hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
情報理論的に安全性が保証される暗号・署名技術とその応用に関する研究

今日の情報化社会において、暗号・電子署名技術は情報セキュリティ技術の根幹を支える重要な技術である。将来の情報関連システムの安全性を考えると、たとえ時代の計算技術が発達しても、長期間安全性が保証できる暗号・電子署名技術を構築できることが理想的である。本研究では、そのような新たな暗号・署名及びその応用技術を開発することに成功した。本研究成果は、時代の計算技術に依存せず原理的に安全な暗号・署名及びその関連技術の構築に関するものであり、将来の社会の情報セキュリティ基盤技術の構築に大きく貢献することが期待される。本研究課題における当初の研究実施計画どおり、情報理論的に安全性が保証される認証・署名関連技術、および、情報理論的に安全性が保証されるステガノグラフィ(Steganography)の理論研究に関して、十分な研究成果が得られた。これら研究成果は、国内外で既に発表を行っている。まず、情報理論的に安全性が保証される認証・署名関連技術に関する理論研究の成果としては、ブラインド認証・署名、(ビット)コミットメント、Revocable AuthenticationCodeに関して、新しい研究成果が得られた。特に、ブラインド認証・署名に関して情報理論的安全性の立場から論じた論文は、我々の論文が初めてであり、(ビット)コミットメントについては、従来よりも効率的もしくは汎用性のある構成方法を提案することができた。これらの研究成果については、今後、更に完成度を高め、査読有の論文誌に投稿することを計画している。次に、情報理論的に安全性が保証されるステガノグラフィに関する理論研究の成果としては、能動的攻撃を行う政撃者に対して、情報理論的立場から安全性が保証されるステガノグラフィのモデル、安全性の概念とその定式化、構成法について新しい研究成果が得られた。この成果は、2008年6月に出版されるIEEE Transactions on Information Theoryの論文誌において掲載される予定である。この論文において、情報理論的に安全なステガノグラフィに関して、最も強い安全性の定式化を初めて示し、またそのような強い安全性をもつステガノグラフィを実際に構成可能であることを示している。上記の成果により、情報理論的に安全性が保証される情報セキュリティ技術の発展に貢献できたと考えている。今後は、実用性も含めて、これらの成果を更に発展させる計画である。本研究課題における当初の研究実施計画どおり、情報理論的に安全性が保証される認証・署名関連技術、及び、情報理論的に安全性が保証されるステガノグラフィの理論研究に関して、十分な研究成果が得られた。まず、情報理論的に安全性が保証される認証・署名関連技術に関する理論研究の主たる成果としては、世界で初めてグループ内相手認証のモデル、安全性の定式化、構成法を明らかにしたことが挙げられる。また、攻撃者の記憶容量に一時的に制限を設けるモデル(BSM : Bounded Storage Model)において、ビットコミットメントのシンプルかつ効率的な方式を提案し、また非対称鍵配送についても新たな方式を提案した。これらの研究成果は今後更に完成度を高め、査読有の論文誌に投稿することを計画している。次に、情報理論的に安全性が保証されるステガノグラフィに関する理論研究の成果としては、前年度からの取り組みにより、能動的攻撃を行う攻撃者に対して、情報理論的立場から安全性が保証されるステガノグラフィのモデル、安全性の概念とその定式化、構成法について完成度の高い研究成果が得られた。これはこの分野で最も権威ある学術論文誌IEEE Trans. On ITにて誌面発表した。また、安全性の定式化をBhattacharyya Distanceにより与えた場合の有効性についても重要な知見が得られたので、論文誌T. Data Hiding and Multimedia Securityにて発表した。以上の成果はいずれも現在の情報理論的に安全性が保証される情報セキュリティ技術の発展に大きく貢献しており、今後は実用性も含めて、これらの成果を更に発展させる計画である。本研究課題における当初の研究実施計画どおり、情報理論的に安全性が保証される認証・署名とその関連技術に関して、十分な研究成果が得られた。まず、主たる成果として、新たなブラインド認証符号のモデル、安全性の定式化、構成法、そしてそれを利用したコミットメントの構成法を査読有の論文集において発表した。また、情報理論的安全性を有するブラインド署名に関する成果の集大成を査読有の国際会議論文集にて発表した。そして、以下の認証・署名に関する成果は先駆的研究成果として国内会議で発表を行った。まず、情報理論的安全性を有する(鍵の漏洩に対して耐性のある)鍵更新型認証方式に関して、モデル、安全性の定式化を世界で初めて提案し、その最も効率的な構成法(最適構成法)を明らかにした。更にその拡張である鍵更新型署名方式の構成法も提案した。これらの成果により、秘密にすべき鍵情報が多少漏えいしても安全性が保たれる認証・署名方式が構成できたことになる。

また一方で、情報理論的観点から、認証・署名技術に匿名性を付与できる暗号基礎技術に関しても提案した。この匿名性を付与する技術は、プライバシー保護技術の核となる技術として今後の更なる発展が期待される。以上の成果はいずれも現在の「情報理論的に安全性が保証できる情報セキュリティ技術」の発展に大きく貢献しており、将来のセキュリティ基盤技術構築に貢献することが期待できる。
仮動的水平加力実験による木質系耐力壁の地震時特性の検証

在来軸組構法耐力壁ならびに2層構造物について仮動的水平加力実験を行い、耐力壁単体の地震応答および2層構造物における各層の剛性が構造物の地震応答に及ぼす影響を調べた。耐力壁試験体は巾3000mm,高さ3000mmの合板張り耐力壁で、2層構造物は、これを組み合わせた梁間方向、桁行き方向3000mm、1、2階の階高が約3000mmの架構であった。試験体正面の軸組に、7.5mm厚ラワン合板をN50釘150mm間隔で釘打ちし、加力構面とした。試験体背面には耐力壁を設けず加力構面と直交する構面および2階床面、天井面に直径16mmの丸鋼ブレースを設置した。加力構面1階の柱脚部両側および1階の柱頭部および2階の柱脚部の片面にホールドダウン金物(HDB15)を設置した。加力構面1,2層にそれぞれに窓型、ドア型、スリット型の開口を有する5種類の試験体を用意した。加力構面1,2階の桁端部にアクチュエータを緊結し、コンピュータ・オンラインシステムによる仮動的水平力を加えた。実験に用いた地震波は、1940 El Centro NS波で、最大加速度が400galとなるように基準化した。各試験体とも1,2階にそれぞれ2.5tの慣性質量を仮定した。実験より得られた1,2層の応答変位を質点モデルならびに有限要素法を用いたモデルによる時刻歴地震応答解析結果と比較した。2質点モデルによる1層部分の解析値は実験値とよく一致したが、2層部分の解析値は実験値と比べて応答変位を過小評価する傾向にあることがわかった。これは、質点モデルでは1,2層の接合部における変形が考慮されていないためと考えられ、木造構面の地震時挙動を正確に推定するためには、有限要素法モデルなど接合部のすべりを考慮した精緻なモデルが必要であることがわかった。合板を木材の枠組みに釘打ちした耐力壁について、仮動的水平加力実験を実施し、時刻歴地震応答解析の結果と比較した。試験体は、幅1.82m、高さ2.4mの枠組壁工法耐力壁で、204材よりなる枠組みに厚さ9.5mの針葉樹合板をCN50で釘打ちしたもので、1体について一方向加力試験、3体について正負繰り返し試験を行い、また1体ずつについて仮動的水平加力試験を行った。仮動的水平加力試験に用いた地震波は、El Centro NS波を最大加速度が400galおよび600galになるよう基準化したもので、慣性質量を5t、減衰定数を2%として実験を行った。また、正負繰り返し試験の結果をもとに、耐力壁における荷重・変形関係をモデル化し、時刻歴地震応答解析を行った。モデル化に当たっては、正負繰り返し試験における包絡線をFoschiのモデルと最大荷重以降の直線で近似し、また各ピークからの下り勾配、再加力時のソフトスプリングおよびハードスプリングの勾配を求めた。本モデルを用いた時刻歴地震応答解析の結果は、仮動的水平加力試験の結果と極めて良く一致し、本モデルが合板を釘打ちした耐力壁の地震時挙動をよく記述していることが確認された。同様の試験体について高速加力実験を行い、加力速度が耐力壁の応答に及ぼす影響を調べた。

