hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
体内に挿入して手術が可能な極小の５本指のマスタスレーブ式ロボットハンドの開発

内視鏡は直線状にして腹腔への挿入点を不動点にする制御で実現する方法と、腕のように肩肘関節を設ける方法があるが、本システムは指を駆動するモータの数が多く、前者の場合では体外でロボット本体を振り回すことになりイナーシャが大きくなりすぎるため、後者の方法で実装した。動力伝達は腕部と同じく蛇管ワイヤにより、各関節拮抗駆動とした。カメラ画像は3Dヘッドマウントディスプレイに低レイテンシで表示する。内視鏡のコントロールは、ジョイスティック等も考えられるが、より直感的操作とするため、ヘッドマウントディスプレイに搭載した磁気式位置センサで頭部の動きを検出し、頭部の動きと3D内視鏡の動きが同期するようにした。これにより、過年度に開発した2本のハンドと合わせ、手2本、カメラ1本からなるシステムが完成した。特にマスタグローブについてハードウェアの改良を行い、操作性を向上させる。先端部が屈曲するロボット3D内視鏡を新たに開発する。カメラはハイビジョンで小型のものを用い、10mm径に収める。ディスプレイは3Dヘッドマウントディスプレイ(HMD)を用い、磁気式位置センサにより操作者頭部の動きで3D内視鏡をコントロールする。3本の腕と1本のカメラの計4本、各φ10mm程度をφ25mm程度のパイプ1本に収めて体内に挿入するシステムとする。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
社会的判断における認知的な主観的経験の役割に関する研究

検索容易性、知覚的流暢性、親近感、既知感、舌端現象など、情報の入出力時に経験されるメタ認知的経験を「認知的な主観的経験」として包括的にとらえ、それらが社会的判断に及ぼす影響について、質的レビュー、およびメタ分析による量的レビューを行った。認知的な主観的経験は様々タイプの社会的判断に影響を及ぼしており、その影響は概して大きいこと、ただし判断のタイプや判断対象によって、影響の大きさは変化することなどが明らかになった。本研究の目的は、これまで異なる領域で検討されてきた「認知的な主観的経験」をめぐる現象を整理し、社会的判断に果たす役割について、統一的なモデルを構築することである。本年度は、先行研究を網羅的に収集し、暫定的なモデルを作成することを目的として研究を進めてきた。具体的には、認知的な主観的経験として理解可能な現象の一つ一つについて、1)情報処理過程のどの段階(入力段階、出力段階など)に関係する経験なのか、2)どのような社会的判断に影響するものなのか、3)主観的経験の実験操作としてどのようなものが用いられているか、またそうした操作の相違によって、社会的判断への影響は異なるのか、といった点を整理し、統合的な枠組みの中に個々の現象を位置づけていくという作業である。例えば親近感(familiarity)の場合、1)情報の入力する段階で感じる主観的経験で、2)親近感を覚える刺激に対しては、好意度が上がる(好意度判断)、有名なものだと思いやすい(有名性判断)、真実だと思いやすい(真実性判断)といった効果が見られる。また3)親近感の操作としては、当該刺激の呈示回数を変化させる、刺激の呈示時間を変える、刺激呈示の際の図と地のコントラストを変える、韻を踏む(文章刺激の場合)などがあるが、この中では呈示回数の操作がもっとも有効である。本年度の研究では、このような研究知見の整理を、親近感だけでなく他の認知的な主観的経験(既知感、知覚的流暢性、検索容易性、舌端現象など)についても行い、それらの相互関連性を検討していった。ただし、認知的な主観的経験に関する研究は多領域にわたり、研究数も膨大なため、すべての先行研究の整理・統合を終えるには至らなかった。また、質的レビューに加え、メタ分析による量的なレビューを行うことを計画していたが、それもできなかったため、これらの点は次年度の課題としていきたい。本研究の目的は、これまで個別に検討されてきた「認知的な主観的経験」をめぐる現象について、それが社会的判断にどのような影響を及ぼしているか、またそれはどのようなメカニズムに基づくものかを、統一的な枠組みの中で整理し、モデルを構築することである。本年度は昨年度に引き続き、先行研究を詳細にレビューすることを継続してきた。具体的には、認知的な主観的経験として解釈可能な現象について、質的・量的(メタ分析)両面からレビューし、共通性を探ってきた。調査対象となったのは、知覚的流暢性、検索容易性、親近感、既知感、舌端現象などの研究である。その際に着目したのは、当該の主観的経験が、1)情報処理過程のどの段階(入力段階、出力段階など)に関係する経験で、2)どのような社会的判断に影響しているか、また、3)主観的経験の導入にはどのような実験操作が使用されており、4)それがどのような主観的経験を生み出していると仮定されているか、などである。本研究が対象とする主観的経験は、社会心理学のみならず、認知心理学の分野においても広く研究対象となっているため、レビューにあたっては両領域の研究を網羅的に収集した。その結果、認知心理学領域の研究は、少なくとも近年に限定すれば、情報の入力段階の認知的主観的経験(知覚的流暢性など)を扱ったものが多く、操作も刺激の知覚的特性を利用したものが多いのに対し、社会心理学領域の研究では、出力段階の認知的主観的経験(検索容易性)を扱ったものが多く、記憶を思い出させるような操作が多いこと、しかしこうした違いはあるものの、両者が仮定している情報処理過程(誤帰属)は類似しており、その検証のための手続きにも類似性が見られるため、共通したモデルが構築可能であるなどがわかっている。今後、レビューをもとに構築した暫定モデルを更に精緻化し、その妥当性を実証的に検討する研究を進めていく予定である。本研究の目的は、「認知的な主観的経験」をめぐる現象について、それが社会的判断にどのような影響を及ぼしているか、またそれはどのようなメカニズムに基づくものかを、統一的な枠組みの中で整理し、モデルを構築することである。昨年度までは、認知的な主観的経験として解釈可能な現象すべて(検索容易性、知覚的流暢性、親近感、既知感、舌端現象など)について網羅的にレビューしてきたが、研究内容が多岐にわたるために、それらの知見を十分に収斂させることが難しかった。そこで本年度は、レビューの対象を、社会心理学でもっとも研究が多い検索容易性効果に敢えて限定して、より精緻な検討を行うことで、モデル構築の足がかりにすることにした。

これにより、(a)検索容易性は多様な社会的判断に影響をもたらしていること、(b)その効果サイズは概して大きいものの、(c)判断のタイプによって大きさは変わること(態度判断や行動頻度の推定では大きいが、特性判断ではあまり大きくない)、(d)判断対象の種類によつても変わること(もっとも効果が大きいのは事物・事象に関する判断で、次いで自己の判断で効果が大きい。一方で、'他者判断では効果が出にくい)、(e)情報の診断性の有無が影響の方向性を左右すること(診断性がある場合には判断に影響を与えるが、診断性がない場合は影響を与えなかったり、反対方向の影響を与えたりする)、(f)一般に検索容易性効果はヒューリスティック処理によってもたらされる効果と考えられているが、それだけでは説明がつかない研究知見があること、(g)検索容易性操作の操作チェックのタイミングによって効果の大きさや方向性が変わる可能性があること(一部の知見がアーティファクトである可能性があること)、などがわかった。そこでこれらの知見をもとに、争点を解決する実験を計画するとともに、暫定モデルの構築を試みた。
兎同種小腸移植における移植腸管の至適長さの検討

