hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新産業基盤を創成する次世代大出力レーザーの高安定フロントエンドの開発

本研究は,超高密度フォトンを基盤とする新産業基盤創成を目指し大阪大学レーザーエネルキー学研究センターで開発が進められている次世代大出力レーザーシステムGENBUの高安定フロントエンド開発に必要な要素技術の開発を目的としている.実施計画では,平成24年度は本フロントエンド開発および高性能化に向けて,高パルスエネルギーファイバー増幅器を用いた超高帯域白色光発生,および新規過飽和吸収体を用いた広帯域固体レーザー発振器の開発を行う予定であった.本年度は以下の成果を得た.(1)広帯域ファイバー増幅器からの出力光パルスを用いた白色光発生昨年度までの研究で得られていた,Ybファイバー増幅器から出力されたnJ級広帯域光パルスを透過型回折格子対を用いて残留分散を補償しすることで300fs程度までの圧縮に成功した.また,この光パルスをフォトニッククリスタルファイバーに集光することでフロントエンド部に必要な帯域を上回る300nm以上に渡る広帯域光パルスを安定に得ることに成功した.(2)新規可飽和吸収体を用いた1pm帯域最短パルス発振器の開発昨年までの研究ではモード同期を行うために半導体可飽和吸収体を用いてきたが,これらは一般に製法が複雑であり,また利用可能帯域が半導体のバンドギャップエネルギーそのものに依存するため,使用可能な帯域に強い制限がでる.今年度はこれに代わるものとして、製造が比較的簡単で使用帯域に原理的にほぼ制限のない単層カーボンナノチューブ(SWCNT)可飽和吸収体を用い,超短パルス発振器の高性能化を行った.平成23年度に得た短パルス化の手法と組み合わせることで、SWCNTを用いた全ての発振器の中で最もパルス時間幅の短い44fsという光パルス出力を得ることに成功した.また,共振器構成をさらに最適化することにより,さらなる広帯域化に関する知見を得た.[目的と実施計画]本研究は,超高密度フォトンを基盤とする新産業基盤創成を目指し大阪大学レーザーエネルキー学研究センターで開発が進められている次世代大出力レーザーシステムGENBUの高安定フロントエンド開発に必要な要素技術の開発を目的としている.実施計画では,平成23年度は本フロントエンド開発に向けて,高パルスエネルギーファイバー増幅器のモデル化と最適化,および超広帯域固体レーザー発振器の開発を行う予定であった.本年度は以下の成果を得た.[進捗状況](1)広帯域ファイバー増幅器の開発広帯域ファイバー発振器からの種光を分岐させ,Yb^<3+>イオンを添加させた口径の違う二種類のファイバー(コア径がそれぞれ6μm,30μm)中で増幅させる事により,帯域幅を15nm程度に保ったまま,pJ級のパルスエネルギーをμJ級まで増幅させる事に成功した星励起光源にはそれぞれに中心波長976nmの半導体LDを用いた.(2)複数の非線形効果を利用した1μm帯域最短パルス発振器の開発Yb^<3+>イオンを添加したYCa_4O(BO_3)_3を増幅媒質とし,固体媒質を用いた発振器ながらファイバー発振器と同等の時間パルス幅35fsを得た.この際複数の非線形効果を最適化していくことで,出力パルスの広帯域化と短期的・長期的安定化を同時に達成可能である事を確認した.また,同媒質は自己周波数逓倍結晶であり,1μm帯域での発振とともに,広帯域の緑色光パルス列の発生を確認した.このような超短パルス発振器は,本研究の目的である次世代大出力レーザーのフロントエンドとしてだけでなく,二波長のタイミング同期された超短パルス光源として超高速時間分解分光などへの応用が期待される.本研究は,超高密度フォトンを基盤とする新産業基盤創成を目指し大阪大学レーザーエネルキー学研究センターで開発が進められている次世代大出力レーザーシステムGENBUの高安定フロントエンド開発に必要な要素技術の開発を目的としている.実施計画では,平成24年度は本フロントエンド開発および高性能化に向けて,高パルスエネルギーファイバー増幅器を用いた超高帯域白色光発生,および新規過飽和吸収体を用いた広帯域固体レーザー発振器の開発を行う予定であった.本年度は以下の成果を得た.(1)広帯域ファイバー増幅器からの出力光パルスを用いた白色光発生昨年度までの研究で得られていた,Ybファイバー増幅器から出力されたnJ級広帯域光パルスを透過型回折格子対を用いて残留分散を補償しすることで300fs程度までの圧縮に成功した.また,この光パルスをフォトニッククリスタルファイバーに集光することでフロントエンド部に必要な帯域を上回る300nm以上に渡る広帯域光パルスを安定に得ることに成功した.(2)新規可飽和吸収体を用いた1pm帯域最短パルス発振器の開発昨年までの研究ではモード同期を行うために半導体可飽和吸収体を用いてきたが,これらは一般に製法が複雑であり,また利用可能帯域が半導体のバンドギャップエネルギーそのものに依存するため,使用可能な帯域に強い制限がでる.今年度はこれに代わるものとして、製造が比較的簡単で使用帯域に原理的にほぼ制限のない単層カーボンナノチューブ(SWCNT)可飽和吸収体を用い,超短パルス発振器の高性能化を行った.平成23年度に得た短パルス化の手法と組み合わせることで、SWCNTを用いた全ての発振器の中で最もパルス時間幅の短い44fsという光パルス出力を得ることに成功した.また,共振器構成をさらに最適化することにより,さらなる広帯域化に関する知見を得た.本年度は,Yb系固体媒質を用いて,世界で初めて30fsに迫る超短パルス発振器の開発に成功した。

これまでこのような超短パルス発生の報告例は1μm帯域では複雑な分散補償を必要とするファイバー発振器でしか例がなく、非常に簡便に分散を補償できる固体媒質で達成した事は大きなインパクトがある.しかしながら,事情により研究を一時中断せざるを得ず,本年度の研究計画の一部は次年度へ繰り越す必要が出た.そのため,達成度はこの評価になった.今年度において新たに成果が得られたYb:YCa_40(BO_3)_3を用いた超短パルス発振器については,その安定化・短パルス化に関わる共振器内部でのダイナミクスを解析する事により,さらに短パルス化を押し進める.加えて,近年可飽和吸収体として期待される単層カーボンナノチューブを用いて,より簡素な構成の超短パルス発振器の開発可能性を探る.また,ファイバー増幅器に関しては,増幅の際に懸念されていた寄生効果の一種である自然増幅光などの影響が当初の概算よりも出ており,目標の出力動作までは達成できていない.そのため,これまでの概算に用いていたモデルに,より詳細に寄生効果の影響を加え,数値計算を行い,各々のファイバー内部での光パルス非線形伝搬の最適化を図る.
高麗の仏塔・仏像にみる遼・金の影響に関する調査研究

