用性確認のために、上記光学計測装置を用いてOCT計測に用いたマウス肝臓細胞の各層での2次元振動分布計測を行い、高速な生体内部振動計測が可能であることが示された。実験では、試料側の振動周波数を1.000kHzに設定し、干渉板にもピエゾ素子を取り付け1.0034kHzで振動を加えることによって、CCDカメラの512枚のヘテロダイン干渉画像の時間変化から独自に開発した信号処理手法を適用し、2次元の振動周波数、位相、及び振幅分布を求めることができた。本研究は、I.高精細フルフィールド計測実現、II.多波長走査スキャニング技術、及びIII.多波長ホログラフィック再生技術の開発を段階的に行う計画を基に行われている。今まで、我々は光源の制御と多波長ホログラフィック逆伝搬信号処理の導入によって、Iの高精細フルフィールド計測の実現、及びIIの多波長走査スキャニング技術の開発を遂行した。また、高性能CMOSカメラを受光素子とするリニク干渉顕微鏡の構築を開始しており、ほぼ完成している。また、光学系研究グループ(申請者)と医学系研究グループ(任書晃助教、日比野浩教授)の連携体制を構築し医工連携による研究開発が可能になった。

初年度(平成26年度)の目標であるプロトタイプOCTの構築と原理確認実験を通した多波長ホログラフィーの有用性についての評価を行い、性能目標の仕様で、生体内部振動計測が可能である事が示された。また本研究の成果に関連して2編の国内学会発表を行った。次年度(平成27年以降)は、初年度研究成果を基に、医学系グループとの連携による内耳蝸牛内の基底板振動計測実験への実用化を目指す。以上のように、初年度の研究は、当初の研究の目的と計画と照らし合わせて、おおむね順調に進展していると評価できる。光エレクトロニクス今後(平成27年以降)は、初年度研究成果を基に、医学系グループとの連携による内耳蝸牛内の基底板振動計測実験への実用化を目指す。特に以下の重点課題のクリアを目指す。・統合的な制御及び信号処理システムの開発:LabViewなどを用いたシステム製作・振動計測の高速化:1kHzから20kHzまでの振動周波数に対応・コヒーレンス向上を目指した、多波長走査光源用ファイバーレーザの製作と適用の検討・光散乱や外乱除去技術の確立:適切な画像処理法の導入によるナノオーダの精度を目指す。
社会運動としての女性文学

本課題「社会運動としての女性文学」は、二〇世紀半ばのフェミニズムの政治的社会的文化的な変容の過程を、ナショナルかつグローバルな文脈におくとともに、また、系譜的に捉えることによって、その批評的可能性を明らかにすることを目的として実施された。本研究計画の最終年度にあたる2018年度においては、(1)私出版(ジン)の理論を考察する研究発表、(2)1930年代のイギリスの大衆と知識人作家のユートピアのヴィジョンに関する研究発表、をおこなった。また、(3)映画作品における女性ケア労働者表象についての研究発表を、イギリス・ポーツマスにおいて開催された国際学会でおこなうことによって、専門の異なる他の研究者たちと共通の問題を議論することで、多くの新たな知見を得ることができた。さらに、(4)モダニズムにおける最新文献を書評することを通して、出版文化という観点から社会運動を考察することが可能となった。(5)所属学会の学術研究書の特集のとりまとめをおこなうことができた。計三年間の研究期間を通して得た主たる研究成果は、第一に、ヴェラ・ブリテンの代表作の分析および『メアリー・ポピンズ』の原作および映画の分析を通じて第一波フェミニズム後期から第二波フェミニズム初期の状況に関連づけて位置づけることができたこと、第二に、ジン(私出版)、映画、小説、出版経営等から文学という社会運動を多角的に考察する視座を得たこと、である。最後に、これらを通じて、次の研究プロジェクトの構想につながったということも、期間全体の大きな成果として考えている。本課題の主たる目的は、おもに1960年代後半から80年代前半に政治的文化的影響を与えたフェミニズムの主張が、ナショナルかつグローバルな文脈において変容する過程を系譜的に捉えることによって、その批評的可能性を明らかにすることである。そのために社会運動における発信方法としての自伝および自伝的手法に注目し、第一波フェミニズムから今日のフェミニズムにいたる女たちの著作を考察する。とくに近年注目される「ポストフェミニズム」をめぐる議論を静的というより動的にとらえ、フェミニズム理論研究への寄与の可能性を模索する。平成28年度におこなったのは、おもに次の五点である。これらは研究成果発表と文献調査に大別される。研究成果の発表に関しては、第一に、20世紀の女性文学としての系譜学を、自伝を中心に考察し、所属学会から発行された論文集にて編者を務めるとともに論文を発表した。第二に、19世紀との関係から20世紀を考察するために、20世紀前半の女性文学の系譜を考察し、口頭発表をおこなった。第三に、所属学会の特集号の責任編集者を務めるとともに、福祉国家開始前から冷戦期にいたるまでの女性のケア労働を理論的に分析し、論文を発表した。上記の研究成果発表とともに文献調査をおこなった。まず、研究の進捗に伴い、文献収集先を英国だけでなく米国にも発展させ、ロサンゼルスで資料調査をおこなったことが本年の実績の四点目である。英米を比較させることで新たな視座を得た。第五点目として、国内において関心を共有する研究者とフェミニズム関連の読書会を実施し、女性と社会・女性と運動についての文献を検討した。以上5つの点が当該年度の実績の概要である。最大の課題であった2本の論文執筆(いずれも編集担当を含む)および研究発表1本を無事に終えることができた。また、次年度に続く基本文献研究についても定期的に読書会を開催し、当該課題について関連分野の文献を継続的に読むことができている。以上二点の理由によって、おおむね順調に進展していると考える。本課題の主たる目的は、20世紀半ばのフェミニズムの政治的社会的文化的な変容の過程を、ナショナルかつグローバルな文脈におくとともに、また、系譜的に捉えることによって、その批評的可能性を明らかにすることにある。そのために社会運動における発信方法としての自伝および自伝的手法に注目し、第一波フェミニズムから今日のフェミニズムにいたる女たちの文学を考察する。とくに近年注目される「ポストフェミニズム」をめぐる議論を静的ではなく動的にとらえ、フェミニズム理論研究への寄与の可能性を模索している。上記のような目的を実現するために、平成29年度においては、作品研究および理論研究を中心として、博士論文の執筆および次年度(平成30年度)の研究発表準備のためにほとんどのエフォートが使われた。具体的には、平成28年11月の日本ギャスケル協会(「ヴェラ・ブリテン『若者の証』における「働く」女の「成長」小説」)および平成29年3月に日本ヴァージニア・ウルフ協会にておこなった口頭発表(「フェミニズム理論/運動における「ポスト」をめぐる考察(Post-ing Feminist Theory/Practice))について、それぞれ然るべき研究者のアドバイスを受けて論文化した。前者についてはモダニズムにおける教養小説とジェンダーの問題について論じた。後者については、博士論文の理論的枠組みを提示する章として執筆された。どちらの論文も、次年度に博士論文の一部として発表する予定となっている。年度初めに立てた研究計画のうち、渡英調査と博士論文の発表を除いてすべて計画通りにおこなうことができた。渡英調査を実施できなかったのは理論研究を中心におこなっていたために、時間的余裕を確保できなかったからである。博士論文発表は、本研究課題申請時点の計画に追加した研究目標である。これを実現できなかったのは年度内のエフォートを越えた計画であったからだと考えている。しかし、論文の執筆は順調におこなっており、次年度に実現する予定である。