短小腸症候群の唯一の根本的治療は小腸移植と考えられる。小児の小腸移植を想定しサイズから考え、ウサギに於ける同種間の小腸移植を行うことにより、このモデルを作り、更に拒絶反応をCSAにて対処し移植腸管の吸収試験を行うこととし、移植腸管の機能の立場から実験を行ってみることにした。またそれに先立ち移植腸管の阻血実験とシクロスポリンの指適投与量についても検討する。結果1)ウサギにおけるシクロスポリンの投与量は10mg/kg/day筋注でtrough levelで血清中濃度が100ー200ng/mlを維持できこれが至適投与量であると考えられた。2)ウサギ小腸の組織酸素分圧、pHはそれぞれ36.07±9.97mmHg、6.94±0.15であることがわかった。3)移植を前提に腸管の阻血実験を行ったところ上腸間膜動脈、門脈同時遮断では60分以内であれば腸管壁内PO2、pHの改善を認めた。4)シクロスポリン投与下での移植では18例中11例(61.1%)が生着した。さらにこれらのうち4例に対しシクロスポリンの投与を中止したところ全例移植腸管は拒絶された。拒絶は抗原量が少ないためchronic rejectionの形をとった。5)組織検索では拒絶群は絨毛が除々に平坦化し筋層が肥厚し更に出血壊死に陥るが生着群はほぼ正常な構造を示す。なおリンパ管の再開通は2週間前後で始まることがわかった。6)吸収能の検索では拒絶群では2日目にすでに糖の吸収能の低下を認め7日目では吸収能はなかった。拒絶群のこの変化は肉眼的人工肛門の変化より早く拒絶反応の指標になりうると考えられた。7)移植腸管の至適長さの検討は抗原量の多さと手技上の問題から実験不可能であった。1)ウサギ小腸移植実験においてシクロスポリンの至適投よ量は、まだ明確な見会が得られていない。我々はまず以前行ったシクロスポリン10mg/kg/日連日投与(筋注)により約20cmの腸管移植が61.1%の生着を得たことからこれをもとに血清中シクロスポリン濃度を測定した。メス日本白兎7羽にシクロスポリン10mg/kg/日を連日背筋に筋注ぐ、2日目、7日目、14日目に耳静脈より採血し血清中濃度を測定した。結果は2日目78.50±27.99ng/ml(n=6)、7日目64.14±18.33ng/ml(n=7)、14日目85.29±21.41ng/ml(n=7)であり至適血清中濃度と考えられる50200ng/ml内にあることが判明した。なお経過中食欲減退、体重減少を2羽に認めた。2)移植実験については手術用顕微鏡の納入が非常に遅れたため実験経過は大幅に遅れている。そのためまず腸管及び血管の吻合いに対し手術用顕微鏡を用い基礎実験を行った。急性実験としメス日本白兎10羽をdonor recipientに5羽ずつ分け、まずdonorの上部空腸20cmを動脈は上腸管膜動脈、静脈は門脈までつけ採取しこれをRecipentの腹部大動脈、下大静脈にそれぞれ6-Oタイクロン、6-Oプロ-リン糸にて吻合した。腸管はRecipientの上部空腸に間置し5-OシルクにてZ層に吻合した。

以上の操作は手術用顕微鏡下に行うと肉眼的に行う場合に比較しはるかに精度があり有用であった。3)移植腸管の至適長さについては平成2年以降に順次実験を行っていく予定である。1)手術用顕微鏡のそろった平成2年度より当初の目的であったうさぎ小腸移植における移植腸管の至適長さを求めるべく実験を開始した。しかし基礎実験において動静脈血管吻合、腸管吻合とも有益に行なわれていたものの慣性実験に移行するにつれ腸管吻合後の縫合不全の頻度が高くなり当初の目的までうさぎを生存させることがほとんど不可能な状態となった。縫合不全の原因として血管吻合に要する時間すなわち腸管の虚血時間の限界をみる必要があると考えられ下記のような実験を平成3年度に施行した。2)すなわち術中モニタリングとして腸管組織のPO_2,pHを測定することにより捕えようと試みた。雌日本白うさぎを用いDonorの上部空腸20cmを移植腸管として上腸間膜動脈根部及び門脈本幹まで処理、この時点でFETPO_2,pHセンサ-を腸管壁内に挿入した。4°C、pH8に調整した乳酸化リンゲルでかん流後Recipientの下大静脈,腹部大動脈に吻合した。11例中全経過が測定できたのは8例であり、阻血時間は40.5分±7.45分,測定結果はセンサ-挿入後5分でPO_236.07±9.97mmHg,pH6.94±0.25,温度30.6°C±0.71°C,血行遮断後5分で25.50±5.72,6.81±0.15,29.3±0.93,かん流終了時で11.63±4.58,7.33±0.11,18.4±3.34,吻合開始後10分で10.13±2.93,6.98±0.12,27.4±1.27,血行再開始1分で33.63±7.52,7.04±014,30.3±1.34,同20分で36.38±3.46,7.09±0.09,29.4±2.17であった。移植腸管は肉眼的にも血流再開後は自己腸管と同様であった。終了後屠殺したが組織学的には腸管粘膜層の軽度の浮種を認めるのみであった。移植実験において移植種管の阻血時間は我々の経験から1時間以内に十分可能であり、腸管組織PO_2,pHからみると1時間以内であれば回復可能であることが分かった。
生体内留置型近赤外生体分光測定用光ファイバーの開発-肝臓外科・移植外科への応用

生体内留置型近赤外光分析用光ファイバーを試作作成し、従来臨床において術中のみしか測定出来なかった分光測定を術後においても可能とすることを目標とした。まず光ファイバーは、当初プリズムを利用した側孔式を予定していたが、光量の減弱に伴うノイズの増加が判明したため直視式とした。さらに生体内への挿入を安全とするために2穴式のアダプターを作成した。このアダプターの光ファイバーの接触部は無菌的にファイバーを肝臓に接触させることを可能とするように滅菌されたシリコン膜にて被覆した。滅菌可能でかつ、着脱容易なファイバーとアダプターの組み合わせにより、肝臓外科術後の患者の腹壁を通して安全な測定が可能となった。実際の生体部分肝移植の臨床測定においては、閉腹時には肝臓ジヌソイド内のヘモグロビンの酸素飽和度はほぼ正常化していても、術後数日間低下することが判明した。以前に血中ケトン体比の測定により、肝臓がその仕事を開始するには再灌流後時間を要することを見いだしたが、今回の測定結果はその事実を再確認するものであった。以上の結果、生体内留置型光ファイバーによる術後測定の肝臓外科、移植外科における応用が可能となり、その臨床的意義が明確となった。
半導体表面上の人工神経細胞回路網構築と神経信号伝達計測