本研究の目的は、高麗の仏像・仏塔にみられる遼・金の影響を、まずは遼・金の仏教造像を体系化することから始め、高麗の仏塔・仏像との総合的な比較考察へと展開させ、五台山の舎利信仰を介した塔のあり方、仏像の造形的特徴の形成について明らかにすることを目的として取り組んできた。当初の計画においては、中国吉林省および黒龍江省の現地調査を目指していたが、調査遂行に当たり問題が生じたため、一昨年度および昨年度に引き続き、アメリカ国内の関連資料の把握に切り替えた。このことは、中国東北部の遼・金、特に金代の仏教および建築関連資料の網羅的な確認、十分な調査を行うことができないままとなり、大きな課題として今後に残されることとなった。しかし、中国国外に所蔵・保管される単独像の作例収集に十分に時間を割くことができ、特に図像的特徴を確認しやすい中型金銅仏や、比較的状態の良い仏画において仏・菩薩・天部像の図像的特徴を収集できたことは、破損の著しい場合が多い仏塔の浮彫荘厳における当初像の姿を復元的に考察する作業へとつなげられる成果と考える。本年度に行った調査・研究内容は以下の通りである。第一に、韓国国内における遼・金の仏教美術に関する見解の収集である。従来、高麗の仏教美術に関しては、日本国内の研究においても同様に、両宋との積極的な関連性の指摘に終始しており、仏塔や仏像に見られる宋以外の要素については、元との関わりにおいて取り入れられたと理解されてきた。しかし、その根拠の多くを「宋風」という漠然としたイメージに依るところもあり、遼・金の作例に引き継がれた宋代要素との区分が為されていない。また、元において消化・吸収された金的要素との区別もない。このような現状を客観的に把握し、日・韓の従来の研究における問題点を明確化する作業を、今後も継続して行っていく。第二に、アメリカの博物館・美術館に所蔵される遼・金の仏教造像の確認である。遼・金の仏教造像の「幅」を実証的にとらえ直すため、すでに調査に及んだ中国、台湾、ヨーロッパの博物館・美術館に所蔵される造像をもとに、今回確認することができたアメリカ所在の作例データを補完することができた。その結果、遼から金への造像の移行には、遼塔から金塔への展開に比べ、図像的特徴、体駆表現における面的・量的把握、相好などの点において、ある種の「段差」を看取することができそうである。すなわち、遼代仏教造像を構成する要素(情報源)が、同時代の宋からの移植というよりはむしろ、唐および渤海の継承、同時代の高麗からのフィードバックなど、重層的に成り立っているためである。さらなる調査作例の増加により、より実証的な作例考察に及ぶことができるように継続して努めていく。当初の予定では、中国東北部(吉林省・遼寧省・黒龍江省)における遼・金代の仏教建造物の実地調査、博物館所蔵の遼・金の仏教造像の実地調査を計画していた。しかしながら、ここに関連する地域の情勢がやや不安定なこともあり、調査許可の取得がやや困難になりつつある。そのため、韓国において刊行されている遼塔・金塔および高麗仏塔に関する資料収集と、アメリカ国内の美術館・博物館(その一部)の作品調査に、本年度の調査研究内容を切り替えざるを得なかった。第一に、アメリカ国内における遼・金・高麗の仏教造像の実地調査および見解の収集である。その大半が、制作年代に関して「宋」と総括されることが多いのが現状であり、未だ遼・金・高麗の仏教造像の様式的・図像的観点からの識別があまり意識されず、進展していないことは明らかである。換言すれば、これは10世紀から13世紀における宋・遼・金・高麗の仏教造像において、教理的・造形的特徴上に見出せる影響関係の重層さのためとも言える。すでに調査におよんだ中国、台湾、ヨーロッパの博物館・美術館に所蔵される造像も合わせ、「宋風」という大きな垂幕の内側で生じていた個別の地域的事例、すなわち、遼における唐・渤海の継承的要素、金における遼および高麗からのフードバック、高麗における遼および金との重層的な影響関係など、さらなる作例の収集と分析により、解明を目指している。第二に、高麗および金における注目すべき造像技法としての乾漆造に関する作品調査である。シカゴ美術館およびネルソン・アトキンズ美術館などに所蔵される比丘像(頭部)など、金代乾漆像の作例は複数報告されている。また、高麗時代の乾漆像についても、近年の科学調査の進展により、新たな造像例が報告されている。これまでに従事してきた高麗における乾漆仏の調査成果をもとに、今回実地調査におよぶことができた金代乾漆比丘像(頭部)の特徴を合わせ、アジア東北部において一時的に流行した乾漆像の造立背景と素材技法の特性について、これから検討を重ねていく。当初の予定では、中国東北部(吉林省・遼寧省・黒龍江省)における遼・金代の仏教建造物の実地調査、博物館所蔵の仏教造像の実地調査を計画していた。しかしながら、当該地域の政治的不安定な情勢により、調査・撮影の許可申請がやや困難になりつつあり、有効的な現地調査の遂行が難しいと予測された。