他方、理論研究の目処がついたことによって、次年度に国内と国外でそれぞれで研究発表先(2箇所)をすでに確保しているという意味では、予定以上に研究が進んだと言える。以上の理由によって、全体としてはおおむね順調に進展していると考えている。本課題「社会運動としての女性文学」は、二〇世紀半ばのフェミニズムの政治的社会的文化的な変容の過程を、ナショナルかつグローバルな文脈におくとともに、また、系譜的に捉えることによって、その批評的可能性を明らかにすることを目的として実施された。本研究計画の最終年度にあたる2018年度においては、(1)私出版(ジン)の理論を考察する研究発表、(2)1930年代のイギリスの大衆と知識人作家のユートピアのヴィジョンに関する研究発表、をおこなった。また、(3)映画作品における女性ケア労働者表象についての研究発表を、イギリス・ポーツマスにおいて開催された国際学会でおこなうことによって、専門の異なる他の研究者たちと共通の問題を議論することで、多くの新たな知見を得ることができた。さらに、(4)モダニズムにおける最新文献を書評することを通して、出版文化という観点から社会運動を考察することが可能となった。(5)所属学会の学術研究書の特集のとりまとめをおこなうことができた。計三年間の研究期間を通して得た主たる研究成果は、第一に、ヴェラ・ブリテンの代表作の分析および『メアリー・ポピンズ』の原作および映画の分析を通じて第一波フェミニズム後期から第二波フェミニズム初期の状況に関連づけて位置づけることができたこと、第二に、ジン(私出版)、映画、小説、出版経営等から文学という社会運動を多角的に考察する視座を得たこと、である。最後に、これらを通じて、次の研究プロジェクトの構想につながったということも、期間全体の大きな成果として考えている。次年度においては、本研究課題の年度の計画に従って実施する。具体的には、第一に作品分析、第二に理論研究の継続、第三に国内学会への参加によって見地を深めること、第四に資料集のために渡英調査の実施、第五に論文執筆をおこなう。これらに加えて、本件の一部を含む研究成果を博士論文として発表することを新たな研究課題として組みこむ。本研究課題の最終年度である平成30年度においては、本研究課題の年度の計画に従って実施する。第一に作品分析、第二に理論研究の継続、第三に国内学会への参加、第四に資料収集のため渡英調査の実施、第五に国内外の学会にての研究発表(海外「Women's History Network Conference 2018」;国内「カルチュラル・タイフーン2018」にて発表予定)、第六に論文執筆をおこなう。本年度は予定以上に論文執筆に時間を要したこと、また、勤務先での仕事の都合上、海外での調査の日程を短縮したため、次年度使用額が生じた。渡英調査をおこなうことを次年度(平成30年度)に延期したことによって使用額が残った。その残額は、次年度に実施を予定している渡英調査にて使用する。
複雑な標本調査におけるリサンプリング推定法に関する研究