加力は、加速度の影響を消去するため一方向加力を一定速度で行った。加力速度は、0.05,5,50kineの3種で、3体づつについて試験を行った。本試験の結果より、合板張り耐力壁では、加力速度は主として変形が50mm程度までに影響を及ぼし、終局耐力には大きな影響を及ぼさないことが分かった。また、本試験結果より減衰定数を求めると2%程度で、仮動的加力試験に用いる減衰定数は2%程度が適切であることが分かった。合板を木材の枠組みに釘打ちした有開口耐力壁について、仮動的水平加力実験を実施し、時刻歴地震応答解析の結果と比較した。試験体は、幅2.73m、高さ2.4mの枠組壁工法耐力壁で、204材よりなる枠組みに厚さ9.5mmの針葉樹合板をCN50で釘打ちしたもので、中央部に高さ、幅ともに約1mの開口部を有する。一方向加力試験及び正負繰り返し試験を行い、また1体ずつについて仮動的水平加力試験を行った。仮動的水平加力試験に用いた地震波は、1995 JMA Kobe NS及び1992 Landersを最大加速度が400galになるよう基準化したもので、慣性質量を7t、減衰定数を2%として実験を行った。また、面材を緊結する釘接合部の正負繰り返し試験の結果をもとに、釘接合部の荷重-変形関係をモデル化し、これをもとに有限要素法による時刻歴地震応答解析を行った。解析にあたっては、フランス力学・工学研究所で開発された動的解析プログラムEFICOBOISを用いた。本モデルを用いた時刻歴地震応答解析の結果は、仮動的水平加力試験の結果と良く一致し、本モデルが合板を釘打ちした有開口耐力壁の地震時挙動をよく記述していることが確認された。また、本実験結果と有限要素法による解析結果を、平成14年度に行った1質点モデルによる時刻歴地震応答解析の結果と比較した結果、3者はよく一致しすることがわかった。在来軸組構法2層構造物について仮動的水平加力実験を行い、各層における耐力壁の剛性が構造物の地震応答に及ぼす影響を調べた。試験体は2層構造で、梁間方向、桁行き方向は3000mm、1、2階の階高が約3000mmであった。試験体正面の軸組に、7.5mm厚ラワン合板をN50釘150mm間隔で釘打ちし、加力構面とした。試験体背面には耐力壁を設けず加力構面と直行する構面および2階床面、天井面に直径16mmの丸鋼ブレースを設置した。加力構面1階の柱脚部両側および1階の柱頭部および2階の柱脚部の片面にホールドダウン金物(HDB15)を設置した。加力構面1,2層にそれぞれに窓型、ドア型、スリット型の開口を有する5種類の試験体を用意した。加力構面1,2階の桁端部にアクチュエータを緊結し、コンピュータオンラインシステムによる仮動的水平力を加えた。実験に用いた地震波は、1940El Centro NS波で、最大加速度が400galとなるように基準化した。各試験体とも1,2階にそれぞれ2.5tの慣性質量を仮定した。実験より得られた1,2層の応答変位を前年度に検討した解析モデルを用いた時刻歴地震応答解析結果と比較した。2質点モデルによる1層部分の解析値は実験値とよく一致したが、2層部分の解析値は実験値と比べて応答変位を過小評価する傾向にあることがわかった。これは、質点モデルでは1,2層の接合部における変形が考慮されていないためと考えられ、木造構面の地震時挙動を正確に推定するためには接合部のすべりを考慮した精緻なモデルが必要であることがわかった。
拡散強調機能MRIおよび^1H-MRSによる肝再生の定量評価に関する基礎的研究

本研究は拡散強調MRI計測により、肝再生にともなう機能回復の定量評価の可能性を基礎的に明らかにする目的で行い、以下の結果を得た。1.1.5テスラ臨床用MRI装置によるラット肝の拡散強調画像(DWI)および見かけの拡散係数(ADC)測定のためのSE-EPI法の最適測定条件を検討した。ADCを求めるためのb値を01000sec/mm^2(6点)とし、体軸断面像を撮像した。2.MRI装置で得られた撮像データをオフラインで医療画像解析ソフトDr.View/Linuxを搭載したADC解析システムを構築した。また、脱イオン水、アセトンから成るファントムを対象にADC解析を行った結果、脱イオン水のADCは2.07×10^<-3>(mm^2/sec)、アセトンのADCは3.91×10^<-3>(mm^2/sec)であり、文献値と同等の結果であった。この結果は、本システムの測定精度が妥当であることを示している。3.無処置コントロールラット肝を対象にDWI計測を行い、画像上でのROIの位置によるADC値に差異はないことを確認した。また、拡散強調の傾斜磁場の印加方向の違いによる拡散の異方性は認められなかった。コントロール群における肝のADC値は(1.85±0.28)×10^<-3>mm^2/secであった。4.65%部分肝切除後1週から6週経過群を対象として、再生肝のDWI計測を行ないADC値の推移を検討した。この結果、ADC値は1週群では(1.34±0.34)×10^<-3>mm^2/sec、2週群では(1.37±0.15)×10^<-3>mm^2/sec、3週群では(1.24±0.21)×10^<-3>mm^2/sec、4週群では(1.33±0.26)×10^<-3>mm^2/secとコントロール群に比べて低値を示した。また、5週群、6週群で各々(1.19±0.25)および(1.29±0.11)×10^<-3>mm^2/secと同様に低値を示した。5.肝切除後の再生肝のADC値の推移と組織構築との関連性を検討すべく、組織標本を作製中である。本研究は拡散強調MRIと^1H-MRS計測により、肝再生にともなう機能回復の定量的評価の可能性を基礎的に明らかにすることを目的として立案し,下記の成果を得た。1)1.5テスラ臨床用MR1装置によるラット肝の拡散強調画像(DWI)計測を実行するために、頭部用送受信コイルに挿入可能なラット固定用ホルダーを試作し、超高速撮像法であるSE-EPIパルスシーケンスによるDWIの撮像が可能なこと,またサーフェイスコイルによっても同様にDWIの撮像が可能なことを確認した。撮像断面として体軸断面像および冠状断面像とし、画素数としては被測定体の寸法を考慮して64X64とした。