本研究では,申請者らが培ってきた半導体表面・界面のナノ構造設計・計測技術に基づき,半導体表面上に神経細胞の二次元配列培養と極性制御(軸索と樹状突起の成長方向制御)した人工神経細胞回路網(脳の高次機能を維持しつつ可能な限り簡略化したin vitroモデル実験系)を構築し,さらに,神経活動ダイナミクスを実験的に計測・評価した.またこの結果を理論的に裏付けるためのシミュレーションモデルの構築にも並行して取り組んだ.本研究の成果は,脳科学の研究分野に新しい解析手法をもたらすとともに新規の神経信号伝達機構を解明し,バイオエレクトロニクスや神経回路学の分野の発展にも貢献できると期待される.本研究では,申請者らが培ってきた半導体表面・界面のナノ構造設計・計測技術に基づき,半導体表面上に神経細胞の二次元配列培養と極性制御(軸索と樹状突起の成長方向制御)した人工神経細胞回路網(脳の高次機能を維持しつつ可能な限り簡略化したin vitroモデル実験系)を構築し,さらに,神経活動ダイナミクスを実験的に計測・評価した.またこの結果を理論的に裏付けるためのシミュレーションモデルの構築にも並行して取り組んだ.本研究の成果は,脳科学の研究分野に新しい解析手法をもたらすとともに新規の神経信号伝達機構を解明し,バイオエレクトロニクスや神経回路学の分野の発展にも貢献できると期待される.本研究では、申請者らが培ってきた半導体表面・界面のナノ構造設計・計測技術に基づき、半導体表面上に、神経細胞の二次元配列培養と極性制御(軸索と樹状突起の成長方向制御)によって可塑性機能を付与した人工神経細胞回路網(脳の高次機能を維持しつつ可能な限り簡略化したin vitroモデル実験系)を構築することを目的としている。初年度の平成25年度は、マイクロコンタクトプリンティング法により、細胞接着領域の非対称パターンをガラス基板上に形成することにより、高い確率で海馬神経細胞の配置と極性(樹状突起および軸索の伸長方向)を制御することに成功した(論文投稿準備中)。これまでの先行研究では、その多くが神経細胞単独の培養を報告しているが、本研究ではより脳内の環境を再現するために、脳内で神経細胞と共存しているグリア細胞(アストロサイト)に着目し、アストロサイトと共培養した上での神経細胞のパターニングを行っている。また、構築した培養神経細胞回路網の神経信号伝達を評価するための測定の構築にも着手し、神経細胞への入力および細胞からの出力を記録するための電極パターンをガラス基板上に形成するところまで進捗している。さらに、ニューラルネットワーク理論に基づく神経細胞回路網のシミュレーションについても検討を開始し、視覚野神経回路におけるシナプス組織化に関するシミュレーションを行った。臨界期に見られる抑制性神経細胞の発達に注目し、抑制性神経細胞がシナプス競合を制御していること、また臨界期の開始と終了が抑制性神経細胞の発達によって引き起こされていることをシミュレーションにより明らかにした(論文投稿中)。脳の主要構成要素である神経細胞を人工的に培養した系は、脳機能を理解するための簡略なモデル系として利用されている。一般的な培養神経細胞においては、培養開始から1週間以内に信号伝達に必要なシナプス接合が形成され始める。マイクロパターン上の培養神経細胞においても機能的なシナプスが形成されることは生理学的実験により確かめられているが、成熟化のプロセスや通常の培養神経回路におけるシナプスとの違いは不明であった。そこで本研究では今年度、蛍光免疫染色法を用いて、1パターン上の神経細胞では培養何日目ごろからシナプスが形成されるのか、2細胞のどの部位にシナプスが形成されるのか、さらに、3シナプスの数や大きさが培養の継続に伴ってどのように変化するのか、を調べた。細胞外基質ゲルとポリリジンを混合したタンパク質インクをマイクロコンタクトプリンティング法によりカバーガラス上に転写して、パターン基板を作製し、そこに胎生18日目のラット胎仔の海馬から採取した神経細胞を播種した。培養610日において,培養神経細胞をMAP2 (細胞体と樹状突起)、Synapsin 1 (前シナプス)、PSD95 (後シナプス)で三重染色し、形成されたシナプスを可視化した。単一細胞ごとに配列させた神経細胞におけるシナプス形成を免疫染色法により調べたところ、培養6日目以降でシナプス後細胞の樹状突起や細胞体にシナプスが形成されていた。さらに培養日数を経るとシナプスの数が増加し、個々のシナプスも大きくなっていく傾向が確認できた。またパターン形状との依存性を調べたところ、樹状突起が3本以上伸長できるパターンにおいてシナプスが正常に成熟化することが分かった。これにより、培養神経細胞を原理的要素とする神経回路を再構成する際のパターン形状に関する重要な設計指針を得ることができた。バイオエレクトロニクス平成25年度の実施計画項目であった、(i)神経細胞培養基板のパターニングと表面修飾、および(ii)神経細胞培養基板上のグリア細胞と神経細胞の共培養と神経突起伸長制御については順調に進展し、グリア細胞と共培養した神経細胞の極性制御にも成功している。さらに、ニューラルネットワークシミュレーションにも着手しており、総合的にみて、おおむね順調に進行している。昨年度に形成した、基板上に構築したパターニングされた神経細胞とパターニング電極とを融合させ、構築した神経回路網が示す刺激ー応答特性について、評価・解析を行う。さらに、観測された神経信号特性について、シミュレーション結果との比較・検討を行い、培養神経細胞系での長期可塑性発現にむけての基礎知見を得る。科研費の適切な使用を心がけて節約に努めながら使用した結果、余剰が生じたため翌年度への繰越金とした。

来年度は最終年度であり、測定回数も大幅に増えると予想されるため、試薬やガラス基板等の消耗品費の増大が予想される。H25年度の繰り越し金は、その消耗品費に充当したいと考えている。
DNA複製エラーに起因する自然突然変異の発生機構