そのため、中国および韓国において刊行されている遼・金・高麗の仏教造像および教理に関する資料収集と、アメリカ国内の美術館・博物館の作品調査に、昨年度に引き続き、調査項目を切り替えざるを得なかった。本研究の目的は、高麗の仏像・仏塔にみられる遼・金の影響を、まずは遼・金の仏教造像を体系化することから始め、高麗の仏塔・仏像との総合的な比較考察へと展開させ、五台山の舎利信仰を介した塔のあり方、仏像の造形的特徴の形成について明らかにすることを目的として取り組んできた。当初の計画においては、中国吉林省および黒龍江省の現地調査を目指していたが、調査遂行に当たり問題が生じたため、一昨年度および昨年度に引き続き、アメリカ国内の関連資料の把握に切り替えた。このことは、中国東北部の遼・金、特に金代の仏教および建築関連資料の網羅的な確認、十分な調査を行うことができないままとなり、大きな課題として今後に残されることとなった。しかし、中国国外に所蔵・保管される単独像の作例収集に十分に時間を割くことができ、特に図像的特徴を確認しやすい中型金銅仏や、比較的状態の良い仏画において仏・菩薩・天部像の図像的特徴を収集できたことは、破損の著しい場合が多い仏塔の浮彫荘厳における当初像の姿を復元的に考察する作業へとつなげられる成果と考える。まず、韓国国内における遼・金の仏教美術に関する文献調査を継続して行う。それと平行し、遼・金の仏教造像の「幅」を実証的にとらえ直すため、すでに調査に及んだ中国、台湾およびヨーロッパの博物館・美術館に所蔵される造像をもとに、日本、韓国、アメリカ所在の作例のデータを補完させ、一層充実したものとする。本年度のアメリカ国内調査は、ごく限られた地域(ニューヨーク、ワシントンD.C.、ボストン)にとどまったため、次年度以降、他地域の美術館・博物館(カンザスシティー、シカゴ、サンフランシスコなど)の収蔵品を事前に確認した上で、実地調査に向けての申請を行う。また、中国東北部への実地調査は、情勢を考慮しながら渡航時期を判断し、調査計画を再度立て直す。第一に、韓国国内における遼・金の仏教美術および教理に関する文献調査を継続して行う。それとともに、遼・金・高麗の仏教造像の「幅」と重層的な影響関係を実証的に検討するため、すでに調査におよんだ地域ともとに、日本・韓国・アメリカ所在の作例情報を加え、一層充実した研究を目指す。第二に、来年度はアメリカ西部の美術館・博物館における仏教美術コレクションとともに、山西省、吉林省および吉林省の遼・金代の寺院、仏塔の実地調査を計画する。問題なく実地調査が遂行できるよう、改めて調査計画を立て直す。本年度は、当初計画されていた中国東北部での実地調査を実施することができなかった。そのため、その調査において必要と見込まれていた現地研究者への謝金を支払うことがなかった。韓国の大学・研究所・図書館におけるさらなる文献収集、高麗の仏塔・仏教造像の実地調査を次年度において計画している。韓国において円滑に調査研究を遂行するにあたり、現地研究者への研究協力謝金を支出する予定である。次年度使用額は、その一部として支払にあてる。
共通プロトコールによる癌の免疫的制御戦略

同一のプロトコールはフランクフルトのノルドヴェスト病院においてAlexander Knuthを研究代表者として、ウルム大学医学部のMichael Schmitt博士らを共同研究者として2000年に開始する予定である。2)担癌患者におけるペプチド投与によるペプチド特異的免疫応答の評価方法の検討を、我が国の研究者およびAlexander Knuthとの共同研究で進めた。とりわけ従来より用いられている^<51>Cr遊離細胞障害性試験に加えて、新たにペプチド特異的なCD8^+T細胞の検出を可能とするElispot法とペプチド-MHC複合体tetramerの有用性につき検討を行った。今後これら3種のアッセイを患者におけるワクチン投与効果の標準評価法とする予定である。3)国内研究グループは、Yao-Tseng Chanと共にこれまでに5症例の胃癌でSEREX法による癌抗原の検索を行い、癌患者の免疫系が認識する136種の抗原を同定した。抗原の6割強が既知の遺伝子の産物であり、残りが新規遺伝子の産物であった。100を越える抗原から癌の免疫治療に有望な候補を選択するために、まず抗原に対する免疫反応が癌患者に特異的であるかを基準とすることにした。各々の抗原に対する抗体産生を、癌患者群と非癌患者コントロール群で検索した。
超高速ビジョンを用いた高速知能ロボットの研究

超高速ビジョンを基軸とした高速知能ロボットを実現した.アクチュエータ・画像処理モジュール・光学素子といった要素レベルから設計・開発をおこない,高速多指ハンド・高速二足ロボット・高速ビジョンデバイス・高速視線制御ユニット・高速可変焦点技術に関して,優れた能力を持つシステムを構築することができた.理論・アルゴリズム・システムといった幅広い階層の開発を実施し,それらを融合することで,人間の目では把握し得ない極限的な環境センシング/適応的アクチュエーションが可能となった.これにより,感覚運動統合の視点に基づく認識行動戦略をアプリケーションへ実装することで,多様な超高速ロボット技能を実証した.本年度の研究成果について,サブテーマごとに以下に示す.(A)高速知能ロボットの速度限界への挑戦A-1)ハンド/アーム:柔軟物制御の例としてロープをとりあげ,簡易モデルの提案と高速性を利用した操り手法を開発した.高速ハンドに関して,1kHzの高速視覚フィードバック性能を存分に発揮できるように,速度限界を目指した高応答性を有するモータの開発をおこない,従来のモータとの比較・検証実験をおこなった.ペグインホールの予備実験として,アームの手先に高速カメラを取り付けたビジュアルフィードバックの相対座標制御系を構築し,動的対象に対するトラッキング実験を実現した.A-2)高速多軸機構:下肢の制御に必要となる関節速度やパワーについて解析を行い,下肢メカニズムの設計をおこなった.試作機に関して運動性能の検証実験をおこない,基本的な動作の確認をおこなった.速度調整機構や転倒防止機能を搭載したトレッドミルなど周辺設備も並行して開発し,高速カメラを設置して実験環境をセットアップした.(B)高速に変動する実環境・対象のダイナミック把握B-1)高速3次元形状計測:高速なロボット制御のための高速3次元計測について研究を行った。特に本年度は広範囲な視野で物体を3次元トラッキングする手法、移動体に搭載された高速ビジョンの映像を用いた3次元運動推定、さらに高速ビジョンの小型化に向けて、基礎的な設計を行い、ロボット応用への展開を検討した.B-2)高速視線/焦点制御:ロボット応用において重要となる液体可変焦点レンズの大口径化と焦点距離計測機構について研究を行った.大口径化については液膜液構造の有効性を実験から確認した.焦点距離機構についてはその原理を考案し,基礎的な試作品を構築して有効性の検証を行った.本年度の研究成果をサブテーマごとに以下に示す.(A)高速知能ロボットの速度限界への挑戦A-1)ハンド/アーム:柔軟物の一例として糸のねじりをモデル化することで,ボタンスピナーのタスクを通して高速ハンドの軌道生成手法を提案し,シミュレーションによって有効性を確認した.高速性に加えて高精度な特性を有したハンドメカニズムを実現するために,新型アクチュエータの設計をおこなった.ペグインホールでは,環境側とアーム側の両方に高速ビジョンを設置した実験系を構築することで,大域ビジョンと局所ビジョンのハイブリッド相対座標制御系を設計し,フィードバック情報の切り替えに対して滑らかな動作生成を実現した.A-2)高速多軸機構:試作機の改造をおこなうと同時に,高速動作における下肢制御の安定性の検討や高速視覚フィードバックに基づく制御系を設計した.下肢運動の簡易実験に取り組み,高速視覚フィードバック制御の検証をおこなった.(B)高速に変動する実環境・対象のダイナミック把握B-1)高速3次元形状計測:本年度は、高速ビジョンシステムを様々な場所に設置できるように、モジュール化する研究を行った。具体的には、高速カメラと1枚の処理ボードのみで高速画像処理を実現するモジュールを開発した。本モジュールが、小型かつスタンドアロンで動作する利点とともに、動的に撮像制御を行うことが可能であることを検証した.B-2)高速視線/焦点制御:前年度に引き続き,ロボット応用において重要となる液体可変焦点レンズについて研究を行った.液体可変焦点レンズとして,前年度に有効性が確認されている液膜液構造に関して,焦点距離が無限大付近で光学性能が劣化するという問題を確認し,この問題を解決する構造として,予め均等に張力を加えた膜を使う構造を提案し,実験からその有効性を示した.本年度の研究成果をサブテーマごとに以下に示す.(A)高速知能ロボットの速度限界への挑戦(A-1)ハンド/アーム:ダイナミックマニピュレーションの一例として,変化球の投球動作を想定し,ハンドアームによってボールの回転数を制御する軌道生成法を提案した.実機に実装して010rpsの回転ボールの投球をおこない,有効性を確認した.またシミュレーション解析によって,回転数を増加する主要因は手首の加速度であり,回転数を最大化するには加速度を単純に大きくすればよいわけではなく,極値が存在することがわかった.(A-2)下肢:高速視覚フィードバックを主体とした簡易かつ直観的なバランス制御を実現し,通常の二足ロボットで使用されているZMP規範制御から脱却した新たな走行アルゴリズムを提案した.開発したシステムの検証タスクとして,世界トップクラスの高速走行を実現した.さらに空中転回を実機で実現し,開発システムの能力の高さを実証した.(B)高速に変動する実環境・対象のダイナミック把握(B-1)高速3次元形状計測:開発したスタンドアロン高速ビジョンシステムの基礎検証として,高速書籍電子化におけるページめくりの画像処理へ適用し,動的撮像制御の有効性を確認した.また,センシングシステムを今後ロボットへ融合することを考慮し,電源や省配線などハードウェアの改良をおこない,一体化モジュールとしての小型化と機能強化をおこなった.(B-2)高速視線/焦点制御:前年度に引き続き,ロボット応用において重要となる液体可変焦点レンズについて研究を行った.