2)拡散強調画像を定量的に表現するためには、見かけの拡散係数(ADC)を求める必要がある。しかし、臨床用装置にはADC解析ソフトウエアが搭載されていないことが判明し,当初予定のなかった拡散係数解析システム構築の必要性が生じた。このため、医療画像解析ソフトウエアDr.View/LINUX(旭化成情報システム社製)を中心としてADC解析システムを構築し,MR1装置からの撮像データをオフラインで取り込めるようにした。この結果,画像上でROIを設定することによってその部位におけるADC値の解析が可能となったほか、ADCマップ画像の表示も可能となった。3)上記ADC解析システムによってコントロールデータを検討した結果,EPI法によっても当初予想以上に呼吸によるアーチファクトの影響が避けられず、これを低減できる最適な麻酔条件などを検討中である。4)部分肝切除ラットモデルとして、右肝側葉および尾状葉と左肝中葉および側葉切除による65%部分肝切除法を採用することにした。本年度は当初予定しなかった課題への取り組みのため、全体的に計画実施が遅れているが鋭意遂行していきたい。本研究は拡散強調MRI計測により、肝再生にともなう機能回復の定量評価の可能性を基礎的に明らかにする目的で行い、以下の結果を得た。1.1.5テスラ臨床用MRI装置によるラット肝の拡散強調画像(DWI)および見かけの拡散係数(ADC)測定のためのSE-EPI法の最適測定条件を検討した。ADCを求めるためのb値を01000sec/mm^2(6点)とし、体軸断面像を撮像した。2.MRI装置で得られた撮像データをオフラインで医療画像解析ソフトDr. View/Linuxを搭載したADC解析システムを構築した。また、脱イオン水、アセトンから成るファントムを対象にADC解析を行った結果、脱イオン水のADCは2.07×10^<-3>(mm^2/sec)、アセトンのADCは3.91×10^<-3>(mm^2/sec)であり、文献値と同等の結果であった。この結果は、本システムの測定精度が妥当であることを示している。3.無処置コントロールラット肝を対象にDWI計測を行い、画像上でのROIの位置によるADC値に差異はないことを確認した。また、拡散強調の傾斜磁場の印加方向の違いによる拡散の異方性は認められなかった。コントロール群における肝のADC値は(1.85±0.28)×10^<-3>mm^2/secであった。4.65%部分肝切除後1週から6週経過群を対象として、再生肝のDWI計測を行ないADC値の推移を検討した。この結果、ADC値は1週群では(1.34±0.34)×10^<-3>mm^2/sec、2週群では(1.37±0.15)×10^<-3>mm^2/sec、3週群では(1.24±0.21)×10^<-3>mm^2/sec、4週群では(1.33±0.26)×10^<-3>mm^2/secとコントロール群に比べて低値を示した。また、5週群、6週群で各々(1.19±0.25)および(1.29±0.11)×10^<-3>mm^2/secと同様に低値を示した。5.肝切除後の再生肝のADC値の推移と組織構築との関連性を検討すべく、組織標本を作製中である。
要介護高齢者が組織的コミュニティへの参加を継続する支援方法の提案

本研究の目的は、高齢者が要介護状態になっても、これまで培ってきた組織的コミュニティへの参加を継続する支援方法を提案することである。平成30年度はデータ収集と分析に取り組んだ。研究協力者は、訪問看護ステーションの看護師、診療所看護師、市町村保健師、介護サービス事業所の看護師らである。要介護高齢者へのコミュニティへの参加を継続する支援の実践は、市街地、離島・へき地など多様な地域での実践があった。データ収集は、看護職者へのインタビュー、実践の参加観察を行った。要介護高齢者へのコミュニティへの参加を継続する支援として、看護職が実践していた支援は、1親戚や友人との交流、2伝統行事への参加支援、3地域活動への参加支援などがあった。看護職者が果たした役割には、1ニーズの表出支援、2関係者とのニーズの共有、3支援者の確保、4参加環境の整備、5臨機応変な対応などがあった。生活の継続をめざしたコミュニティへの参加支援は、継続的な実施と、断続的な実施とがあった。看護職者が要介護高齢者の参加を支援したコミュニティには、組織的コミュニティだけでなく、地縁的なコミュニティも含まれていた。看護職は、要介護状態であっても、活動が再開、継続できることをめざし、個々の高齢者にとって重要なコミュニティをアセスメントする視点をもっていた。さらに、生活の継続性をめざし、高齢者個々人の身体、心理、社会的特性に合わせ、それぞれにとって重要と考えられたコミュニティへの参加を支援していた。進捗は遅れている。理由は研究代表者が本研究の推進に十分な時間を確保していないためである。そのため、平成31年度まで延長を申請した。データの収集はほぼ完了しており、終了に向けての目処は立っている。今後は、データの分析を進め、要介護高齢者の生活の継続をめざしたコミュニティへの参加支援について考察する。本研究計画では、参加支援が必要なコミュニティについて、サロンやグループ活動をイメージした組織的コミュニティと限局したが、看護職者の実践は、高齢者の特徴に合わせ、地縁的コミュニティや組織的コミュニティへの参加を支援していたことから、コミュニティの定義を変更した。本研究の目的は、高齢者が要介護状態になっても、これまでに培ってきた組織的コミュニティへの参加を継続する支援方法を提案することである。本年度の計画は要介護高齢者が馴染みの組織的コミュニティへ参加を継続する支援の状況把握をすることであった。まず「馴染みの組織的コミュニティへの参加」を研究協力者がイメージできるよう、アンケートの質問項目を工夫するため、通所サービス、訪問サービス事業所が各1カ所という介護サービスが制限された地域、かつ馴染みの組織的コミュニティが把握しやすい小離島にて視察を行い、要介護高齢者のコミュニティへの参加についての情報収集を行った。その結果、高齢者は要介護状態になる以前から、共に活動をしてきたことで、介護サービスの要介護状態による利用者の区分に違和感や不満を訴えていた。一方、サービス提供をしている専門職やボランティアは、要介護状態による区分を「ルールなので仕方がない」と捉えていることがわかった。そこで、要介護高齢者が馴染みの組織的コミュニティへ参加を継続する支援の状況把握のアンケート項目は、馴染みのコミュニティを「地域の人との交流」「知り合いや友人との交流」と表現し、看護職者の認知状況や支援状況を把握するための質問を提案した。沖縄県における全ての訪問看護ステーションを対象とした実態把握のために、現在沖縄県立看護大学研究倫理審査委員会に申請、文言の統一化、表現の簡素化について修正の指摘を受け、一部承認を得たところである。支援状況を把握するためのアンケート項目が定まっていること、対象となる訪問看護ステーションが把握されており、第1段階の目的である支援状況の把握について目途が立っている。したがって、おおむね順調に伸展していると評価した。平成29年度は、「参加を継続する支援」を定義し、調査項目を検討するために、介護保険サービス事業所における情報収集や、学会参加を通して、地域活動へ参加している要介護高齢者を把握した。その結果、要介護状態の高齢者に対し、個々の関係者との交流への支援、地域行事や伝統行事への参加支援が行われている事例が確認出来た。また、参加した学会では、高齢者の参加について、自立高齢者の介護予防に関する報告だけでなく、要介護高齢者の生活の継続性に関する報告で、つながりの継続や、地域の一員としての参加支援の実践があった。以上のことから、要介護高齢者の生活の継続を意識したコミュニティへの参加支援は、老年看護の役割機能として位置づけられていることを確認した。これらを踏まえ、平成29年度は、実態調査およびアクション・リサーチの実施に向けて、研究者の所属する大学の研究倫理審査委員会の審査を受け承認を得ており、平成30年度はその実施に取り組む。研究者らは、沖縄県の訪問看護ステーション連絡協議会に加盟している訪問看護ステーションを対象とし、郵送調査を実施、得られた回答から、アクション・リサーチに取り組む訪問看護ステーションを選定し、協働で組織的コミュニティへの参加を継続する支援方法を提案する。