複製エラーおよびそれに起因する突然変異の特徴を詳細に解析した結果、大腸菌およびマウス個体の両方で、複製装置によるDNA合成のエラーは高頻度に生じているものの、ミスマッチ修復によりほぼ完全に修復されていることが明らかになった。このことから、ミスマッチ修復に耐性の前変異損傷として、自然DNA損傷により誘発される複製エラーと鋳型スイッチングエラーが重要な役割を果たしていることを提唱し、その後の研究により、この仮説を強く裏付ける以下の成果を得た。1)自然突然変異の発生に寄与する酸化DNA損傷自然DNA損傷の代表格である自然酸化DNA損傷についての研究では、塩基置換の発生には水酸ラジカルが主要な活性酸素種として関与することを明らかにし、一方、スーパーオキシドはグリコールアルデヒドなどの2炭糖を酸化して強力な自然変異原物質を産生することで変異の原因となることを突き止めた。2)鋳型スイッチングエラーの発生と抑制の分子機構鋳型スイッチングエラーの発生機構の研究では、岡崎フラグメントのプロセッシングに欠損が生じると鋳型スイッチングエラーの発生が昂進することを見いだし、各種のエキソヌクレアーゼが鋳型スイッチングエラーの特異的修復に関与することを示した。3)DNA損傷による複製フォークの進行阻害と損傷乗り越えDNA合成による回復試験管内で再構成した複製装置・複製フォークを用いて複製フォークの進行阻害とその回復過程の生化学的解析についても大きな進展が得られた。リーディング鎖上の脱塩基損傷により進行が阻害された大腸菌の複製装置がDNAポリメラーゼIVの働きにより複製を再開する過程を世界で初めて検出することに成功した。また、自然突然変異の発生における組換え修復と損傷乗り越えDNAポリメラーゼの役割についても詳細な検討を行い、自然DNA損傷により引き起こされる自然突然変異は組換え修復により強く抑制されていること、また、損傷乗り越えDNAポリメラーゼは自然突然変異の発生に通常の環境下ではほとんど寄与しないことを明らかにした。ミスマッチ修復機構の研究などから、細胞のがん化におけるDNA複製エラー特異的な修復機構の重要性は広く受け入れられるようになってきたが、複製エラーの修復はそれ以外にも複製装置に内蔵されている校正機能やヌクレオチド除去修復の関与が知られている。本研究課題では、校正機能、ヌクレオチド除去修復、およびミスマッチ修復などからなる協調的な突然変異抑制メカニズムの総合的な理解を得るために、これらの修復能が単独あるいは二重、三重に欠損した細胞およびマウス個体を作成して突然変異や発癌の発生状況を精査する計画である。このことにより、それぞれの修復機構の変異抑制効率や修復特異性、異なる修復経路の相互関係の解明を目指す。本年度では、複製エラーおよびそれに起因する突然変異の特徴を明らかにし、複製エラーの発生と抑制に関する分子機構を解明する目的で、大腸菌のミスマッチ修復欠損変異株および野生株で生じる自然突然変異を多数分離し、塩基配列レベルでの体系的な解析を行った。また、マウス個体についても同様の予備的な解析を行った。その結果、以下のことが明らかになった。1)最も高頻度に生じる複製エラーは一塩基フレームシフトを引き起こすスリッページエラーであり、同じ塩基の繰り返し配列に強く局在する。2)塩基置換を引き起こすミスペアの大部分はトランジション型であり、配列依存性は低く比較的ランダムに発生する。3)スリッページエラーおよびミスペアに加えて、複製エラーの新規な種類として鋳型スイッチエラーが見出され、配列置換のみならず単純繰り返し配列以外での一塩基フレームシフトや塩基置換の一部を引き起こす重要な原因となっている。4)ミスマッチ修復は極めて高い効率で上記の複製エラーを修正するが、鋳型スイッチエラーについては効率が極めて低い場合もある。5)以上の結論はマウス個体で発生する複製エラーにもほぼ適用できる。

複製エラーおよび自然DNA損傷に起因する突然変異の特徴を明らかにし、自然突然変異の真の起源を解明する目的で、rpsL遺伝子部分二倍体大腸菌を用いた新しい変異検出・解析を確立した。この実験系を用いて、野生株、ミスマッチ修復欠損変異株およびバイパスDNA合成欠損変異株の染色体複製で生じる自然突然変異を多数分離し、塩基配列レベルでの体系的な解析を行った。その結果、プラスミドrpsL系で得られた結果と異なる点として以下のことが明らかになった。1)野生株での塩基置換変異に強いホットスポット変異が見いだされ、それらの発生はミスマッチ修復によってほとんど抑制されない。2)染色体複製においては配列置換を引き起こす鋳型スイッチエラーに特異的に働く新規の修復経路が存在することが示唆された。3)野生株では通常の染色体複製においても組換え修復を必要とする複製フォークの進行阻害が高頻度に生じていることが示された。4)野生株での塩基置換の80%以上はバイパスDNA合成に依存して生じており、上記の塩基置換のホットスポットの原因はこれらの部位での自然DNA損傷がバイパスDNA合成により高頻度に変異として固定されることが示唆された。5)一塩基フレームシフトについても少なくともnon-runでの発生はバイパスDNA合成に依存して生じていることが明らかになった。平成13年度までの我々の研究において、複製装置自身が引き起こす複製エラーの特徴付けはほぼ完了したが、予想に反して自然突然変異におけるこれらの複製エラーの貢献度は小さいことが判明した。この点を踏まえて、本年度では、まれなタイプではあるがミスマッチ修復に耐性を示す鋳型スイッチングエラーの意義とその抑制系の探索、ならびに酸素ラジカルにより生じる自然DNA損傷が自然突然変異の発生においてどの程度の寄与をしているかを検討し、以下の結果を得た。1)昨年度に新たに開発した染色体上の標的遺伝子を用いた突然変異解析系での研究により、鋳型スイッチングエラーは染色体DNA複製でも生じていることが判明した。しかしながら、これまでに鋳型スイッチングエラーに起因する変異として同定していた配列置換変異の発生頻度はプラスミド上の標的遺伝子で観察されていた頻度よりも1/100以下のきわめて低いレベルであった。鋳型スイッチングエラーに特異的な修復系が存在する可能性を検討した結果、DNAエキソヌクレアーゼIがその抑制系に関与していることを見いだした。2)超低酸素条件下で培養した大腸菌細胞での自然突然変異の解析から、ホットスポット型および非ホットスポット型の塩基置換変異の発生原因は酸素ラジカルによるDNA損傷であることを発見した。mutM mutY二重変異株を用いた解析から、この損傷は8-oxoGではない未知の損傷であることが判明した。
フェノロジカルミスマッチの発生メカニズムと送粉系機能への影響評価