1)文献調査を行い,ブートストラップ法を分類・整理し,実用の面から評価した。2)既存調査データ及び人工的なデータにより理論式の推定精度の評価とりサンプリング法による評価の比較をした。さらには,種々のサンプリングを想定したケースについて検討した。3)大規模母集団からの標本調査にリサンプリング法が適用可能かどうか検討した。検討事項は,計算時間,扱えるデータ容量等,情報処理の観点からのものである。これらの検討の結果,リサンプリング法について下記の評価を得た。・条件が整えば,精度の観点から,十分実用的である・計算時間の観点から,問題はない・計算機の容量の面から見ても,パーソナルコンピュータで扱える・一般論的な理論面の検討がまだ不十分であるこれらの結果は,下記の学会等で報告した(1)。また,関連する研究の報告も行った。(1)馬場康維,土屋隆裕,ブートストラップ推定一理論と実用性,第66回日本統計学会,1998年7月(2)南弘征,統計科学におけるインターネットとの接点,統計数理研究所共同研究(A-38)による研究会報告,1998年10月(3)南弘征,水田正弘,視覚的データ解析システムにおけるクラス構成とJavaによる実装,第12回日本計算機統計学会シンポジウム,1998年11月1)文献調査を行い,ブートストラップ法を分類・整理し,実用の面から評価した。(1)馬場康維,土屋隆裕,ブートストラップ推定一理論と実用性,第66回日本統計学会,1998年7月(2)南弘征,統計科学におけるインターネットとの接点,統計数理研究所共同研究(A-38)による研究会報告,1998年10月(3)南弘征,水田正弘,視覚的データ解析システムにおけるクラス構成とJavaによる実装,第12回日本計算機統計学会シンポジウム,1998年11月
乱用薬物の簡易一斉スクリーニングシステムの開発

現在我が国では、乱用薬物が広く浸透しており、法医鑑定および救急医療現場において乱用薬物の摂取が頻繁に見受けられる。しかしながら、摂取薬物の確認分析のための分析用標準物質は厳格な法規制により分析者でも入手困難である。これにより、その後の治療および正確な鑑定に多大な支障をきたしている。本研究は、標準物質を必要としない迅速一斉スクリーニング法の確立を目的に行った。1.分析対象薬物を覚せい剤類および覚せい剤原料6種、MDMAなどの覚せい剤類似薬物7種、ベンジルピペラジン類4種、マジックマッシュルームの幻覚成分サイロシンを含むトリプタミン類5種、フェネチルアミン類4種、麻薬性鎮痛薬4種、計30種とした。入手困難な薬物は海外から輸入および合成により入手した。2.これらの薬物を添加した尿からの固相抽出カラムFocusを用いた迅速簡便な抽出法および誘導体化法を考案した。3.尿からの抽出物を高感度に分析可能なGC/MSの分析条件を決定した。4.この分析法より得られた薬物情報(保持時間、質量スペクトル、検量線)をGC/MS用制度管理・相対定量ソフトウェアNAGINATA^<TM>を用いて「乱用薬物データベース」を作成した。5.この「乱用薬物データベース」を用い、薬物自動検索を行うことで標準物質を用いることなく定性・定量分析が可能となった。6.過去に精密な定性・定量分析が行われている試料を用いて、考案したスクリーニング法を検証したところ、定性分析において矛盾はなく、標準物質を用いた定量分析より得られた定量値と比べても50150%以内であった。考案したスクリーニング法は標準物質を必要としない簡便迅速な方法であり、法医鑑定および救急医療現場での中毒分析に非常に有用であると考える。
在宅高齢患者に対する薬剤処方の実態および安全性の向上に関する研究

本研究は、わが国の在宅高齢患者に対する薬剤処方の実態を把握し、より有効性と安全性の高い薬物治療を推進することを目的とする。前年度は、欧米で広く用いられているBeers criteria(65歳以上の高齢者に対して、有効性と安全性の観点から避けることが望ましい薬剤処方を定義した基準)を基に、わが国の実情に見合った基準を作成するための作業を行った。本年度は、この「高齢者に対して避けることが望ましい薬剤処方」(potentially inappropriate medications、以下PIMとする)に該当する薬剤が、わが国の在宅高齢患者にどのように使用されているか把握するために調査を行った。対象は東京都による薬局情報システム「t-薬局いんふぉ」において、検索条件「医療を受ける者の居住等において行う調剤業務(を実施できる)」に該当する保険調剤薬局のうち、無作為に抽出された300薬局とした。調査方法は郵送により(1)対象薬局における「在宅患者訪問薬剤管理指導」「介護予防居宅療養管理指導」「居宅療養管理指導」の実施状況(2)対象薬局において上記業務を実施している患者について、患者背景、疾患、および現在服用している薬剤を記入する調査票を送付し、郵送で回収した。これに基づいてデータベースを作成し、解析作業を行った。調査票を送付した300薬局のうち130(回収率43.3%)の薬局から回答があり、うち29薬局から87名の患者について回答を得た。この87名のうち、45名(51.7%)の患者にPIMが使用され、このprevalenceは諸外国の報告に比べて若干高値であった。その中で最も多く使われていた薬剤はファモチジンであった。本研究ではわが国の在宅高齢患者におけるPIMの実態を初めて明らかにすることができた。今後は調査対象の拡大、回収率の向上などについて検討する必要があると考えられた。本研究では、65歳以上の在宅高齢患者に対し、「有効性と安全性の観点から避けることが望ましい薬剤処方」がどの程度行われているか明らかにする目的で、65歳以上の高齢者に対して使用を避けるべき薬剤を定義した基準であるBeerscriteria2003年版を用いることとした。しかしながら、この基準は米国で開発されたもので、必ずしもわが国の処方事情を反映しているとは言えない。そこで、関連分野(総合内科、精神医学、薬剤疫学など)における国内の専門家9名から意見を聞き、Beers criteria2003年版を日本の実情に見合うものとする修正作業を行った。具体的には、Beers criteria2003年版に処方された薬剤処方のうち、専門家の意見が「高齢患者に避けるべきである」との方向で一致しなかったもの、および国内で発売されていない薬剤を除外し、さらに文献検索と専門家からの提案に基づいて新たな薬剤処方の追加を行うことにより、Beers criteriaの修正版を完成させた。また調査手法や調査実施地域に関して、薬剤師会の担当者らと検討を重ね準備態勢を整えた。平成19年度はこれらの成果をふまえて、薬剤師による「在宅患者訪問薬剤管理指導」または「居宅療養管理指導」を実施している保険調剤薬局からデータ収集を行い、これを基に在宅高齢患者に関する処方薬剤および患者データベースを構築するとともに、その集計・解析および介入方策の検討を行う予定である。
超小型高速光通信衛星実現に向けた微小擾乱の基礎研究