要介護高齢者へのコミュニティへの参加を継続する支援の実践は、市街地、離島・へき地など多様な地域での実践があった。データ収集は、看護職者へのインタビュー、実践の参加観察を行った。要介護高齢者へのコミュニティへの参加を継続する支援として、看護職が実践していた支援は、1親戚や友人との交流、2伝統行事への参加支援、3地域活動への参加支援などがあった。看護職者が果たした役割には、1ニーズの表出支援、2関係者とのニーズの共有、3支援者の確保、4参加環境の整備、5臨機応変な対応などがあった。生活の継続をめざしたコミュニティへの参加支援は、継続的な実施と、断続的な実施とがあった。看護職者が要介護高齢者の参加を支援したコミュニティには、組織的コミュニティだけでなく、地縁的なコミュニティも含まれていた。看護職は、要介護状態であっても、活動が再開、継続できることをめざし、個々の高齢者にとって重要なコミュニティをアセスメントする視点をもっていた。さらに、生活の継続性をめざし、高齢者個々人の身体、心理、社会的特性に合わせ、それぞれにとって重要と考えられたコミュニティへの参加を支援していた。進捗は遅れている。理由は研究代表者が本研究の推進に十分な時間を確保していないためである。そのため、平成31年度まで延長を申請した。データの収集はほぼ完了しており、終了に向けての目処は立っている。次年度は、訪問看護師の支援状況を把握するために郵送法による調査を実施する。その分析をすすめながら、第2段階の目的である要介護高齢者が馴染みの組織的コミュニティへ参加を継続する支援の内容と課題の把握を行う。対象は第1段階の郵送法で支援の実施状況を把握した訪問看護ステーションになるが、その対象となる訪問看護ステーションもおおむね把握できており、計画通り遂行できる予定である。今年度は新たな業務の追加はなく、今年度の業務遂行については十分準備が整えられている。そのため、年度開始時より、本研究に取り組む時間を確保でき、昨年度実施できなかった計画を遂行しつつある。また、研究者が所属する領域代表者が主催する研究会が月2回定例で開催されており、毎回進捗の報告や相談ができる環境にある。この研究会を活用し、本研究を推進する。今後は、データの分析を進め、要介護高齢者の生活の継続をめざしたコミュニティへの参加支援について考察する。本研究計画では、参加支援が必要なコミュニティについて、サロンやグループ活動をイメージした組織的コミュニティと限局したが、看護職者の実践は、高齢者の特徴に合わせ、地縁的コミュニティや組織的コミュニティへの参加を支援していたことから、コミュニティの定義を変更した。昨年度は、日程の都合などから、視察に共同研究者が参加できなかっただけでなく、所属学会のスケジュールに合わせた研究活動の推進に至らず、学術集会へ参加するための旅費などを使用する機会が作れなかった。昨年度の計画遂行が遅れたため、次年度使用額が生じている。すでに平成30年度当初より、昨年度計画を進めている。
ホルモン感受性がん細胞の表面抗原と転移能