ある種の液体は極めて高い分散を示し,色収差を生じてしまうことが判明したため,光学シミュレーションによって,高低の分散をもつ異なる液体の組を選択して色収差補正のための色消しダブレットを構築することで,より鮮明な画像が撮れることを確認した.本年度の研究成果をサブテーマごとに以下に示す.(A)高速知能ロボットの速度限界への挑戦(A-1)ハンド/アーム:高速3次元形状計測とロボット制御のシステム融合として,マスタスレーブシステムを開発した.高速プロジェクタを用いて人間の手に対してラインパターンを照射し,同期した高速ビジョンで手の表面から照射パターンを特徴量として認識することで,情報を高精度に取得する構造化光法を実装した.スレーブ側では高速触覚センサを搭載した高速多指ハンド制御を用いることで,落下物体のキャッチングタスクを実現した.(A-2)下肢:慣性モーメント変化を大きくするための股関節可動範囲の拡大や,回転運動を阻害しないケーブル引き回しのための中空関節軸の導入など,機構の改良を行った.また,高速走行の実験環境として,速度/加速度の制御レンジを拡大したトレッドミルを開発した.検証実験では,4.2km/hの高速走行をしながら従来よりも滞空時間を延長することを達成した.これにより,主要な転倒要因であった着地時の躓きを減少させることを実証した.(B)高速に変動する実環境・対象のダイナミック把握(B-1)高速3次元形状計測:本年度は,高速ビジョンの新たな認識対象として透明物体に関する研究を行った.具体的には,偏光を用いることで,高速に時間変化する輝度情報から透明物体の表面形状を瞬時に取得する手法を設計した.また,高速ビジョン及び偏光板を搭載した高速中空モータから成るシステムを開発し,手法を検証した.(B-2)高速視線/焦点制御:高速視線制御の高速知能ロボットへの融合として,人間の手の高速トラッキングに基づくじゃんけんロボットを開発し,ロボットへの有用性を示した.焦点制御装置の大口径可変焦点デバイスを開発して,液膜液式の仕組みの有効性を確認し,応答速度を向上するために,駆動装置とレンズ自体の共振周波数を検討した.本年度は,全体として融合システムの試作および評価と個別デバイスの改良を中心におこない,サブテーマごとの状況は当初の目標を上回るペースで進展している.(A)高速知能ロボットの速度限界への挑戦(A-1)ハンド/アーム:マスタスレーブシステムを一例として,人間の手に対する高速3次元形状計測によって高精度かつ遅延のない多指ハンドの遠隔動作を実現したことから,対象のダイナミック把握と高速ロボット制御の技術を融合する段階に到達した.また,ハンドには高速触覚センサも搭載していることから,マルチモーダルなセンサフィードバック手法の確立とアプリケーション応用に向けて進む段階に到達した.(A-2)下肢:人間のようにアクロバティックな脚運動を実現するために,ハードウェアの観点から最適な機構を検討して改良を施した.
地球電磁環境におけるVLF放射の役割