北海道大雪山系の黒岳、赤岳、ヒサゴ沼調査地に設置したプロットで、高山植物群集の開花フェノロジーモニタリング調査を継続した。また、調査地周辺部においてマルハナバチ類の訪花頻度ならびに種構成の調査を定期的に行った。調査地に設置した気象ステーションによる気温、日射、降水量の計測ならびに、多数地点に設置した温度ロガーによる地温ならびに地中温度の計測を行った。さらに、調査地に設置した自動撮影カメラによる雪解け進行パターンならびに主要種の開花フェノロジーを記録した。また、開花時期の変動が結実率と種子食害率に及ぼす影響を明らかにするために、ハクサンボウフウ(セリ科)の調査を開始した。雪解け時期が異なる9個体群で開花、結実、種子の被食率の調査を行い、開花時期変異は受粉成功のみならず食害昆虫による被食圧にも強く影響することが示された。これまで大雪山で蓄積されたモニタリングサイト1000の蓄積データに関して、高山植物群集の開花フェノロジーとマルハナバチ類の訪花活性季節性の経年変動の解析を行い、気象環境との関連性について分析した。その結果、高山植物群集の開花フェノロジーは気温よりも雪解けの進行速度の影響を強く受けることが判明した。特に、雪解けの遅い場所に成立する雪田植物群集の開花時期は年度間で大きく変動し、雪解けの早い年には地域全体の開花期間が大きく短縮されることが示された。一方で、マルハナバチ類の季節活性パターンは植物群集フェノロジーに比べて年変動が小さいが、活性ピーク時の個体密度は年度間で大きく変動することが示された。さらに、高山植物群集の開花ピークとマルハナバチの活性ピークの季節的なずれ(フェノロジカルミスマッチ)は、雪解けの早い温暖な夏に生じやすいことが示された。以上の解析結果は、学会などで発表すると伴に論文としてまとめ、複数の学術誌に投稿中である。大雪山の長期モニタリングサイトでの開花フェノロジーとマルハナバチ類の季節活性を、本年度も継続して収集することができた。これまでのモニタリングサイト1000の蓄積データをデータベース化し、解析に着手した。これまでの解析により、高山植物群集の開花フェノロジー変動を引き起こす要因について明らかにすることができ、将来の気候変動によって高山生態系の開花構造がどのように変化するのかを予測する解析準備が整った。また、開花フェノロジーとマルハナバチ類の季節同調性の脆弱性を数値化することができた。マルハナバチ類と開花時期とのフェノロジカルミスマッチは、生育期後半に開花ピークとなる雪田植物群集の開花時期の年変動によって引き起こされることが判明した。雪田植物群集のフェノロジー変動は、単なる気温への応答ではなく、雪田の雪解け時期が強く作用していることが示された。気候変動に対する同調性の脆弱性はマルハナバチ種によって異なり、高山帯だけで生活サイクルを完了しているエゾオオマルハナバチよりも、季節的に高山帯を利用しているエゾヒメマルハナバチやエゾナガマルハナバチでミスマッチの危険性が高いことが示された。以上のように、今年度の調査と解析により、高山生態系で送粉系のフェノロジカルミスマッチが生じるメカニズム解明に大きく近づいたと評価できる。大雪山調査地におけるモニタリング調査を継続する。また、開花時期の年変動が送粉成功度と種子被食圧に及ぼす影響調査を継続し、高山植物の実際の繁殖成功が送粉プロセスと被食プロセスのバランスでどのように適応度に作用するのかを評価する。また、今年度構築したデータベースの解析を継続し、高山生態系におけるマルハナバチ類と開花時期とのフェノロジカルミスマッチ発生メカニズムの解明に取り組む。高山生態系での解析に加えて、低地の森林生態系においてもマルハナバチ類と林床性春植物のフェノロジカルミスマッチについて調査と解析を行う。高山生態系では、生育期の後半にミスマッチが生じやすいことが判明しつつあるが、低地の北方林生態系では雪解け直後の生育開始期にフェノロジカルミスマッチが起こりやすいことが申請者の研究によって示されている。しかしいずれの生態系においても、フェノロジカルミスマッチを駆動する要因は、雪解け時期の変動である。雪解け時期の変動が昆虫と植物のフェノロジーに及ぼす影響を、長期観察データと微気象データを解析することにより解明し、フェノロジカルミスマッチの発生メカニズムについて生理学的な観点から説明する。一連の調査と解析から得られた知見は、随時国内外の学会やシンポジウムで発表すると伴に、学術誌への論文発表、一般向けの著作物として公表していく。北海道大雪山系の黒岳、赤岳、ヒサゴ沼調査地に設定した調査プロットで、高山植物群集の開花フェノロジーのモニタリング調査を行った。調査プロット周辺の高山草原において、マルハナバチなどの訪花性昆虫の種組成と訪花頻度のセンサスを行った。また、主要虫媒花植物種について、開花時期が異なる個体群間で結実率の比較を行ない、フェノロジー変異と結実成功の関連性について解析を行った。調査地に設置した気象ステーションによる気温、土壌温度、降水量、日射量、ならびに雪解け時期の観測を継続した。さらに、調査地に設置した自動撮影カメラによるフェノロジーデータ収集を行った。調査地全体を網羅する範囲の衛星画像データを用いて、景観スケールの残雪パターンと高山植生の画像解析に着手した。これまで大雪山系で蓄積された高山植物の開花フェノロジー記録と気象データをデータベースとして整理し、長期スパンでの開花フェノロジー動態を解析する準備を開始した。

また、モニタリングサイト1000高山帯プロジェクトで蓄積されたデータを収集し、山域間比較のデータベース作りに着手した。低地冷温帯林の林床性春植物の開花時期と送粉昆虫であるマルハナバチの越冬からの出現時期の同調性、ならびに同調性の揺らぎが送粉機能を介して植物の結実率に及ぼす影響を、気象条件や雪解け時期と関連させて解析し、フェノロジカルミスマッチの発生条件について検討を行った。これまでに得られた成果を学術論文として発表するとともに、一般向けの著作として公表した。大雪山の長期モニタリングサイトでの開花フェノロジーとマルハナバチ類訪花活性の季節性のデータを継続して収集できた。これまで大雪山系で収集された気象データ、雪解け時期変動、開花フェノロジー、昆虫の訪花活性、結実率の長期データを解析するためのデータベースを構築することができた。これによって、高山生態系における高山植物群集と主要花粉媒介昆虫であるマルハナバチの季節変動との同調性解析ならびに同調性のずれが送粉機能に及ぼす影響を評価する体制が整った。高山植物群集の開花構造は雪解けとその後の気温によって形成されることを実際のデータから導き、将来の気候変動によって開花フェノロジー構造がどのように影響するのかを予測するモデルの構築を行った。大雪山系で見いだされた高山植物群集の開花フェノロジーと訪花性昆虫の季節同調メカニズムの一般性を検証するために、本州中部山岳地域における高山植物群集の開花構造を比較するデータソースを収集することができた。また、より低標高の森林帯においても、早春に開花する林床植物と越冬から目覚める訪花性昆虫の間にミスマッチが生じる可能性があり、それが雪解け時期、気温、土壌温度のバランスによって引き起こされる可能性を長期データ解析によって明らかにすることができた。北海道大雪山系の黒岳、赤岳、ヒサゴ沼調査地に設置したプロットで、高山植物群集の開花フェノロジーモニタリング調査を継続した。また、調査地周辺部においてマルハナバチ類の訪花頻度ならびに種構成の調査を定期的に行った。調査地に設置した気象ステーションによる気温、日射、降水量の計測ならびに、多数地点に設置した温度ロガーによる地温ならびに地中温度の計測を行った。さらに、調査地に設置した自動撮影カメラによる雪解け進行パターンならびに主要種の開花フェノロジーを記録した。また、開花時期の変動が結実率と種子食害率に及ぼす影響を明らかにするために、ハクサンボウフウ(セリ科)の調査を開始した。雪解け時期が異なる9個体群で開花、結実、種子の被食率の調査を行い、開花時期変異は受粉成功のみならず食害昆虫による被食圧にも強く影響することが示された。これまで大雪山で蓄積されたモニタリングサイト1000の蓄積データに関して、高山植物群集の開花フェノロジーとマルハナバチ類の訪花活性季節性の経年変動の解析を行い、気象環境との関連性について分析した。その結果、高山植物群集の開花フェノロジーは気温よりも雪解けの進行速度の影響を強く受けることが判明した。特に、雪解けの遅い場所に成立する雪田植物群集の開花時期は年度間で大きく変動し、雪解けの早い年には地域全体の開花期間が大きく短縮されることが示された。
宇宙プラズマの中の粒子輸送:準線形理論を越えて