ホルモン作用により細胞増殖が制御されている例は非常に多く,我々もまたヒト乳脂肪球皮膜のガングリオシド組成にホルモン依存性変化と思える特徴的な変動を認めた.脂肪球皮膜はプロラクチン等のホルモンにより増殖と分化がコントロールされている乳腺上皮そのものであるが,その糖脂質組成を解析すると大きな特徴が酸性糖脂質ガングリオシド組成に見られた.お産後6日までの初乳ではGD3が100%を占める成分であるのに対し, 7日目からの移行乳の時期ではGD3が徐々に減少し,相補的にGM3が増加し,常乳に達するとGM3が100%を占める成分となった.この糖脂質組成の完全な変化は,初産経産を問わず,また固体差が見られないため,授乳期間を決定する分子的マーカーになっている.おそらくGM3にシアル酸を転移する活性がホルモン作用によって抑制される結果,このような変化が見られると思われる.また常乳期に発現されるGM3はEGF依存性EGF受容体分子のリン酸化を阻止し,当該細胞の増殖を抑制する活性があるため,乳腺上皮での細胞分裂を抑制する働きもしている可能性が高い.乳癌細胞においては常に初乳期と同様のパターンを示し,人為的にノイラミニダーゼにより細胞膜表面のシアル酸を除くとヌードマウス皮下での細胞増殖は抑制された. in vitroでGM3を培地に添加するとグリコーゲン蓄積を阻止する活性も認められた.一方,ヒト子宮内膜癌もホルモン作用と細胞表面糖脂質に相関がある.正常内膜の増殖期と分泌期の糖脂質を比較すると分泌期にスルファチドが選択的に増加しており,硫酸基転移がホルモンにより支配されていることを予想させる結果であった.おそらく,プロゲステロンの作用が重要であると思われる.子宮内膜癌では硫酸化脂質の選択的増加が著明であり,ヒト乳腺と子宮というホルモン作用を受ける組織の特定の時期に発現する抗原は癌化した細胞と共通点が多いことが明らかとなった.ホルモン作用により細胞増殖が制御されている例は非常に多く,我々もまたヒト乳脂肪球皮膜のガングリオシド組成にホルモン依存性変化と思える特徴的な変動を認めた.脂肪球皮膜はプロラクチン等のホルモンにより増殖と分化がコントロールされている乳腺上皮そのものであるが,その糖脂質組成を解析すると大きな特徴が酸性糖脂質ガングリオシド組成に見られた.お産後6日までの初乳ではGD3が100%を占める成分であるのに対し, 7日目からの移行乳の時期ではGD3が徐々に減少し,相補的にGM3が増加し,常乳に達するとGM3が100%を占める成分となった.この糖脂質組成の完全な変化は,初産経産を問わず,また固体差が見られないため,授乳期間を決定する分子的マーカーになっている.おそらくGM3にシアル酸を転移する活性がホルモン作用によって抑制される結果,このような変化が見られると思われる.また常乳期に発現されるGM3はEGF依存性EGF受容体分子のリン酸化を阻止し,当該細胞の増殖を抑制する活性があるため,乳腺上皮での細胞分裂を抑制する働きもしている可能性が高い.乳癌細胞においては常に初乳期と同様のパターンを示し,人為的にノイラミニダーゼにより細胞膜表面のシアル酸を除くとヌードマウス皮下での細胞増殖は抑制された. in vitroでGM3を培地に添加するとグリコーゲン蓄積を阻止する活性も認められた.一方,ヒト子宮内膜癌もホルモン作用と細胞表面糖脂質に相関がある.正常内膜の増殖期と分泌期の糖脂質を比較すると分泌期にスルファチドが選択的に増加しており,硫酸基転移がホルモンにより支配されていることを予想させる結果であった.おそらく,プロゲステロンの作用が重要であると思われる.子宮内膜癌では硫酸化脂質の選択的増加が著明であり,ヒト乳腺と子宮というホルモン作用を受ける組織の特定の時期に発現する抗原は癌化した細胞と共通点が多いことが明らかとなった.
超音波照射により生じる骨中の圧電現象の計測と評価

MHzの超音波照射により骨中に生じる誘発電位について実験的検討を行った。その結果、10 kPa程度の超音波照射でも誘発電位が観測され、圧電性の存在が確認された。この結果は骨折治療に使用される低強度超音波法による治癒メカニズムに、圧電による電荷生成が関与する可能性を示唆している。またこの誘発電位は湿潤した骨でも観測されたほか、HApの配向量に依存しないこと、誘発電位の極性は部位に依存することを見出した。また、圧電FDTD法を用いて、超音波伝搬による骨中電界の空間分布推定を試み、骨折の有無によって、分布が大きく変化することを確認した。低周波の繰り返し応力印加による骨のリモデリング促進のメカニズムについては、1950年代から研究が進み、流動電位あるいは圧電効果の影響が指摘されている。しかし骨折治療に使用されているMHz域の超音波照射については、その骨再生メカニズムが未解明である。そこで24年度は基礎的検討として、MHz域の超音波照射により骨中に電位が発生するかどうかを検討した。具体的には以下の検討を行った。まずウシの大腿骨を化学的処理することなく薄片に成形し、この薄片を受信素子として超音波トランスデューサを作製した。このトランスデューサにMHz帯の10kPa程度の超音波信号を水中で照射し、トランスデューサの電位出力を計測した。その結果、同様な手順でPVDFを受信素子として作成したトランスデューサの1/1000程度であったが、電位出力を確認した。また、受波感度が既知のPVDFトランスデューサと比較校正して骨トランスデューサの受波感度を推定できた。骨トランスデューサの感度が大変低いため、トランスデューサの分極極性は観測できなかったが、電位出力と骨中の弾性異方性やハイドロキシアパタイト微結晶の配向は関係がないことを見出すとともに、この電位出力がコラーゲンの圧電性による可能性が高いことを指摘した。また、薄片試料で共振子型トランスデューサの設計を開始した。また、骨折治療の超音波照射を模擬し、脚部骨モデル中の超音波伝搬と骨中の弾性波動の伝搬挙動を数値シミュレーションにより検討するため、FDTD解析用プログラムを作成した。加えて、脚部などのディジタル人体モデル(皮膚や骨組織の3次元モデル)を検討した。25年度計画の骨の圧電性を考慮したFDTD、FEM解析の準備を行うため、有限要素法ソフトを購入し、プログラムの検討を開始した。低周波の繰り返し応力印加によるメカニカルな刺激が骨のリモデリングを促進するメカニズムについては臨床を中心に研究が進んでいる。しかし実際の骨折治療に使用されているMHz域の低強度超音波照射については、その骨再生メカニズムは未解明である。そこで25年度はMHz域の超音波照射による骨の誘発電位の特徴を検討をひき続き進めるとともに、骨モデル中の超音波伝搬挙動の数値解析手法の開発を行った。まず24年度に引き続き、骨のMHz域の圧電特性の検討を行った。ウシの大腿骨を化学的処理することなくプレート状の試料とし、この試料を受信素子として超音波トランスデューサを作製した。このトランスデューサにMHz帯の短パルス超音波信号を水中で照射し、トランスデューサの電圧出力を計測した。その結果、ウシ大腿骨中央部皮質骨では、どの部位でも出力を観測することができ、その出力は部位に依存しなかった。また、乾燥骨では出力が大きかったが、骨が吸水しても電圧出力は観測され、in vivoの湿潤状態でも電位が発生する可能性を見出した。また、鋭い超音波パルスの立ち上がり特性を利用して、電位出力の極性を検討したところ、骨の部位と試料の切り出し方向で出力の極性が決まることを見出した。これは骨内で圧電の極性に方向性があることを示している。また、超音波を照射した際に骨に発生する電位分布をシミュレートするプログラムを試作した。このプログラムは、独自開発の時間領域差分法(FDTD法)による超音波伝搬シミュレーションプログラムを基にして、弾性波動方程式に圧電方程式を組み合わせることによって作成している。動作確認のために、圧電セラミックスおよび圧電フィルムの圧電定数を用い、大腿骨にみたてた円筒モデルに連続超音波を照射した際の電位分布のシミュレーションを行った。加えて、ヒトの軟組織、骨を含むディジタルモデルの作成を検討した。24-25年度の研究に引き続き、複数のウシの長骨(大腿骨を使用)の皮質骨で作成した超音波トランスデューサを用いて、骨の圧電的な性質を検討した。まず骨軸方向と半径方向の皮質骨中の圧電性能を比較し、10kPa程度の音圧照射では骨トランスデューサの出力電位が同程度、つまり骨の圧電性能の異方性の影響が小さい可能性を示した。ただし骨の微細構造によりこの圧電性能は変化した。また、照射超音波の圧力の正負と出力電位の極性についても検討した。