地震の短期予知では電磁気現象が最も有力な候補であることが近年示されている。色々な周波数での前兆現象のうち、歴史は浅いが、大変有望なものがULF放射である。本研究では地震ULF波に関する信頼出来るデータを蓄積し、その発生・伝搬桟構を解明することを目標としている。本年度の研究対象は(1)トーション磁力計の更なる改良と信号処理システムの開発及び(2)日本国内(伊豆、千葉)でのULF観測の継続とデータ収集である。先ず、国内の地震活動の高い伊豆、千葉地方には、距離510km離れた三点での微分型アレイが設置され、観測を続けている。伊豆の群発地震の際には地震の前兆と考えられるULF信号が検出されている。特に、我々が発見したZ/H(Z、Hは磁界の鉛直成分と水平成分)を用いると地磁気脈動と地震ULF波との分離が容易になることが判明した。更に、世界の多くの大きな地震(グァム、ビィアクなど)に対して同様の解析から前兆ULF波が検出されている。特に、フラクタル解析をはじめて駆使したが、この信号解析も震源でのself-organized criticalityを調べるのに極めて有用であることがわかった。更に、伊豆地方でのULF観測に基づいて前兆信号の場所を同定する方位測定も行いつつあり、近々その結果が出ることを期待している。地震の短期予知では電磁気現象が有力な候補であることが近年示されている。色々な周波数での前兆現象のうち,歴史は短いが,大変有望なものがULF放射である。本研究では地震ULF波に関する信頼出来るデータを蓄積し,その発生・伝搬機構を解明することを目標としている。本年度の研究対象は(1)トーション型磁力計の更なる改良と信号処理システムの開発及び(2)日本国内でのULF波の観測とデータ収集である。先ず,国内の地震活動の高い(a)伊豆地方と(b)千葉県地方にそれぞれ三点の観測点を設置し,微分型アレイによる観測を開始している。伊豆地方に設置後沼津においてマグニチュート4の地震が発生し,伊豆の磁力計に地震ULF波が顕著に受信された。特に,Z/G(Zは磁界の鉛直成分,Gは水平成分)>1という特長を示している。連続観測により信頼出来るデータを蓄積する。これらの観測と平行して,過去の大地震の際の磁界変化の調査も行った。1993年8月のグアム地震,インドネシア地震,九州地震のデータを用いている。従来の我々の統計解析に加えて,フラクタル解析も導入している。このフラクタル解析により,地震に伴ない発生するULF波の発生機構の解明にも寄与する事が期待される。色々な周波数での前兆現象のうち,歴史は浅いが,大変有望なものがVL放射である。本研究では地震VLF波に関する信頼出来るデータを蓄積し,その発生の伝搬機構を解明することを目標としている。本年度の研究対象は(1)トーション磁力計の更なる改良と信号処理システムの開発及び(2)日本国内(伊豆,千葉)でのVLF観測の継続とデータ収集である。先ず,国内の地震活動の高い伊豆,千葉地方には距離510km離れた三点での微分方アレイが設置され,観測を続けている。伊豆の群発地震の際には地震の前兆と考えられるVLF信号が検出されている。特に,我々が発見したZ/H(Z,Hは磁界の鉛直成分と水平成分)を用いると地磁気脈動と地震VLF波との分離が容易になることが判明した。更に,世界の多くの大きな地震(グアム,ビィアクなど)に対して同様の解析から前兆VLF波が検出されている。特に,フラクタル解析をはじめて駆使したが,この信号解析も震源でのself-organized criticalityを調べるのに極めて有用であることがわかった。更に,伊豆地方でのVLF観測に基づいて前兆信号の場所を同定する方位測定も行いつつあり,近々その結果が出ることを期待している。
ホウ素次元性ネットワーク構造をもつ希土類－金属－ホウ化物の局所結晶構造と相安定性

本研究課題では、通常の原子価のみでは説明出来ない複雑な原子配列から構成されるホウ素次元性ネットワーク構造をもつ希土類ー金属(主に遷移金属)ーホウ化物に現れる多様な構造変調に着目する。元素置換による局所的な原子配列のゆらぎ(構造不整、非整合変調構造、逆位相境界構造など)と、非化学量論性を伴う相安定性の相関について考察する。得られるホウ化物の相安定性についての知見をベースにして、相安定性と強い相関を持つ磁気・輸送・機械特性をコントロールするための結晶デザインの新しい指針を構築する。
SH3YL1によるトランスサイトーシスの分子機構解明

SH3YL1が関与する細胞内小胞輸送の実体を明らかにするため、GFPタグを付加したSH3YL1を用いて、アフリカミドリザル腎上皮由来COS-1細胞におけるライブイメージングを行った。その結果、SH3YL1はSYLFドメインの脂質結合部位を介し、細胞死の直前にミトコンドリアへ局在変化することが分かった。また、その局在変化とともに、ミトコンドリア膜電位が消失することを明らかにした。トランスサイトーシスは、上皮細胞から構成される管腔組織においてイムノグロブリンや消化酵素などのタンパク質を極性輸送する過程であり、個体の恒常性維持と免疫作用において必須の生命現象である。本研究では、イノシトールリン脂質結合タンパク質であるSH3YL1に着目し、PI3キナーゼを介したトランスサイトーシスの分子機構を明らかにすることを目的とし、以下の検討を行った。(2)トランスサイトーシスによるIgGの取り込み、排出機構におけるSH3YL1の関与:Caco-2細胞においてRNA干渉法によりSH3YL1を効率よくノックダウンできることを確認した。今後、SH3YL1をノックダウンした細胞とそうでない細胞を用いて、1IgGの細胞への取り込み、排出量の測定、2取り込まれたIgGとSH3YL1の細胞内局在をそれぞれ比較検討していく予定である。(3)SH3YL1の脂質結合部位の同定:当初計画には含まれていなかったが、SH3YL1の活性化機構を明らかにするため、脂質と結合できないSH3YL1の変異体の探索を行い、野生型に比べ脂質結合能が低い変異体が見つかった。SH3YL1が関与する細胞内小胞輸送の実体を明らかにするため、GFPタグを付加したSH3YL1を用いて、COS-1細胞におけるライブイメージングを行った結果、細胞死の直前に細胞質に分布していたSH3YL1が、膜小胞様のオルガネラに急速に移行する興味深い現象が観察された。そこで、この局在変化の分子機構を解明するために、以下の実験を行った。まず初めに、SH3YL1、⊿SYLF、⊿SH3、SYLF、SH3 - GFP、ミトコンドリアのマーカーとしてミトコンドリア外膜に局在することが知られるMAO(Monoamine Oxidase)- mCherryをCOS-1細胞に共発現させ、タイムラプス観察を行い細胞内のSH3YL1の局在変化を観察した。また、イノシトールリン脂質との結合能の低下がみられるSH3YL1の変異体であるSH3YL1(K14,15A)- GFPも同様に実験を行った。その結果、細胞死の直前、SH3YL1はミトコンドリアに移行することが明らかとなった。さらに、この局在変化はSYLFドメインの脂質結合部位を介していることが分かった。次にミトコンドリアミトコンドリアの主要なリン脂質として知られるカルジオリピンを含むリポソームを作製し、SH3YL1とカルジオリピンとの結合能を調べた。その結果、SH3YL1はカルジオリピンと結合することが明らかとなった。このことより、SH3YL1のミトコンドリアの移行はカルジオリピンを標的にしている可能性が示唆された。最後に、アポトーシスの初期過程として知られるミトコンドリアの膜電位の低下とSH3YL1のミトコンドリアの移行の前後関係を調べた。その結果、SH3YL1がミトコンドリアに移行した後、ミトコンドリアの膜電位の素早い消失が観察された。以上のことより、SH3YL1のミトコンドリア移行は何らかの細胞死メカニズムに関与することが示唆された。当初の研究計画の項目を遂行したが、IgGの細胞取り込み評価系の構築を次年度に繰り越したため。一方、計画にはなかったがSH3YL1の脂質結合部位の同定が思いのほか進み一定の成果を得た。27年度が最終年度であるため、記入しない。細胞生物学当初の予定通り研究を遂行していく。また、SH3YL1の脂質結合部位の同定が思いのほか進んだため、得られた変異体を基に、細胞内局在を調べていく予定である。
ダウン症と全前脳胞症に繋がる神経形成異常の発症メカニズムの解明