宇宙線などの高エネルギー粒子の磁気流体乱流(MHD乱流)による拡散・加熱・加速過程(輸送過程と総称)は、準線形理論の枠組みを用いて議論されることが多い。しかしMHD乱流のエネルギーが大きいこと、MHD乱流を形成するMHD波動問に位相の相関が存在し得ること、の2つの効果により、準線形理論とは本質的に異なる輸送過程が実現する可能性がある。この観点から、テスト粒子計算による大振幅MHD乱流中の高エネルギー粒子の輸送統計量の評価、MHD乱流による粒子輸送の数理モデル、MHD乱流中の位相相関の評価、について研究を行った。MHD乱流中で多数のテスト荷電粒子の運動を数値的に時間積分し、その結果の詳細な統計解析を行った。規格化された磁場振幅が0.1程度の比較的小振幅のMHD乱流であっても、拡散過程は準線形モデルによる記述とはかなり異なること(90度を越えるピッチ角散乱など)、また波動の位相相関の効果が顕著であること、などを見出した。拡散係数がスケール依存性を持つレビ統計による記述を行った。また、MHD乱流による粒子輸送の数理モデルを考察した。さらにMHD乱流を構成する波動の位相相関を定量的に評価する方法を開発し、人工衛星磁場データに適用して、位相相関が実際に存在することを示した。宇宙プラズマ中での荷電粒子の輸送過程(拡散・加熱・加速を含む)について、以下に述べるいくつかの異なる観点から、理論数値実験、および人工衛星データ解析により総合的な議論を行ってきた。その中心にあるのは、これまで長年にわたり粒子輸送の統計に用いられてきた「準線形理論」の検証である。準線形理論は数学的に簡単で理解しやすいため、宇宙線や太陽風中の高エネルギー荷電粒子の輸送など、宇宙・天体現象へ幅広く用いられている。しかし、準線形理論の2つの大きな仮定、つまり微少擾乱場、および擾乱に相関が無いこと、のいずれも宇宙プラズマ中の磁気流体(MHD)乱流では破れていると思われる。この観点より、本年度は(1).MHD乱流による荷電粒子の輸送過程における擾乱レベル・位相相関への依存性の議論、(2).荷電粒子の輸送をより正確に記述できるレピ拡散方程式の議論および(3).実際に地球磁気圏周辺で観測されるMHD乱流中の位相相関の検証、について検討を行った。具体的な研究進展状況は以下の通りである。(1).荷電粒子の拡散過程の数値実験:テスト粒子実験を行うことにより、MHD乱流場中でのピッチ角拡散、エネルギー拡散、平行および垂直拡散について検討した。その結果、規格化された波動振幅が0.1程度で既に準線形理論との不一致が顕著になること、いずれの素過程の場合でも波動の位相相関の影響は重要であること等を見出した。(2).レビ拡散方程式の議論:乱流場中に波動間位相相関が存在する場合、荷電粒子はレビ軌道をとり、それらのアンサンブルの時間発展は、非整数階微分方程式であるレビ拡散方程式に従う。レビ拡散方程式の数値解を求め、テスト粒子計算の結果と比較した。(3)観測されるMHD乱流中の位相相関の検証:Geotai1衛星により得られた磁場データを用い、太陽風中のMHD乱流中に波動間位相相関が存在すること、これが乱流レベル、主要な波動の伝搬角と正の相関を持つこと、などを見出した。しかしMHD乱流のエネルギーが大きいこと、MHD乱流を形成するMHD波動間に位相の相関が存在し得ること、の2つの効果により、準線形理論とは本質的に異なる輸送過程が実現する可能性がある。この観点から、1・テスト粒子計算による大振幅MHD乱流中の高エネルギー粒子の輸送統計量の評価、2・MHD乱流による粒子輸送の数理モデル、3・MHD乱流中の位相相関の評価、について研究を行った。

1・テスト粒子計算による大振幅MHD乱流中の高エネルギー粒子の輸送統計量の評価:与えたMHD乱流中で多数のテスト荷電粒子の運動を数値的に時間積分し、その結果の詳細な統計解析を行った。荷電粒子のピッチ角拡散、エネルギー拡散、磁場に平行方向の空間拡散、磁場に垂直方向の空間拡散の4つの課題について議論した。規格化された磁場振幅が0.1程度の比較的小振幅のMHD乱流であっても、拡散過程は準線形モデルによる記述とはかなり異なること(90度を越えるピッチ角散乱など)、また波動の位相相関の効果が顕著であること、などを見出した。拡散係数がスケール依存性を持つレビ統計による記述を行った。2・MHD乱流による粒子輸送の数理モデル:MHD乱流場をエネルギーがベキ乗則に従う多スケールの「渦」の集合として表現し、粒子の渦による捕捉および乗り換えの考え方を取り入れたモデルを考察した。上のいくつかの拡散過程についてのテスト粒子計算の結果を、このモデルがうまく表現できることを示した。3・MHD乱流中の位相相関の評価:準線形理論の重要な仮定の一つは波動の位相相関がランダムであることである。MHD乱流を構成する波動の位相相関を定量的に評価する方法を開発し、人工衛星磁場データおよび数値シミュレーションによるデータに適用した。位相相関は実際に存在し、孤立波の生成と深く関わることを示した。
地震動による雲仙眉山の崩壊構造に関する研究

眉山の崩壊メカニズム1792年の大崩壊時の記録より崩壊前の山林型状を推定し、FEMにより地震応答解析を行った。入力地震波は1次の固有振動数である0.2Hzの正弦波を用い、動的解析と自重による静的解析とにより応力を算定した。その結果、破壊強度を越える応力要素は現在の崩壊面と一致せず、現在の崩壊形状を得るためには3段階の崩壊を考えなければならなかった。したがって、前回の眉山の崩壊は3回の崩壊が複合しできたものと推測される。今後の崩壊予想前回と同程度の崩壊が発生すると仮定し、最も崩壊し易くまた島原市に大きな損害を与えると推定される箇所を航空写真および地形図より設定し、応答解析を行った。この解析モデルを固有値解析し観測された地震波形より得られた卓越周波数と比較したところ両者はよく一致しおり、解析に用いる物性値が妥当なものであると考えられる。また、各次数の刺激係数および20次までの各固有振動数の正弦波を入力して、応答変位、応答加速度を比較したところ、1次振動の応答値が非常に大きいことが明らかとなった。以上より応答解析では1次の固有振動数である0.236Hzの正弦波を最大加速度200galで入力し、応答を求めた。崩壊メカニズムと同様の検討を行い3回の崩壊を求めたところ、この箇所での流出土砂量は28×10^7m^3であり、1792年に流出したと推定される土砂量の約80%程度となった。以上、本研究により眉山の基礎的な崩壊メカニズムおよび次回の崩壊が予測できた。しかし、眉山のような大規模な土構造物の解析を行うにはその物性量、減衰、地下水位および入力地震波など考慮しなければならないファクターが数多くあり、その解析は複雑なものとなる。したがって、今回の結果をもとに今後解析を深める必要があろう。
皮膚T細胞リンパ腫の生物学的予後因子に基づく予後予測モデルの構築