骨軸方向に音波が伝搬した場合、正圧では近位部に負、遠位部に正の電位が誘発されることを確認した。この傾向はどの骨トランスデューサにおいても同じであり、生体内で圧電の極性がユニークに決まっている可能性が確認された。一方、骨内の音波伝搬による電位分布変化を検討するため、圧電を考慮したシミュレーション手法の検討を行った。具体的には超音波伝搬の支配方程式に圧電方程式を組み込んでFDTD法の定式化を行い、プログラムを作成した。このプログラムを用いて、まずPZTセラミックス中の超音波伝搬について、FDTD法によるシミュレーション結果を実験結果と比較した。観測波形とシミュレーションによる推定波形はよく一致し、プログラムの妥当性が示された。次に、骨中の骨軸方向の圧電性を考慮し、その値を圧電フィルムの1/1000程度として、圧電性がない場合とある場合の皮質骨中の超音波伝搬のシミュレーションを行った。その結果、骨の圧電効果は骨中の超音波伝搬にほとんど影響を及ぼさないことが示された。このように、骨トランスデューサを用いた実験とその結果を応用したシミュレーションを組み合わせることにより、超音波照射時の音波伝搬・誘発電位のメカニズムを明らかにし、効果的な超音波骨折治療を行うための新しい知見を得た。26年度が最終年度であるため、記入しない。電気電子計測26年度が最終年度であるため、記入しない。骨トランスデューサの製作に成功し、wetなin vivoに近い状態で圧電性の存在を確認できた。ただし、この圧電性は当初の予想よりかなり低い値であったため、圧電分極の極性判定には工夫が必要であることがわかった。骨の圧電性が湿潤骨でもみられることを確認し、in vivoでも超音波照射により電位が発生することを見出した。また、骨の切り出し方向、部位により電位の極性が決まることから、骨の圧電性の特徴を指摘できた。超音波による骨の圧電性の確認は初めてのことであり、骨折治療の際の電気刺激の寄与を考える場合にも重要な成果と考える。また、シミュレーションにより、骨中に生じる電位分布の可視化を試み、既存の圧電材料の物性定数を用いることで、シミュレーションの妥当性を確認できた。これらは当初の計画以上の成果であり、最終年度にはより進展が期待できる。骨のMHz域の圧電性は初めての確認であり、コラーゲンに起因する可能性が高いことがわかった。今後は当初の予定に従い、引き続き骨の圧電性の検討を行うとともに、体内の音波伝搬シミュレーションから、体内で発生する電位分布について検討を行う予定である。今後は当初の予定に従い、引き続き骨の圧電性のキャラクタリゼーションを行うとともに、体内の音波伝搬シミュレーションの検討を進める。25年度に開始したシミュレーション手法をより高度化し、in vivoの超音波照射状況を念頭において、体内で発生する電位分布について検討を行う予定である。購入予定の装置の一部を借用できたため25年度は物品費の使用額が予定より下回った。物品費については、26年度により研究を進展させるため、シミュレーションソフト開発費として使用する。
リステリオリシンOのサイトカイン誘導活性最小単位の決定と結核防御免疫への応用

Listeriamonocytogenesの主要な病原因子であるリステリオリシンO(LLO)はコレステロール結合型膜傷害毒素であるが、我々はこのLLOが宿主Th1型サイトカイン産生を誘導することを明らかにした。また、このLLOの活性から、LLOをアジュバントとしてワクチンに応用できる可能性が考えられた。一方、細胞に対して傷害性を有するLLOはそのままin vivoに用いることはできないため、本研究では膜傷害性のないLLOのサイトカイン誘導活性の最小単位を決めると共に、抗結核ワクチンへの応用の可能性を検討した。その結果、LLOは第4ドメインを欠失させてもIFN-γ産生誘導能示したが、この第4ドメインを持たないLLOのN末端部分をさらに欠失させると、そのIFN-γ誘導能が低下することがわかった。しかし、このtruncated LLOのIFN-γ誘導活性が消失するわけではないことから、このN末端部分がサイトカイン誘導活性に必要なLLOの立体構造の維持に必要であると考えられた。また、LLOによるサイトカイン誘導活性は、LPSに低応答性のC3H/HeJでは認められなかった。さらに、CD14に対する抗体でLLOのサイトカイン誘導が阻害されたことから、LLOの刺激がLPSのシグナル伝達系を介して細胞内に伝わる可能性が考えられた。また、LLOはJ774.1細胞表面の分子量50-60kDaの分子と結合することが示され、この分子がLLOの受容体として、あるいはアクセプター分子としてLLOサイトカイン誘導に関与すると考えられた。LLOのアジュバント活性を調べるため、単独では防御免疫を誘導できないBCG死菌と共にLLOでマウスを免疫し、防御免疫が誘導できるか否かを調べた。その結果、リポソームに封入したLLOがアジュバント活性を発揮したことから、結核に対するワクチンにLLOを応用できることが示された。一方、LLOより細胞毒性の低いtruncated LLOは、リポソームへの封入効率が悪く、その投与方法を検討する必要があった。1.Listeria monocytogenes EGDの主要な病原因子であるリステリオリシンO(LLO)はマウス脾細胞中のNK細胞を活性化し、IFN-γ産生を誘導することができる。我々は本年度の研究でこのIFN-γ産生誘導活性の発現に必要な領域の特定を試みた。LLOのC末端付近には細胞膜上のコレステロールとの結合、およびその膜障害活性に必須なundecapeptideと呼ばれる領域がある。そこで、この領域を欠損したtruncated LLO、またはundecapeptide中のアミノ酸を置換したmutantを作製し、full-length LLOとそれらのIFN-γ産生誘導能を比較した。その結果、いずれのtruncatedあるいはmutant LLOのIFN-γ産生誘導能もfull-length LLOに比較して弱いことがわかった。しかし、truncated LLOの場合、濃度を上げて刺激すると強いIFN-γ産生を誘導できることから、LLOのIFN-γ産生誘導能にはundecapeptide以外の領域が必須であるが、その活性を充分に発揮するためには3次元構造が維持されている必要があると考えられた。また、LLOのNK細胞に対するIFN-γ産生誘導活性にはマクロファージが必要で、LLOがマクロファージからIL-12およびIL-18産生を誘導し、これらサイトカインの刺激を受けてNK細胞がIFN-γを産生することが明らかになった。2.LLOのアジュバント効果をBCG死菌でマウスを免疫する系で調べた。