ダウン症はヒト21番染色体トリソミーの先天異常で、その発症機構は不明であり有効な治療法もない。私達はBiz/Zbtb14がBMPシグナルを抑制し、Wntシグナルを促進して後方神経を形成する事、さらにヒト21番染色体上のBiz associated protein (Bap)遺伝子がBiz/Zbtb14と協調的に働き神経誘導を促進する事を発見した。これらの遺伝子は全前脳胞症の原因遺伝子座にも位置し、胚発生期の神経形成を調節し病態に寄与する可能性が高い。本研究ではダウン症および全前脳胞症の発症メカニズムの解明を目的として神経形成におけるBapとBiz/Zbtb14の機能的な相互作用と生理機能を解析する。
小児Ⅰ型糖尿病を取り巻く重層的社会性－隠しながら〈普通〉に生きる人々の生存実践

採用3年目も、充実した研究成果を挙げた。とくに、研究テーマである小児I型糖尿病についての国内外での調査や研究会発表はもちろん、小児医療の領域における社会科学的貢献に努めたといえる。小児慢性疾患の当事者を対象とした領域において、専門家や関係者のみならず第三者らからの評価が得られたことは、極めて重要な経験であった。具体的に、研究対象として1小児I型糖尿病、2ダウン症や自閉症、3発達障害の3つで、発揮されている。これらに共通することは、第一に、子ども期発症であること、第二に、疾患を原因とする死亡率が極めて低いこと、第三に、日常生活を営んでゆくうえで独自のスキルを身体化させなければならないこと、の3つである。これらは、研究成果においても反映されており、毎月1回、医学・薬学関係の勉強会に講師として招かれた。教育学者や心理学者、教師や医師とのかかわりあいのなかでも社会学の研究者であることが広く周知されていた。なかでも、医学者や薬学者とのかかわりのなかで彼らが刺激を受けたのは、当事者の生のリアリティを単なる症状の変化として捉えなかった点である。さまざまな社会的要因や外部機制が当事者に影響を及ぼすことで、彼らの生もまた変化することを解明したことは医学者や薬学者にとって新鮮であったようである。海外での調査や研究会発表においてもこのことは当てはまる。たとえば、世界でもっともI型糖尿病者の多いフィンランド(日本の約37倍)のヘルシンキ大学のアヌ教授などは非常に関心を示しており、次年度以降も共に研究を継続したい旨申し出を受けている。研究代表者の強みのひとつは、自然科学の領域における研究者に対して、社会学の立場からインパクトを与えることができることである。いまひとつは、当事者の経験の語りを忍耐強く聞き取るという社会学の方法論を駆使した幅広い研究が継続できていることである。27年度が最終年度であるため、記入しない。採用1年目であるにもかかわらず、充実した研究成果を挙げた。とくに、研究テーマである小児I型糖尿病を直接扱った学会報告はもちろん、小児医療全般における社会科学的貢献に努めたといえる。なかでも、小児I型糖尿病同様、小児慢性疾患の当事者を対象とした領域において、専門家や関係者のみならず第三者らからの評価が得られたことは、今後、研究を遂行していくうえで極めて重要な変化であったと実感している。具体的には、1小児I型糖尿病、2ダウン症や自閉症、3発達障害の3つである。これらに共通することは、第一に、子ども期発症であること、第二に、疾患を原因とする死亡率が極めて低いこと、そのため、第三に、成長することは日常生活を営んでゆくための独自のスキルを身体化させていく過程、の3つである。小児I型糖尿病にくわえて、ダウン症や自閉症といつた他の慢性疾患を患っている当事者と接することができたのは、病いの経験の語りを聞き取る際に大きく作用した。研究成果においてもこれらは反映されている。国外での口頭発表として、韓国での発表が挙げられる。報告内容は、ダウン症や発達障害の当事者の高等部教育以降のライフストーリーを粘り強く聴き取ることにくわえ、日本との制度比較をおこなった。具体的には、2007年が日本と韓国とでともに特別支援教育のあり方をめぐって法改正がなされた年であることに着眼した。そのうえで、その後の制度改変や当事者の営みを比較した。韓国での報告を契機に、教育学の研究者との共同研究が立ち上がったことも今年度の収穫といえる。これまでも、小児I型糖尿病というテーマから、医療者や医学関係者との議論には恵まれていたが、これに教育学系の研究者との関係性ができたことで、学際的な小児医療研究へ近づけたのではないかと考えている。採用2年目も、充実した研究成果を挙げた。とくに、研究テーマである小児I型糖尿病を直接扱った学会報告(査読あり)はもちろん、医療全般にわたる社会学的貢献に努めたといえる。昨年度同様、小児慢性疾患の当事者を対象とした領域において、専門家や関係者のみならず第三者らからの評価が得られている。また今年度は、方法論的にも社会学に貢献できたといえる。その最大は、教育学者や医学者、教師や医師とのかかわりあいのなかでも社会学の研究者であることが広く周知された点にある。実際、医学部(内分泌代謝・糖尿病内科学)の共同研究者としてチーム医療に加わることができたことや、教育学者主体の学会や研究会でも同様の実績が得られたことである。韓国での報告を契機に、教育学の研究者との共同研究が立ち上がり継続できたことは昨年同様の収穫といえる。これまでも、小児I型糖尿病というテーマから、医療者や医学関係者との議論には恵まれていたが、今年度は教育学系の研究者との関係性がより良い方向へ展開したことを契機に、社会学の方法論が広くアピールできたと考える。社会学の方法論がうまく機能した研究成果として、(1)『平和文化研究』への投稿論文が挙げられる。