超小型衛星が様々な分野に利用されるに伴い,超小型衛星の通信速度向上が望まれている.現在の主流である電波通信の代わりに光通信を適用することで,超小型衛星の通信速度を数桁向上させることが可能であるが,その実現にあたっては,衛星の姿勢制御のみならず,衛星の構造振動等も加味した,衛星システム全体の指向精度向上が必要となる.本研究では,超小型衛星の構造振動と衛星-望遠鏡間の取付角変動が及ぼす影響を定量化し,対策を検討することで,衛星システム全体の指向精度向上を図ることを目指す.開発中の衛星を利用した計測や試作制御器を取り込んだシミュレータなど,実機を積極的に利用することで,将来ミッションへの応用を図る.超小型衛星が様々な分野に利用されるに伴い,超小型衛星の通信速度向上が望まれている.現在の主流である電波通信の代わりに光通信を適用することで,超小型衛星の通信速度を数桁向上させることが可能であるが,その実現にあたっては,衛星の姿勢制御のみならず,衛星の構造振動等も加味した,衛星システム全体の指向精度向上が必要となる.本研究では,超小型衛星の構造振動と衛星-望遠鏡間の取付角変動が及ぼす影響を定量化し,対策を検討することで,衛星システム全体の指向精度向上を図ることを目指す.開発中の衛星を利用した計測や試作制御器を取り込んだシミュレータなど,実機を積極的に利用することで,将来ミッションへの応用を図る.
Follicular dendritic cellの胚中心反応における役割の解析-FDC-clusterを用いて

前年度までに、我々はFollicular dendritic cell(FDC)がB-cellの延命効果と増殖促進作用、さらにその分化に影響を与えることを知ったので、今回はそれらに関与しているサイトカインについて検討を加えた。2.IL2とIFNγはたとえ各分画細胞にマイトジェンを加えても有意な値を検出できなかった。4.TNFは、他の分画に比べてB+T+FDC分画に高い(115pg/ml)値を上清に認めた。5.IL6は、選択的にB+T+FDC分画に高値の産生がみとめられた。さらにIL6はこれまでの24時間の培養上清のみに限らず、日数を経るにつれ上昇し、7日目まで増加し、150V/ml程に達する。IL6の産生はマイトジェン、ことにPWM添加で増加する傾向にあった。以上、B-cellの増殖と分化に関与するサイトカインの中ではIL6,TNF,IL1βがFDCの含まれる細胞分画に検出されたことより、in vivoでもこれらのサイトカインがFDCの関与する微小環境、すなわち胚中心に密接に関与していることが推定された。ことにIL6はFDCが直接にこれを産生しているのか、FDCが間接的に働いてBあるいはT-cellにその産生を促すのか、Castlemanリンパ腫で二次小節にIL-6の強い局在が観察されることと考え合わせて、非常に興味があり、将来、この疑問点をin situ hybridizationで解明してゆきたい。AIPS感染におけるFDCの態度やB-cell腫瘍化におけるFDCの役割に関しては、今後トライしたい。
非熱平衡プラズマによる大気環境改善技術の開発