BCG死菌でマウスを免疫しても防御免疫は誘導できないが、BCG死菌とリポソームに組み込んだLLOでマウスを免疫すると、BCGに対する感染防御を誘導することができ、immunomodulatorとしてのLLOの有用性を示すことが出来た。1.昨年度の研究で、リステリオリシンO(LLO)のサイトカイン産生誘導活性には、その膜傷害性の発現に重要なコレステロール結合ドメインであるundecapeptideが必須ではないことが示された。そこで、本年度はさらにC末端およびN末端側を欠失したtruncated LLOを作製し、そのIFN-γ産生誘導能を調べた。その結果、LLOの有する第1-4ドメインのうち、第4ドメインを欠失したLLOにもIFN-γ産生誘導能が認められたが、この第4ドメインを持たないLLOのN末端部分をさらに欠失させると、そのIFN-γ誘導能が低下することがわかった。しかし、このtruncated LLOのIFN-γ誘導活性が消失するわけではないことから、このN末端部分がサイトカイン誘導活性に必要なLLOの立体構造の維持に必要であると考えられた。また、LLOによるサイトカイン誘導活性はC3H/HeNマウスでは観察されたが、同系でlipopolysaccharide(LPS)に低応答性のC3H/HeJでは認められなかった。さらに、LPSの受容体として知られるCD14に対する抗体でLLOのサイトカイン誘導が阻害されたことから、LLOの刺激がLPSのシグナル伝達系を介して細胞内に伝わる可能性が考えられた。また、LLOはマウスマクロファージ系J774.1細胞表面の分子量50-60kDaの分子と結合することが示され、この分子がLLOの受容体として、あるいはアクセプター分子としてLLOサイトカイン誘導に関与すると考えられた。2.BCGによる感染実験系でリポソームに封入したLLOがアジュバント活性を発揮したことから、結核に対するワクチンにLLOを応用できる可能性が示された。一方、LLOより細胞毒性の低いtruncated LLOは、リポソームへの封入効率が悪く、その投与方法を検討する必要があることが分かった。
日英語の周辺的現象における形と意味のインターフェイスに関する研究

本研究課題では,研究代表者が博士論文(Konno (2005))で提案した「ある文法形式が当該言語の通常の文法的慣習からみて有標な場合,その形式の機能は,対応する無標形式に比べ,特化している。」という一般化(以下,「形式の有標性と機能の特化に関する一般化」と略記)の妥当性を,英語の中間構文と日本語のイ落ち構文の分析を通じて示した。平成20年度は,機能の特化を示す構文の一例として,英語の中間構文に関する研究を行った。中間構文は,主語の恒常的な特性を表す総称的な構文であり,特定の出来事を表さないといわれている。だがその一方,中間構文が特定の出来事を表す場合があるという指摘もある。これらの観察から,中間構文は,「総称タイプ」と「出来事タイプ」に分類でき,「総称性」の観点からは意味的自然類を成さないことが分かる。昨年度の研究では,上述の一見矛盾するように思われる事実を統一的に捉える方法を考察した。具体的には, Kuroda(1972)に倣い, categorical judgmentとthetic judgmentの区分を応用し,中間構文をcategorical文と見なすことを提案した。そして,この提案が,総称タイプと出来事タイプの中間構文を意味的自然類として捉えられること,さらに,当該構文が示すいくつかの生産的・非生産的側面を原理的に説明できることを示した。この研究成果は,日本英語学会第26回大会(2008年11月,筑波大学)で口頭発表し,さらに『JELS 26』(2009年3月,日本英語学会)で論文として発表した。上述の成果は,以下の二つの意味合いを持つ。(1)一見多様に映る中間構文が,従来とは異なる角度から眺めると,機能の特化を示し,意味的自然類として振る舞う。これは,構文のサブタイプを複数認め,サブタイプ間に共通する特質を必ずしも求めない「家族的類似性」に基づくカテゴリー観との対比で興味深い帰結である。(2)現時点では未解決であるが,中間構文が英語の文法体系において形式的に有標(破格)であるということが示せた場合,当該構文は,形式の有標性と機能の特化の関連を主張する本研究の立場を支持する現象となる可能性がある。平成21年度は,現代日本語におけるイ落ち構文についての研究を進めた。イ落ち構文とは,「ださっ。」や「気持ち悪っ。」のような,形容詞の終止形活用語尾「い」が脱落し,形容詞語幹に促音が直接付加された口語表現のことを指す。イ落ち構文の統語的・意味的特徴を分析した結果,当該構文が以下の特徴を持つことが明らかとなった。(i)イ落ち構文は,統語的には,C,T,Negの機能範疇を欠き,小節(small clause)が主節を形成する"root small clause"(Progovac(2006))の一種である。(ii)また,意味的には,イ落ち構文は,発話時における話者の感覚や判断を,「伝達」ではなく,「表出」する「私的表現行為」(Hirose(1995),廣瀬(1997))専用の構文である。(i)と(ii)の記述を踏まえ,本研究課題のテーマである「周辺的現象における形と意味のインターフェイス」の観点からイ落ち構文の統語的特徴と意味的特徴を照らし合わせた結果,当該構文において,「動機付け」・「有標性」・「類像性」の観点から,形と意味の問に一般的かっ規則的な対応関係があることが明らかとなった。本研究課題が提案する「形式の有標性と機能の特化に関する一般化」の背後にある観点は,一見異常で不規則と思われる周辺的現象の背後に,実は正常で規則的な形と意味の対応関係が潜んでいる場合があるというものである。この点で,イ落ち構文は本研究の基本的立場を大いに支持する現象だといえる。現在,今年度の研究成果を論文(今野弘章(2010)「イ落ち:形と意味のインターフェイスの観点から」未発表原稿,高崎健康福祉大学.)にまとめ,その論文に対し,知人の研究者にコメントを求めている段階である。今後はコメントを参考に原稿に手直しを加え,次年度早々に学会誌に論文を投稿予定である。
皮膚発癌過程のＦＲＥＴイメージング