この論文は、小林多寿子〈一橋大学〉のライフコース論、経験社会学の手法をベースに構成した。(2)さらに、フィンランドの糖尿病者のQOLの事例分析をおこなった報告(Septenber2014)も今年度の実績として挙げられる。採用3年目も、充実した研究成果を挙げた。とくに、研究テーマである小児I型糖尿病についての国内外での調査や研究会発表はもちろん、小児医療の領域における社会科学的貢献に努めたといえる。小児慢性疾患の当事者を対象とした領域において、専門家や関係者のみならず第三者らからの評価が得られたことは、極めて重要な経験であった。具体的に、研究対象として1小児I型糖尿病、2ダウン症や自閉症、3発達障害の3つで、発揮されている。これらに共通することは、第一に、子ども期発症であること、第二に、疾患を原因とする死亡率が極めて低いこと、第三に、日常生活を営んでゆくうえで独自のスキルを身体化させなければならないこと、の3つである。これらは、研究成果においても反映されており、毎月1回、医学・薬学関係の勉強会に講師として招かれた。教育学者や心理学者、教師や医師とのかかわりあいのなかでも社会学の研究者であることが広く周知されていた。なかでも、医学者や薬学者とのかかわりのなかで彼らが刺激を受けたのは、当事者の生のリアリティを単なる症状の変化として捉えなかった点である。さまざまな社会的要因や外部機制が当事者に影響を及ぼすことで、彼らの生もまた変化することを解明したことは医学者や薬学者にとって新鮮であったようである。海外での調査や研究会発表においてもこのことは当てはまる。たとえば、世界でもっともI型糖尿病者の多いフィンランド(日本の約37倍)のヘルシンキ大学のアヌ教授などは非常に関心を示しており、次年度以降も共に研究を継続したい旨申し出を受けている。研究代表者の強みのひとつは、自然科学の領域における研究者に対して、社会学の立場からインパクトを与えることができることである。いまひとつは、当事者の経験の語りを忍耐強く聞き取るという社会学の方法論を駆使した幅広い研究が継続できていることである。研究課題においても、関連領域においても、優れた研究成果である。査読論文1、査読なし論文3、国際会議での報告1、など成果は具体的な数字として示される。また、昨年から継続している各委員としての実績も豊富である。昨年度との比較において、今年度は医学部での研究報告、共同研究が挙げられる。なかでも、内分泌代謝学や小児科学の領域において顕著である。とりわけ、ヘルシンキ大学(フィンランド)での実態調査を基礎に構成された八ツ賀秀一との研究報告は重要である。くわえて、筑波大学医学群内分泌代謝・糖尿病学教室の共同研究者として、ひろく社会学の知見をアピールできたことも重要である。グローバルな視点にたった研究実績である。執筆論文においては、経験社会学の立場から、廣松渉(哲学者・東大名誉教授)と同窓生を対象としたライフストーリー研究が挙げられる。以上のことから、上記の評価である。27年度が最終年度であるため、記入しない。引き続き、研究業績を蓄積するをともに、これまでの研究を取りまとめてゆく。今年度の上半期で、報告書としての体裁をととのえ、12月を目途に製本する。
特異体質性副作用誘発特性を予測するインシリコ手法の構築

本研究では、HLAタンパク質と薬物分子の相互作用を予測するためのドッキングシミュレーション手法の構築を目指し、過去に報告されているcarbamazepine分子とHLA-B*15:02の相互作用部位の同定検討からスタートしたが、過去に報告されているHLAタンパク質表面へのcarbamazepine分子の結合は再現性が無く、相互作用しない可能性が高いと考えられた。また、対応するT細胞受容体に対しての相互作用も検出されなかった。carbamazepine分子とHLAタンパク質の相互作用には、提示されている抗原ペプチドの配列特異性が存在する可能性が示唆され、今後ペプチド配列の特定が必須である。特異体質性薬物副作用は、重篤な症状を呈するケースが多く含まれ、新規上市された医薬品の撤退に繋がる例が多いにも関わらず、患者の副作用発症リスク、および化合物の副作用誘発リスクを予測評価する手法は確立されておらず、重要性が高い未解決課題と言える。近年、特異体質性副作用と患者HLA遺伝子型の相関が数多く報告され、薬物分子が特定遺伝子型のHLAタンパク質に結合し、提示されるペプチドレパートリーに異常が生じることで、免疫応答が刺激されて発症に繋がると考えられている。本研究では、化合物の分子構造と各遺伝子型のHLAタンパク質立体構造を基に、ドッキングシミュレーションによって相互作用を高精度に予測する、in silicoスクリーニング手法の構築を目指している。初年度である平成28年度は、HLA-B*15:02とcarbamazepineなど、特異体質性皮膚障害との強い関連性が報告されている組み合わせを中心に解析を進めた。過去の報告(Illing PT et al, Nature, 2012)ではsupplemental informationとして、carbamazepine分子が抗原提示溝内部において、Fポケットとは異なる部位に相互作用する可能性が指摘されているが、当研究室で同じ条件を用いて検証を行なったところ、HLAタンパク質に提示される抗原ペプチドレパートリーは、carbamazepine暴露の有無によって影響されず、またHLA組換えタンパク質抗原提示溝内部へのcarbamazepine分子の結合も検出されなかった。さらに、他の薬物分子とHLA遺伝子型の組み合わせに関して、同様にスクリーニングを行なったが、これまでに見出しているabacavir及びnevirapine以外のケースでは、HLA抗原提示溝内部への薬物分子の結合は見出されなかった。研究開始当初に想定していた、HLA抗原提示溝内部に対して薬物分子が相互作用するケースは多くないことが明らかとなったため、HLAタンパク質の表面に直接薬物分子が結合する可能性を想定し、これを直接的に表面プラスモン共鳴手法を用いて検出する手法を構築して検証を進めるように計画を変更して進めており、最終的な目標達成への道筋には大きな影響はないと考える。近年、特異体質性副作用と患者HLA遺伝子型の相関が数多く報告され、薬物分子が特定遺伝子型のHLAタンパク質に結合し、提示されるペプチドレパートリーに異常が生じることで、免疫応答が刺激されて発症に繋がるメカニズムが提唱されている。そのため本研究では、HLAタンパク質と化合物が直接的に相互作用する可能性をより広く検証し、化合物の分子構造と各遺伝子型のHLAタンパク質立体構造を基に、相互作用を予測する手法を構築することを目標として検討を行った。前年度の検討により、abacavir-B*57:01およびnevirapine-B*35:05の組み合わせのみで、抗原結合部位のFポケット周辺に化合物の結合が生じることが明らかになった一方で、それ以外の組み合わせに関しては、HLAタンパク質自体と薬物分子の相互作用は認められないことが明らかになった。そのため、平成29年度は、HLAを認識するT細胞受容体側に薬物分子が相互作用する可能性に関しても検証を進めた。HLA-薬物の組み合わせを認識して応答するT細胞受容体のアミノ酸配列が、3種類の薬物-HLAの組み合わせに関して報告されている。しかしながら、これらのT細胞受容体と薬物分子の直接的な相互作用も検出されなかった。一連の結果を踏まえると、特定のアミノ酸配列の抗原ペプチドを提示しているHLA分子のみが、薬物分子と相互作用し、この特定の複合体が特定のT細胞受容体によって認識される、という分子機構を想定する必要があることが明らかとなった。現在、薬物分子の相互作用を決定づける抗原ペプチドの特定作業を進めている。前年度の検討により、薬物分子がHLAタンパク質の抗原提示溝内部ではなく、表面に結合するケースの方が一般的であると考えられた。この場合、固相化したHLAタンパク質への相互作用を表面プラスモン共鳴手法によって直接検出することが可能である。そのため、異なる遺伝子型のHLAタンパク質と比較する、さらにHLAタンパク質表面のアミノ酸残基に点変異を導入したHLAタンパク質と比較するなどの手法で、薬物分子の相互作用部位を特定することができると考えられる。