大気中、低濃度で存在する有害ガスを大気圧非熱平衡プラズマによって分解除去する技術の開発を行った。プラズマ処理後に室温にて二酸化マンガン担持アルミナ触媒を通過させることで大幅なエネルギー効率の向上が認められ、99%のトリクロロエチレン(TCE)が分解除去できることを確認するとともに、完全酸化には10倍のエネルギーが必要と判明した。プラズマの光学的診断技術を確立し、ラジカルと化学反応との関係も明らかにできた。本研究は、研究者が長年研究を続けている非熱平衡プラズマリアクタの性能向上とプラズマ診断技術の構築を目指している。以下、(1)非熱平衡プラズマ診断技術の開発酸素、窒素ラジカル等の挙動をLIFなどの光学的に診断する技術を確立する。(2)実用化を目指したプラズマリアクターの開発二酸化マンガンを含んだオゾン分解触媒を有効に活用した空気中低濃度に存在する揮発性有機物の分解除去技術を開発する。又、その目的に必要な各種パラメータを明らかにする。(3)プラズマシミュレーション方式の確立非熱平衡プラズマによる空気処理を念頭に置いて大気圧非熱平衡プラズマ状態のシミュレーション方式を開発し、(1),(2)の実験結果とつきあわせながら現実に起こっていると想定される反応を検討する。(4)他の大気圧プラズマとの比較研究大気圧グロー放電と呼ばれているプラズマを開発中の光学診断技術で測定し、非熱平衡プラズマと比較検討する。5力年計画の最初め年度に当たる平成20年度には、実用的なプラズマリアクターの開発においては、プラズマリアクタと触媒との位置関係に重点を置いて低濃度の揮発性有機物の分解除去実験を行った。VOCとしては、主に100-500ppm(大気中濃度)のトリクロロエチレンを使用し、触媒には、二酸化マンガンを担持した多孔質のアルミナセラミックを用い、プラズマ反応の直後に置いた場合、また、電界を触媒にかけた場合と僧でない場合の比較検討を行った。その結果では、電極の端部で電界集中が起きると反応が促進され傾向があること等が判明した。反面、触媒量の最適化はなされておらず、今後の検討が必要と判明した。一方、光学測定においては、励起状態の窒素分子(一般にAステートと呼ぶ)のLIF計測を試み、プラズマ放電後に確かに窒素分子が励起されていることを実験的に確認することができた。放電極直下と平面電極近傍でのラジカルの生成量を比較した結果、かなりの量の励起窒素が梁電極近傍で形成されていることから、これらが電離密度の高い2次ストリーマ中で形成されること、また、その生成量は比較的少なく、放電によって形成されるオゾン量と同じオーダであることが判明した。また、OHのLIF計測においては、従来の248nm励起以外に、282nm励起での観測を開始し、確かに感度が100倍程度高いことを確認した。今後は、2つの波長でのLIFを使い分ける予定である。また、1次元発光スペクトル分析も試み、大気圧グロー放電では放電部から数cm離れた場所においてもOHラジカルが存在すること、分子温度に変化が見られることなどを明らかにした。また、励起酸素のLIF信号を用いて酸素分子の温度計測にも成功するなど、多くの知見を得ることができた。5ヵ年計画の2年次に当たる平成21年度には、平成20年度に引き続き、大気圧プラズマリアクタの性能改善、パラメータの確認を行った。プラズマリアクター後段に配置するオゾン分解触媒(二酸化マンガン担持アルミナを使用)の量をトリクレン汚染空気の流量11毎分に対し、100mgから2gまで変化させ、残存オゾンの除去効果を調べたところ、条件によっては、依然として数100ppmのオゾンが残っていることが明らかとなった。更に触媒を増やすと残存オゾンの量は明らかに減少することまでは確認できている。また、残存オゾンの減少(分解)とともに、VOCであるトリクレンの分解も一層進むこと、更に、酸化反応が進むことなどが明らかとなった。現在、今ひとつの課題である水分の影響についても実験の準備を進めている。一方、LIF計測についても飛躍的な向上が得られた。本エンド購入したOPO(光パラメトリック発振レーザ)により従来と異なる励起波長281nmによるOHラジカル計測システムを構築することに成功し、従来の248nm励起よりも遙かに高感度であることを実証できた。今後は、スペクトル解析によりOHラジカルの回転温度変化などを計測する予定である。同様に、窒素分子(赤外線励起)、窒素原子(励起波長210nm)のLIF計測を行っている。微妙な励起波長の違いによるLIFを調べることにより酸素の回転温度を計測している。プラズマ発生後に数百度に達することが確認できた。これらの実験結果を評価するため、放電によって得た振動エネルギーが衝突によって回転運動にジェン可視、結果として回転温度が上昇する過程を簡単なモデル計算によりシミュレーションを行っている。かなりの成果が期待できそうであり、実験結果との整合性を確認中である。また、現在実用化が期待されている大気圧グロー放電についても、小ギャップでの予備実験を開始した。