該申請者は、ERK活性を生体皮膚で観察することにより、ERK活性が表皮細胞間で同心円状に広がる現象(SPREAD)を発見、さらにその現象が細胞周期のG2期からM期と呼ばれる後半部分の進行に関与することを明らかにした。正常皮膚のERK活性の時系列変化を調べた結果、表皮内においてERKの活性化が数個の細胞で生じ、さらにそれが同心円状に広がる現象を発見した。該申請者はその現象をSPREAD(Spatial Propagation of Radial ERK Activity Distribution)と命名した。興味深いことに、SPREADはいつも一定の頻度で起きている訳ではなく、頻繁に起きる時もあれば、ほとんど起きていない時もあった。また、SPREADが頻繁に見られた時間、場所においては細胞分裂も多く観察された。これは、SPREADが皮膚の細胞周期の進行に関与している可能性を示唆するものある。そこで該申請者は、細胞周期の休止期(G0/G1期)と増殖期(S/G2/M期)を区別することのできるFucci (フーチ)マウスを用い、SPREADの細胞周期への役割を検討した。SPREADを抑制すると、増殖期の後期(G2期からM期への移行)がおよそ10時間遅くなる事が明らかになった。また、SPREADは皮膚の多段階発癌モデルで用いられるTPAの反復塗付によって誘導された。このことはSPREADの頻度などが癌のような病態にも関連することを示唆するものである。そこで該申請者は皮膚に擦過創を施し、その治癒過程をライブで観察した。すると、創傷からおよそ300マイクロメートルほど離れた場所でSPREADが頻繁に認められた。一方、創傷断端に注目すると、傷口から平行して伝搬する別の伝搬波が観察された。これは、傷口付近でSPREADが多発することで一つの大きな波を形成しうることを示している。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、DMBA(ジメチルベンヅアントラセン)およびTPA(12-O-テトラデカノイルフォルボール13アセテート)による二段階モデルを使用した。皮膚癌誘導をもっとも効率的にするために、Raichu-TGマウスをFVBマウスと繰り返し交配し、バックグラウンドをFVBとした。その結果、DMBA/TPAの反復塗付による発癌効率は大幅に上昇した。2.DMBA単独あるいはTPAによるERK活性の変化DMBA,TPAのそれぞれが一過性に誘導するERKの活性化レベルを検討した。その結果、DMBAはほとんどERKの活性に影響を与えないが、TPA塗付はERKの活性化を引き起こし、そのピークは塗付後およそ6時間後にみられ、その効果はおよそ3日間持続することがわかった。これまで、TPA塗付は、経験則により週に2回行うこととされてきたが、本実験結果は、それを分子レベルから裏付けるものではないかと考えられる。すなわち、TPAの反復塗付によりERKの活性を常に高く保ち続けることが発癌過程に重要であることを示唆している。3.Raichu-TGマウスにおける、腫瘍初期病変の検出DMBA/TPAによる発癌の初期病変をERKの活性により検出するために、ERKの活性を検出できるRaichu-TGマウスにDMBA/TPAを塗布し、週に一度、同じマウスの耳の皮膚を連続的に観察し続けた。その結果、DMBAを塗付後およそ30日後にERKの活性が非常に高い細胞群(ERKhigh cell cluster)が現れることを見出した。これらの細胞のERK活性は、TPA塗付による一過性の活性化よりもはるかに高かった。該研究者は、採用第1年目に、DMBA, TPAを使った発癌誘導により、ERK活性が非常に高い細胞群(ERKhigh細胞群)が出現することを発見している。採用第2年度においては、その細胞群を長期観察することでどのように変化するかを調べた。1.皮膚の同一部位を経日的に観察するための方法の確立ERKhigh細胞群を長期間観察するためには、以前観察した部位と同一の観察視野を顕微鏡で見つける必要があり、正確かつ簡便な方法を確立する必要があった。該研究者は、真皮コラーゲンが自家蛍光を持っていること、毛根のある部分の真皮はコラーゲンがないことに着目し、毛根の配列をもとに皮膚の同一部位を同定する方法を確立した。2. ERKhigh細胞群の経日的な変化の観察該研究者はこれまでに34個のERKhigh細胞群を経日的に観察した。その結果、ほとんどのERKhigh細胞群(30個)は、細胞数が100個以下のうちに、数週間で消滅したが、その一方で、一部のERKhigh細胞群(4個)は消滅することなく、図2の細胞群のように、50日以上生存し続けた。興味深いことに、。それらの長期生存した細胞群では、単調に細胞数が増えるのではなく、一定の細胞数をしばらく保った後に突然、急激な増殖を始めるという特徴を示した。3. ERKhigh細胞群からのDNA、RNA抽出方法の確立該研究者は、これまでに発見したERKhigh細胞群の次世代シークエンサーを用いた網羅的解析を予定している。そのため、申請者は、観察した皮膚の領域をマーキングして切り取り、そこからDNAやRNAを抽出する方法を確立した。

該申請者は、ERK活性を生体皮膚で観察することにより、ERK活性が表皮細胞間で同心円状に広がる現象(SPREAD)を発見、さらにその現象が細胞周期のG2期からM期と呼ばれる後半部分の進行に関与することを明らかにした。正常皮膚のERK活性の時系列変化を調べた結果、表皮内においてERKの活性化が数個の細胞で生じ、さらにそれが同心円状に広がる現象を発見した。該申請者はその現象をSPREAD(Spatial Propagation of Radial ERK Activity Distribution)と命名した。興味深いことに、SPREADはいつも一定の頻度で起きている訳ではなく、頻繁に起きる時もあれば、ほとんど起きていない時もあった。また、SPREADが頻繁に見られた時間、場所においては細胞分裂も多く観察された。これは、SPREADが皮膚の細胞周期の進行に関与している可能性を示唆するものある。そこで該申請者は、細胞周期の休止期(G0/G1期)と増殖期(S/G2/M期)を区別することのできるFucci (フーチ)マウスを用い、SPREADの細胞周期への役割を検討した。SPREADを抑制すると、増殖期の後期(G2期からM期への移行)がおよそ10時間遅くなる事が明らかになった。また、SPREADは皮膚の多段階発癌モデルで用いられるTPAの反復塗付によって誘導された。このことはSPREADの頻度などが癌のような病態にも関連することを示唆するものである。そこで該申請者は皮膚に擦過創を施し、その治癒過程をライブで観察した。すると、創傷からおよそ300マイクロメートルほど離れた場所でSPREADが頻繁に認められた。一方、創傷断端に注目すると、傷口から平行して伝搬する別の伝搬波が観察された。これは、傷口付近でSPREADが多発することで一つの大きな波を形成しうることを示している。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は2つの点で非常に困難と予想された。ひとつには、この実験が極めて独創的であるがゆえに、実験手法等からすべて自ら確立する必要があったということである。また、もうひとつは、腫瘍発生は本来、非常にまれな現象であり、それを顕微鏡レベルで見つけ出すという困難である。しかし、該研究者は独自のイメージング技術を確立して、前者の困難を乗り越えている。さらに後者に関しても、すでにERK活性が非常に高い細胞を発見している。本プロジェクトは、細胞分裂や免疫細胞系の動きなど、当初予想していなかった現象さえもとらえており、当初の計画以上に多くの情報をもたらしているといえる。本研究の一番困難である技術的な問題は、同一の細胞群を経日的に観察するという点である。しかし、該研究者は、毛根の配列を利用するという方法を自ら確立し、この問題を克服した。その結果、同一の細胞群を100日以上にわたって観察することが可能になった。そのような長期観察の結果、該研究者はERKhigh細胞の増殖パターンに急激な変化が見られることを明らかにしている。がん細胞において、形態学変化が起こる前にこのような変化がみられることを直接示した本研究は非常に意義があるものと思われる。さらに、より網羅的な解析なために次世代シークエンサーによる解析も現在進行中であり、今後ますますの発展が期待されるところである。