皮膚原発のATL(皮膚型ATL)の予後予測モデルを構築するために、皮膚病変を伴うくすぶり型ATL患者の予後因子を解析した。全死亡をエンドポイントとした多変量解析では、年齢、LDH高値、可溶性IL-2レセプター値が有意な予後不良因子であり、紅皮症とCXCR3の発現は予後良好因子であった。急性型・リンパ腫型への移行と原病死をエンドポイントとした場合、LDH高値と可溶性IL-2レセプター値がリスク因子であり、紅皮症およびCXCR3とT-betの発現は進行のリスクを下げる因子であることが明らかになった。1998年1月から2008年12月までの間に鹿児島大学病院皮膚科で診断され、その後、鹿児島大学病院皮膚科で治療された菌状息肉症およびATL患者を集積し、診断時の臨床データおよび2009年5月時点での転帰を登録した。ATLに関しては、HTLV-1サザンブロットの未施行・陰性例、皮膚病変のない症例、早期脱落例を除外した75例が登録され、そのうち20例が皮膚型(皮膚のみに病変を有し末梢血異常リンパ球が5%未満のくすぶり型)に分類された。原病死をエンドポイントとした生存期間からKaplan-Meier法により生存曲線を計算し、群間の生存曲線をログランク検定を用いて比較した結果、全症例においては臨床病型分類が、皮膚型においては皮膚腫瘤の存在が、それぞれ重要な臨床的予後因子であることが確認された。また、皮膚生検組織の免疫染色により腫瘍細胞におけるケモカインレセプター(CXCR3、CCR4)と細胞分化系列特異的転写因子(T-bet、GATA-3、Foxp3)の発現を解析した結果、単変量解析で有意な皮膚型ATLの生物学的予後因子としてCXCR3およびFoxp3の発現を新たに同定した。菌状息肉症に関しては、予後因子解析に必要な早期症例数が集積できなかったため、新規症例の集積を継続中である。1998年から2008年の間に鹿児島大学病院皮膚科で診断・診療した皮膚病変を伴うATL 76例(急性型26例、リンパ腫型6例、慢性型10例、くすぶり型34例)の臨床データ登録およびケモカインレセプター(CXCR3、CCR4)と細胞分化系列特異的転写因子(T-bet、GATA-3、Foxp3)の発現解析を終了した。全死亡、あるいは皮膚病変を伴うくすぶり型(皮膚型)における急性型・リンパ腫型への移行と原病死をエンドポイントとした生存曲線をKaplan-Meier法を用いて計算し、ログランク検定で有意であった予後因子を共変量としてCoxの比例ハザードモデルを用いた多変量解析を行った。全症例においては、年齢と臨床病型が独立した予後因子であったが、皮膚型においてはLDH高値と可溶性IL-2レセプター値が有意な予後因子として同定された。また、皮膚型における皮膚腫瘤の存在とCXCR3の発現は独立した予後因子である可能性が確認された。現在、シグナル伝達分子、アポトーシス関連分子、および細胞周期制御分子(IRF-4、Bcl-2、p16、p53)の発現解析を行っている。皮膚原発のATL(皮膚型ATL)の予後予測モデルを構築するために、1998年から2009年の間に鹿児島大学病院皮膚科で診断・診療した皮膚病変を伴うくすぶり型ATL患者42人の予後因子を解析した。臨床的予後因子として、年齢、性別、performance status、B症状、皮膚病変のタイプ、皮膚病変の範囲、bulky病変、組織学的深達度、末梢血病変、肺病変、末梢血好酸球増加、貧血、血小板減少、BUN高値、Alb低値、LDH高値、CRP高値、可溶性IL-2レセプター値を選択し、生物学的予後因子として、腫瘍細胞におけるCD3、CD4、CD8、CD25、CD30、Ki-67、CXCR3、CCR4、T-bet、GATA3、Foxp3、pSTAT3、IRF4、BCL2、p16、p53の発現を解析した。同定された予後因子に基づいて構築した予後予測モデルでは、いずれのモデルにおいても、層別化された全てのリスク群の中に早期に死亡・進行する一群が含まれており、重要な未知の予後因子の存在が示唆された。

すでに皮膚型ATLの新たな臨床的予後因子と生物学的予後因子が同定されており、現在解析中の生物学的予後因子を含めた解析により、新たな予後予測モデルの構築が可能になることが予想されるため。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在解析中のシグナル伝達分子、アポトーシス関連分子、細胞周期制御分子の発現と予後との関連を統計学的に解析し、これまでの研究で同定された予後因子を含めた多変量解析により、皮膚型ATLの予後予測モデルを構築する。一方、皮膚型ATLと比較して予後良好な早期菌状息肉症については、予備解析の結果、統計学的有意差を得るために必要な症例数を単一施設で集積することは困難であることが明らかになったため、将来的には多施設共同研究を計画すべきと考えられる。
婦人科悪性腫瘍に対する樹状細胞免疫療法の効果増強因子を同定する臨床的・基礎的研究

卵巣癌を含む婦人科悪性腫瘍の多くは、化学療法に対する感受性を有しており、寛解あるいはそれに近い状態にできる例が多い。しかし、そのうち、かなりの割合が再発し治療抵抗性を示して不幸な転帰を取るため、長期的予後は必ずしも満足しうる成績は得られておらず、新しい治療法の開発・導入が必要である。腫瘍免疫療法は以前から注目・期待されてきたが、いまだに確実な効果を示す方法が確立されておらず、臨床の場では活性化リンパ球(LAK)療法等の非特異的な免疫療法が試みられて来たに過ぎなかった。最近の基礎研究の発展によって、ようやく、より特異的で強力な免疫療法の開発が進められようとしており、例えば、強力な抗原提示細胞である樹状細胞を利用した治療法もそのひとつであるが、婦人科腫瘍領域での研究実績は世界的にも乏しい。本研究は、婦人科領域でより強力な樹状細胞療法を行うための基礎的な検討を目的として、以下の項目に関して行われた。A)婦人科悪性腫瘍の病態・予後に対する腫瘍免疫の影響の解析:子宮頚部腺癌および卵巣癌症例において、免疫関連因子PD-L1,L2およびCD8+T細胞の腫瘍内浸潤に関して検討した。この結果、卵巣癌におけるPD-L1の発現は、CD8+T細胞の腫瘍内浸潤と逆相関し、かっ、予後不良因子となっていることが明らかになった。B)本学倫理委員会の承認を得て、さまざまな婦人科悪性腫瘍患者の末梢血および腹水中の樹状細胞・細胞障害性リンパ球を培養し、これを当該患者の腫瘍組織を破砕処理したもので感査することにより、弱いながら明らかな抗腫瘍細胞障害活性を検出した。一方でK562細胞にレトロウイルスを用いて免疫賦活化分子Flt-3を導入し、これらと樹状細胞や細胞障害性リンパ球を混合培養することにより、より強い免疫活性が得られることを見出した。現在までに子宮頸部腺癌症例を免疫組織染色を用いて解析し、腫瘍組織内における細胞障害性リンパ球の数が患者の予後と相関すること、腫瘍のCOX-2発現が細胞障害性リンパ球の数と逆相関することを報告した(Int.J.Gynecol.Cancer. in press)。すなわち、腫瘍局所における免疫状態は、患者の予後と明らかな相関があることが示された。さらに、本学倫理委員会の承認を得て、さまざまな婦人科悪性腫瘍患者の末梢血および腹水中の樹状細胞・細胞障害性リンパ球を培養し、これを当該患者の腫瘍組織を破砕処理したもので感査することにより、弱いながら明らかな抗腫瘍細胞障害活性を検出することに成功している。婦人科悪性腫瘍に対するこのような報告は極めて少ない。一方でK562細胞にレトロウイルスを用いてさまざまな免疫賦活化分子(Flt-3,LIGHT等)を導入し、これらと樹状細胞や細胞障害性リンパ球を混合培養することにより、より強い免疫活性が得られることを見出している(論文投稿中)。さらに、マウス卵巣癌の皮下腫瘍・肺転移モデルにおいて、上記の免疫賦活化分子を導入したK562細胞を投与することによって、腫瘍免疫を賦活化し、抗腫瘍効果に結びつくことを、見出しており、今後、マウス自身の細胞にさまざまな免疫賦活化分子を導入し、肺転移モデル、腹膜播種モデル等においてもこのような免疫賦活療法が有効であることを検証していく予定である。A)婦人科悪性腫瘍の病態・予後に対する腫瘍免疫の影響の解析:前年の子宮頚部腺癌の解析に引き続いて、子宮頚部腺癌以外の婦人科悪性腫瘍においても腫瘍免疫の関わりを明確にするため、卵巣癌症例において、免疫関連因子PD-L1,L2およびCD8+T細胞の腫瘍内浸潤に関して検討した。