電源周波数や絶縁物との整合性を検討中である。5カ年計画の3年次に当たる平成22年度には、これまでの2年間に引き続き、大気圧プラズマリアクター性能改善開発を行ってきた。トリクレン分解実験においては、二酸化マンガン担持触媒の量を最大3gまで増加させると共に、それに伴うオゾン漏洩の低減、分解性能向上を実測することに成功した。また、水分(湿度)増加によってOHラジカル温度が中間状態でより高温になることをLIF観測から発見できた。特に、エネルギーが励起状態から分子に移動する際にこの傾向が顕著であることを見いだした。同様に、励起種計測においても、LIFあるいはTALIFによる計測をOHラジカル(248nm励起と281nm励起を相補的に実測可能である)の他に、窒素分子、窒素原子、酸素分子、酸素原子においても実行中であり、励起状態でのバランスから温度計測にも成功した。更に、CARS測定にも成功し、窒素や酸素分子の密度計測が可能となった。現在、燃焼との関係も検討中である。これら光学診断手法を実際のプラズマ診断に応用すべく実用リアクターにレーザ測定用の窓を設け、動作状態でのラジカル発生を計測すべく準備中である。また、大気圧グロー放電に対しても、実用的なプラズマジェットで吹き出したプラズマに対し、OHラジカルや窒素原子ラジカル計測に成功した。今後、他のラジカル生成と共に挙動を解決する予定である。同時に、プラズマシミュレーションにおいても、一次プラズマの進展、二次プラズマの発生を計算機でシミュレーションできるところまできている。実測値との比較検討もまもなくできると考えている。従って、研究は順調に進展中であり、予想を超える成果を上げている。5カ年計画の4年次に当たる平成23年度には、高効率プラズマリアクターの開発については、プラズマリアクターの後段に配するオゾン分解触媒である二酸化マンガン担持アルミナ触媒の量をガス流量11/minにおいて3gまで増加させて乾燥空気中100250ppm存在するトリクロロエチレン分解性能を評価した。この場合においても、放電エネルギー密度が11当たりのガスに50J以上になると残存オゾンが検出され、触媒量をさらに増加させる意義が認められた。また、OHラジカルの影響を調べる目的で、湿度依存性についても検討を行った。触媒を用いる場合には、湿度が高くなるとプラズマリアクターを出た時点でのオゾン量が減少するため最終的な分解効率は低下すること触媒がなければ若干の加湿で分解率向上が認められることを検証した。大気圧プラズマ反応機構の研究では、レーザ誘起蛍光法LIFによって窒素分子N2(A)状態、窒素原子N,酸素原子O,水酸化ラジカルOHの密度や温度を計測することに成功した。特に、放電直後は振動モードで高次に励起されていた各種ラジカルが衝突等で低次に落ちながらエネルギーを放出し、結果として放電後ミリ秒以下の時間で回転温度が増加しさまざまな化学反応が進展する様子が認められた。また、ラジカルの原水から見積もったラジカル密度と分布からは、窒素原子は二次ストリーマで形成され、しかもストリーマ中の密度が1000ppmレベルになることが観測された。
遺伝子解析による悪性グリオーマの再分類とそれに基づく治療体系の確立

PAでは一部の例外(NF1合併例)を除いて明らかな遺伝子異常は認めず、p53のmutationはAの29%、AAの50%、GBMの35%に、p16のHDはAAの10%、GBMの31%に、EGFRのamplificationはAAの9%、GBMの31%に、10番染色体のLOHはAAの36%、GBMの63%にそれぞれ認められた。これらのうち10番染色体(特にPTEN遺伝子領域)のLOHはGBMにおいて有意な予後不良因子であり(Tada K, et al.: J Neurosurg 95,2001)、またp16のHDは男性のGBMにおいて予後不良因子であった(Kamiryo T, et al.: J Neurosurg (in press),2002)。4つの遺伝子異常の組み合わせでは、悪性グリオーマは主として7つの亜型に分類され、これらのうちEGFRのamplificationと10番染色体のLOHを併せ持つものは特に予後が悪く、このような症例は遺伝子治療を初めとした新しい治療法の対象になると考えられた。1)10番染色体欠失(LOH)の解析=腫瘍組織および当該患者の白血球からDNAを抽出し、マイクロサテライト法を用いて10番染色体のLOHを解析した。現在約150例のグリオーマ(WHO GradeI-IV)について解析が終わっているが、LOHはGradeIII以上において見られ、その割合はGradeIIIで約30%、GradeIVで約60%と白色人種を中心とする従来の報告よりもやや低い傾向にあった。また高頻度欠失領域は従来の報告通りPTENおよびその周辺とDMBT1領域であり、悪性グリオーマにおいて我々が以前見い出した領域(h-neu存在領域)も、今回の大規模な解析においてそれが確認された。しかし、GradeIIIとIVとの決定的な違いはPTEN領域で、GradeIVではその欠失が著明に増加していた。LOHの有無と生存日数との相関は10番染色体上の場所によって異なり、PTENを始めとする複数の領域で有為差が得られた。さらに20代および30代の患者ではいかにグリオブラストーマといえどもLOHの割合が低く、10番染色体のLOHという現象がある程度年齢依存的なものではないかという見解も得ている。2)p53遺伝子変異の解析=腫瘍組織からmRNAを抽出し、出芽酵母を用いた機能的解析およびそれに引き続くシークエンスにて変異の解析を行っている。現在約100例のグリオーマ(WHO GradeI-IV)について解析が終わっているが、変異はGradeII以上において見られ、その割合はGradeIIで約10%、GradeIIIで約50%、GradeIVで約30%とほぼ従来の報告通りであった。今後さらなる症例の積み重ねとともに、10番染色体欠失との相関を含め、種々のclinical parameterで比較検討を行っていく予定である。3)p16遺伝子変異およびEGFR増幅の解析=現在進行中である。1)10番染色体欠失(LOH)の解析=昨年度に引き続き、症例数を増やし研究を継続している。現在までに約220例の解析を行い、以下の知見を得た。10番染色体のLOHはanaplastic astrocytoma (AA)の約30%、glioblastoma multiforme (GBM)の約60%において観察された。一部の例外(NF1合併例)を除いて、low grade gliomaでは観察されなかった。2030歳代ではLOHの割合が低かった。AAではPTEN領域よりもテロメア側がよく欠失していた。成人大脳半球例に限れば、AAではFGFR2およびDMBT1領域に位置するD10S209のLOHが、またGBMではPTEN領域のLOHが生存期間と相関した。=出芽酵母を利用して変異を解析した結果、diffuse astrocytmaの約25%、AAの約50%、GBMの約35%においてp53の変異が見られた。GBMにおいて、P53に変異を持つ群は有意にtime to tumorprogression (TTP)が延長し、放射線および化学療法に対して感受性が高いと考えられた。しかし、生存期間に関しては影響は及ぼさなかった。=multiplex PCR法を用いて解析した結果、GBMの約30%にp16遺伝子の欠失を認めた。欠失の有無は生存期間