本研究では、様々な薬物と特異体質性副作用の組み合わせに関して解析するために、20種類以上の遺伝子型に関してHLA組換えタンパク質の発現系を構築している。そこで、まずこれらのHLAタンパク質をセンサーチップ上に固相化し、各種の薬物分子との相互作用を、臨床における相関関係が知られていない組み合わせも含めて網羅的に測定する。この結果を踏まえ、各薬物分子がHLAタンパク質の表面で、どのような位置に結合する可能性が考えられるかを、粗く絞った上で、想定される部位周辺のアミノ酸残基に点変異を導入した変異体を作成し、より詳細に相互作用するアミノ酸残基の位置を特定する。さらに得られた結果を用い、ドッキングシミュレーション手法の構築へと進む。ドッキングシミュレーションに関しては、既にHLA-B*35:05とnevirapine分子に関して、構築を進めており、相互作用部位の位置情報が得られれば、他の薬物分子に関しても検討を進めることが可能である。医療薬学研究開始当初に想定されていた、HLA抗原提示溝内部に薬物分子が結合するケースは少なく、そのためnanoLC-MSを用いたペプチドレパートリーの解析を大規模に行う必要がなくなったため。上記の発見を受け、現在は表面プラスモン共鳴手法を用いた薬物分子の直接結合の検出系を構築しており、本年度に多数のHLA遺伝子型に関して、直接的な相互作用を検出するための検討を実施する計画に変更しており、この費用として使用する。
ヒトメラノーマの脳転移に特徴的な分子群の同定とその機能解析

ヒト悪性黒色腫(メラノーマ)の臨床では、「脳」「肝臓」「肺」「リンパ節」への臓器転移がしばしば観察される。しかしながらこのようなメラノーマの臓器選択的な転移能の獲得について不明な点が多い。とりわけ脳転移研究は、「脳」に転移する細胞株を実験的に作ることが困難であったため、脳転移を引き起こす分子群についての解明は困難を極めていた。ルシフェラーゼ発光を起点としたマウス生体内イメージング技法と高周波型超音波画像解析の組み合わせにより、重症免疫不全(SCID)マウスへの左心室腔内への正確な細胞接種方法を確立し、脳に親和性を持っヒトがん細胞株の樹立をした(SK-MEL-28-Br2、MeWo-Br2)。これら高脳転移メラノーマ細胞株は、1)細胞接種後30minから24hr以内のイメージング解析では脳への有意な親和性は観察されなかったが、15日以降に顕著な転移性増殖が認められること、2)親株との比較においてinvitroで再構築されたラット血液脳関門(BBB)を効率よく浸潤透過しうることが判明した。さらに、アジレント社製マイクロアレイ法による遺伝子発現の解析を進めた結果、高脳転移メラノーマ細胞株で2倍以上高い遺伝子413個の中に、TGF-beta受容体2、LMO7、PDE4Dなどの上皮問葉転換(EMT)にかかわる遺伝子の発現が高いことが判った。ルシフェラーゼ発光を起点としたマウス生体内イメージング技法と高周波型超音波画像解析の組み合わせにより、重症免疫不全(SCID)マウスへの左心室腔内への正確な細胞接種が可能になり、脳に親和性を持つヒトがん細胞株が同定できる。本研究では、上記の技術を利用し、高脳転移メラノーマ細胞株を分離することに成功した(SK-MEL-28-Br2、MeWo-Br2)。さらに脳転移特性をもつ乳がん細胞株MDA-MB-231-Br2細胞を樹立した。SCIDマウスにおける生体内イメージングにより、これら細胞特性の確認試験を実施した。脳への転移能の低い細胞株としてSK-MEL-2とMM-RU細胞を対照に、それらにおける遺伝子発現の解析をアジレント社製マイクロアレイ法にて実施した。これらメラノーマと乳がんに共通して発現が2倍以上高い遺伝子413個、逆に発現が2倍以上減弱している遺伝子424個を同定した。1)乳腺細胞と色素細胞における特性の違い、2)メラノーマで明らかにされているシグナル伝達経路の異常、RT-PCR法による遺伝子発現による実質的な違いなどに配慮し、これらの候補遺伝子からの更なる絞り込み検索を行ないたい。ルシフェラーゼ発光を起点としたマウス生体内イメージング技法と高周波型超音波画像解析の組み合わせにより、重症免疫不全(SCID)マウスへの左心室腔内への正確な細胞接種が可能になり、脳に親和性を持つヒトがん細胞株の樹立を試みた。これまでに、高脳転移メラノーマ細胞株を分離することができた(SK-MEL-28-Br2、MeWo-Br2)。

これら高脳転移メラノーマ細胞株は、1)細胞接種後30minから24hr以内のイメージング解析では脳への有意な親和性は観察されなかったが、15日以降に顕著な転移性増殖が認められること、2)親株との比較においてin vitroで再構築されたラット血液脳関門(BBB)を効率よく浸潤透過しうることが判明した。さらに、アジレント社製マイクロアレイ法による遺伝子発現の解析を進めた結果、高脳転移メラノーマ細胞株で2倍以上高い遺伝子413個の中に、TGF-beta受容体2、LMO7、PDE4Dなどの上皮間葉転換(EMT)にかかわる遺伝子の発現が高いことが判った。これらの結果から、少なくともメラノーマの脳転移には細胞のEMT化が関与していることが示唆された。B16-FOメラノーマ細胞を用いた同系移植による動物接種実験では、B16-FOメラノーマ細胞は明らかな脳親和性を示さなかったため、上記の候補遺伝子を強制発現させた同系移植モデルによる絞り込み等を行なう必要があると考えられた。