この結果、卵巣癌におけるPD-L1の発現は、CD8+T細胞の腫瘍内浸潤と逆相関し、かつ、予後不良因子となっていることが明らかになった。B)本学倫理委員会の承認を得て、さまざまな婦人科悪性腫瘍患者の末梢血および腹水中の樹状細胞・細胞障害性リンパ球を培養し、これを当該患者の腫瘍組織を破砕処理したもので感査することにより、弱いながら明らかな抗腫瘍細胞障害活性を検出した。一方でK562細胞にレトロウイルスを用いて免疫賦活化分子Flt-3を導入し、これらと樹状細胞や細胞障害性リンパ球を混合培養することにより、より強い免疫活性が得られることを見出した。C)卵巣癌における免疫治療モデルとして、マウス卵巣癌細胞HM-1を用い、肺転移モデルを作成した。転移腫瘍の血管を標的とするために、血管内皮前駆細胞株eEPCに免疫増強(免疫細胞遊走)因子である、CCL19をレトロウイルスを用いて遺伝子導入し、HM-1肺転移形成後に静脈内に投与し、転移巣に分布するか、また、腫瘍抑制能を有するかを検討した。この結果、eEPCは肺転移巣に効率的に取り込まれ、腫瘍の増殖を抑制することが示された。また、このとき、全身的に抗腫瘍免疫が活性化されていた。すなわち、eEPCを用いた、腫瘍標的免疫療法は手術不能な多発転移巣に対して有効な治療となる可能性が示された。
不明薬品の爆発廃棄処理に関する研究

爆発による化学薬品類の爆発処理を評価するためには,爆発条件(爆発の種類,爆薬量,爆薬/薬品比,雰囲気,温度等)と爆発による分解率の関係を詳細に検討する必要があるが,爆発実験には安全性確保のための大型で堅牢な密閉容器の使用が必須であるため,このことが,爆発生成物の全量回収,則ち分解率の評価を困難にしている。ここでは,爆発として,限界薬量が小さい起爆薬と小型容器との組み合わせによる実験方法を新たに提案し,これを用いて,モデル物質の爆発分解実験を行い,爆発生成物の全量回収と生成ガス分析からモデル物質の分解率の評価を行った。その結果,モデル物質の分解率を全量回収を行うことなく,生成ガス分析のみから推算する可能性を見出した。このことにより,比較的大きな系での実験による分解率を生成ガス分析から評価することの可能性を示した。次に,化学薬品の爆発分解による化学薬品処理の適用範囲を確認するための,化学薬品の爆発分解に対する試験法の確立の検討を行った。この適応可能性を調べる上で基本となる標準的な爆発処理実験法について検討する上で,まず,これまでに得られた知見に基づき,爆発容器の規模,サンプル形態を決定し,次に爆速測定実験を行い,爆薬量と爆轟伝播状態との関係を調べることにより,爆轟伝播が完全に起こる爆薬量に関する知見を得た。さらに,爆発処理における,有機化学薬品の分解性の定量的評価法について検討した。その結果,爆発処理において,爆発反応の進行に有利な条件である酸素過剰率が63mol.%程度以上の場合には,有機化学薬品の爆発分解性を評価するための標準的な方法として,ガス化率による評価が有効であることを示した。また,爆薬量,雰囲気,モデル物質と爆薬の接触形態がモデル物質の爆発による分解に及ぼす影響を考察し,標準的な爆薬量,雰囲気,モデル物質と爆薬の接触形態を定めた。薬品の爆発分解による処理に適した系として、爆発生物質含有廃棄物を想定し、それらを保存している容器とともに爆発処理する技術について検討を行った。爆発性物質のモデル物質として過酸化ジベンゾイル、アゾビスイソブチロニトリル、ニトロベンゼンおよびアジ化ナトリウム、爆薬としてスラリー爆薬、廃科学薬品の容器として硝子製サンプル瓶を選択し、ない容積2101の爆発容器内で爆発させた。爆発処理後の生成物を示差走査熱量計、フーリエ変換赤外分光法、粉末X線回折法およびガスクロマトグラフィーにより分析した結果、元のモデル物質および爆発性原子団は上記の分析方法では検出限界以下に減少し、モデル物質の爆発性は大幅に低減されることを確認した。このことから、ガラス容器内に保管された爆発性物質は、爆薬による爆発処理により安全に処理することが可能であることを示した。爆薬による薬品類の爆発処理を評価する場合には、爆発条件(爆薬の種類、爆薬量、爆薬/薬品比、雰囲気、温度等)と爆発による分解率の関係を詳細に検討する必要がある。一方、爆発実験には安全性確保のために大型で堅牢な密閉容器の仕様が必須であり、このような容器の使用が、爆発生成物の全量回収、則ち分解率の評価を困難にしている。ここでは、爆薬として、限界薬量が小さい起爆薬と小型容器との組み合わせによる実験方法を新たに提案し、これを用いて、モデル物質の爆発分解実験を行い、爆発生成物の全量回収と生成ガス分析からモデル物質の分解率の評価を行った。その結果、モデル物質の分解率を全量回収を行うことなく、生成ガス分析のみから推算する可能性を見出した。このことにより、比較的大きな系での実験による分解率も生成ガス分析から評価できることを示した。