およびTTPと有意に相関した。この相関は、男性でより強く認められた。4)EGFRの増幅は現在解析中である。これらの遺伝子異常を組み合わせてグリオーマを細分類し、予後との相関を含めた検討を行っている。これまでに約240例のグリオーマを解析し、以下の知見を得ている。=multiplex PCR法を用いて解析した結果、AAの約10%、GBMの約30%にHDを認めた。男性のGBMにおいてHDは有意な予後不良因子であった。=Southern blotting法を用いて解析した結果、AAの約10%、GBMの約30%にamplificationを認めた。GBMにおいてamplificationは有意な予後不良因子であった。=microsatellite markerを利用して解析した結果、AAの約30%、GBMの約60%にLOHを認めた。GBMにおいてPTEN遺伝子領域のLOHは有意な予後不良因子であった。なおLOH10とEGFR増幅の共存例は、特に予後不良であった。
科学教育における環境教育カリキュラムの位置づけ

(1)自然観察について環境教育の基礎となる自然認識を調べる目的で、小・中学校の自然環境に対する興味、関心について調査をおこなった。調査対象は、小学校5年の1学級、中学校2年の4学級である。児童・生徒が自然観察を行った際、自由に記録した記録と、約1ケ月後に行った事後調査の結果との比較を行った。その結果は次のとおりである。〔1〕実地調査と事後調査で対応できる項目間で比較すると、事後調査では記入項目数がかなり少なくなっている。〔2〕実地調査と事後調査の共通記入項目数の、実地調査記入項目数に対する割合は、小学校より中学校の方が大きく、1ケ月後に残っている印象が多いと考えられる。〔3〕記入項目の内容をみると、小・中学校を通して、インストラクターが適宜説明をしたもの(人工的に設定された部分が多い)、特別に印象に残った現象が見られたもの(種のはじける植物、足につく種など)に対する興味、関心が高い。(2)理科の中に位置づける環境教育モジュールの作成環境に関する独立した教科のない現在、環境教育全体としてのカリキュラムの作成より、単独で利用できるモジュールを考えて、そのテーマと内容項目の一覧表を作成した。当初の計画では、教師に対するアンケート調査を中心とする予定であったが、実際の授業では、児童・生徒を野外の自然や、人工的な観察園等に引卆して、その場で環境学習を行うことが多い。その場合に、児童・生徒の、人工的な自然に対する感じ方と、人手を入れない自然に対する感じ方とはかなりの違いがある(人工的な自然ではあらかじめ設定された観点があるが、生のまゝの自然では予想されないものである)。最初の協力委員会でこのことが論議され、現在開発中の赤城自然園(西洋開発KK)には、両者の条件に近い場所が何ヶ所かあることが確認された。実験可能な前橋市内の小学校児童(二之宮小5年)と中学校生徒(箱田中2年)を選定し、平成4年11月に実際の調査を実施した。その結果は現在集計中であるが、全体の印象としては次のことが認められる。1.児童・生徒の興味・関心は、自然の状態であるか、人工的な状態であるかによって明らかな差はない。2.興味・関心の対象は、生物、地形、季節観などにとどまらず、施設や自然の状況と関連のある物語り(トムソーヤの冒険など)まで拡がっている。3.面白かったことと、疑問に思ったことに多くの記述がある。4.生物について説明された知識について、記憶に残っているという記述が多い。1.自然観察について環境教育の基礎となる自然認識を調べる目的で、小・中学校の児童・生徒の自然環境に対する興味、関心について調査をおこなった。自然観察のために人工的に設定された部分(ミツバチの飼育箱、誘蛾灯、タガメの飼育池など)と比較的自然に近い部分(樹木伐採後草原となっている所、杉林など)の両者を含む地域(開発途中の赤城自然園を利用)で自然観察を行い、その結果と約1ヶ月後に行った事後調査の結果との比較を行った。(1)小・中学校間では観察項目数に差があり、中学校の方が多い。中学校各学級間では観察地点によりかなり差がある。(2)実地調査と事後調査で対応できる項目間で比較すると、事後調査では記入項目数がかなり少なくなっている。1ヶ月たつと観察の印象はかなり薄くなっていると考えられる。(3)実地調査と事後調査の共通記入項目数の、実地調査記入項目数に対する割合は、小学校より中学校の方が大きく、1ヶ月後に残っている印象が多いと考えられる。(4)記入項目の内容をみると、小・中学校を通して、インストラクターが適宜説明をしたもの(人工的に設定された部分が多い)、特別に印象に残った現象が見られたもの(種のはじける植物、足に着く種など)に対する興味、関心が高い。2.理科の中に位置づける環境教育モジュールの作成環境にかんする独立した教科のない現在、環境教育全体としてのカリキュラムの作成より、単独で利用できるモジュールを考えて、そのテーマと内容項目の一覧表を作成した。
カリックスアレーン被覆による水溶性半導体量子ドットを基盤とした蛍光プローブの開発

両親媒性カリックスアレーン誘導体を表面被覆剤として水溶性高輝度発光半導体量子ドットの新規合成法を開発した。得られる水溶性量子ドットの蛍光輝度は従来のチオール系化合物を表面被覆剤とした場合にくらべ数倍以上高く、また水溶液中での安定性も優れていた。カリックスアレーン被覆量子ドット表面には、抗体をはじめとした生体分子を修飾する事が可能であり、生細胞の蛍光イメージング用プローブとして有効である。当該年度における研究成果の第1は、両親媒性のチアカリックスアレーンカルボン酸誘導体を表面被覆剤として、高輝度な水溶性CdSe/ZnS量子ドット(量子収率21%)の合成をおこない、銅イオンに対する新規蛍光プローブを開発したことである。一般に水溶性半導体量子ドットの蛍光は、pHやイオン強度などその周りの化学的環境にあまり影響されないといわれてきた。しかし、量子ドット表面を銅などの遷移金属イオンに錯形成能をもつチアカリックスアレーンカルボン酸誘導体で被覆することにより、優れた銅イオン蛍光センサーとして機能することを見出した。チアカリックスアレーン被覆CdSe/ZnS量子ドットの蛍光は、10^<-6>M程度の銅イオン存在下で鋭敏に消光することが明らかとなった。遷移金属イオンに対する消光は、Cu^<2+>>>Fe^<3+>,Fe^<2+>,Co^<2+>>Zn^<2+>,Cd^<2+>の順であり、銅イオン選択性が極めて高いことがわかった。また、その蛍光消光は、チアカリックスアレーンを介した量子ドット表面への銅イオンの吸着によることが明らかとなった。第2の研究成果は、カリックスアレーン被覆水溶性量子ドットにおける親水性表面の安定化である。表面に配向しているカリックスアレーンをその分子のカルボン酸とリジンのアミノ基とでクロスカップロングにより長期間安定な水溶性量子ドットの作製に成功した。これまでカリックスアレーン被覆量子ドットでは、カリックスアレーン分子が量子ドット表面に疎水性相互作用によって結合されていたが、分子間を連結することにより表面被覆層の安定化が実現した。これにより、抗体やリガンドを量子ドット表面に修飾したバイオプローブへの応用に道が開けた。ホットソープ法(コロイド法)によるナノ粒子の化学合成法の進歩により、今や高輝度な半導体量子ドットを実験室で容易に手に入れる事が可能となった。コアーシェル構造を有するCdSe/ZnS量子ドットでは有機溶媒中での量子収率は、30%以上である。また、CdZnSのような合金型のシェル構造を形成させる事によってはさらに量子収率を改善する事が可能である。しかし、このような高輝度量子ドットは一般に有機系の配位化合物に被覆されているため水には不溶である。バイオプローブとし応用するには、量子ドット表面を化学修飾して親水性にしなければならない。ただし、一般的に用いられているメルカプト酢酸やメルカプトデカン酸などのモノチオール系の被覆剤を用いて量子ドットを水溶化した場合には著し輝度の低下をもたらす。また、このようにして得られた水溶性量子ドットのもう一つの欠点として水中での分散安定性の低さがあげられる。本年度は、分散安定性が良い高輝度な水溶性量子ドットを作製するための新しい表面被覆剤の開発をおこなった。この方法は、天然に存在するトリペプッチドであるグルタチオンを表面被覆剤として使用するもので、生体毒性もなく極めて容易に半導体量子ドットを水溶化できる利点をもっている。この方法を用いて生体イメージング用の高輝度近赤外水溶性量子ドットを合成した(論文2及び特許出願)。また、グルタチオンのアミノ基にガドリニウム錯体を結合させる事によって光イメージングおよびMRI両方に使えるデュアルモーダル半導体量子ドットの開発に成功した(論文1及び特許出願)。研究計画最終年度では、高輝度量子ドットの生体光イメージング用プローブへの応用をおこなった。生体では、ヘモグロビンをはじめ数多くの内在性色素が存在するため、可視領域の光はこれらによる吸収のためほとんど透過しない。唯一透過性を有するのが700-1300nmの近赤外光である。この領域の光は生体表面から数センチメートルの生体深部まで到達する事が可能である。このような生体の光学特性に適した蛍光プローブとして、近赤外発光の高輝度水溶性量子ドットの開発をおこなった。CdSeTe合金系のコアを、これよりバンドギャップの大きいCdSにより被覆する事により、700-900nmで発光する高輝度量子ドット(量子収率30%以上クロロホルム中)を合成した。近赤外量子ドットをさらにカリックスアレーンあるいはグルタチオンで表面被覆することにより水溶性の量子ドットを作製した。これら近赤外量子ドットによる生体光イメージングのモデル系としてヒト乳癌移植マウスを使用した。ヒト乳癌細胞は、上皮成長因子であるHER2受容体を過剰発現しているKPL-4細胞を使用した。

ヒト乳癌細胞を検出するため、水溶性近赤外量子ドットの表面に抗HER2抗体を修飾し、さらに細胞、組織への非特異的吸着を抑えるため分子量約2000のPEG(ポリエチレングリコール)を結合させた。細胞レベルでの光イメージングでは約10nMの濃度で乳癌細胞の特異的検出が可能であった。また、ヒト乳癌移植マウスでは、1uM濃度の量子ドットを100uL注入する事により5mm程度の大きさのヒト乳癌腫瘍の光イメージングが可能であった。HER2抗体修飾近赤外量子ドットによって、近赤外領域での高感度なヒト乳癌腫瘍の光イメージングが可能である事を明らかとした。