hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
抑うつ・不登校・ひきこもりに対する家族及びコミュニティー支援のあり方に関する研究

本研究の目的は、抑うつ、不登校、ひきこもりといった心理的不適応に対して、家族療法やシステムズアプローチとして知られる生態学的視点からの理解と支援のあり方を検討することであった。まず、抑うつの生態学モデルであるCoyne(1976b)による"抑うつの相互作用モデル"の検討を行った。さらに、抑うつやひきこもりとの関連が指摘される不登校に関するアセスメント作成し、他の状態像に関する諸変数との関連について検討した。さらに、上記の結果および事例分析の結果より、生態学的視点に基づく不登校支援モデルを作成した。本研究では、抑うつ、不登校、ひきこもりといった心理的不適応に対して、家族療法やシステムズアプローチあるいはブリーフセラピーとして知られている生態学的視点からの理解と支援のあり方を検討することを目的とした。平成21年度は、手始めに、抑うつの生態学モデルであるCoyne(1976b)による"抑うつの相互作用モデル"の検討を行うことを目的とした。今年度は、文献検討を行い、必ずしも結果が一貫しているとは言い難い先行研究の問題点等を検討し、今後より精緻な実験的検討を行うために、大学生を対象として、抑うつの程度と重要な他者の選好との関連に関する予備調査を行った。その結果、抑うつ得点が高い高抑うつ者は、低抑うつ者に比べ、重要な他者として家族を選好し、一方低抑うつ者は、高抑うつ者に比べ、重要な他者として友人や恋人を選好する傾向がみられた。本結果は、高抑うつ者は低抑うつ者に比べ、社会との関わりの希薄で、相対的に家族との関わり深いことが反映されたものと考えられる。加えて、従来大学生を対象とした抑うつの相互作用モデルの検討において、重要な他者の関係性として主に友人やパートナーが使用されてきたが、高抑うつ者-友人・パートナー関係と低抑うつ者-友人・パートナー関係ではそもそも意味合いが異なっており、こうした要因が先行研究の結果に影響している可能性が示唆された。平成22年度は、Coyne(1976b)による"抑うつの相互作用モデル"における重要な他者による拒絶仮説の検討を行うことを目的とし、持続が見込まれる関係にある同性の大学生ペアのコミュニケーション場面に関する実験的検討を行った。その結果、会話場面において、高抑うつ者のパートナーは、低抑うつ者のパートナーに比べ、反応を示すうなずきを伴う反応を示す言語回数が有意に低く、また反応を示すうなずき回数も低い傾向がみられた。本結果は、高抑うつ者は、低抑うつ者に比べ、受容や共感の指標となる反応を示すうなずきを伴う反応を示す言語や、反応を示すうなづき回数が低いことを示しており、「抑うつ者は重要な他者から拒絶される」とするCoyneモデルの拒絶仮説を支持するものである。今後、ターゲット側のコミュニケーションの要因も絡めて分析を行う必要があろう。本年度は、不登校児童生徒の再登校においてリソースとなる家族及び学校システムを検討するため、再登校レディネス尺度の作成を試みた。0その結果、「家族内接触因子(6項目)」、「非学習・水平関係接触因子(5項目)」、「学習・垂直関係接触因子(6項目)」の3因子が抽出された。さらに、これらの因子のうち、「非学習・水平関係接触」因子と「学習・垂直関係接触」因子は、夜間登校や別室登校といった教室外登校得点と中程度の相関を示していた。一方、「家族内接触」因子は、教室外登校との関連はみられないものの、「学習・垂直関係接触」との関連がうかがわれた。また不登校のタイプのうち、"よい子の息切れ"タイプと思われるグループでは、不定愁訴を訴える傾向が見られやすいこと、さらに上記3因子のうち、"家族内接触"にとどまりやすく、「教室外登校」と関連する「非学習・水平関係接触」や、「学習・垂直関係接触」には至りにくい可能性が示唆された。今後、データの数を増やした検討を行うと共に、様々なタイプの不登校との関連を検討することが望まれる。本年度は、まず再登校レディネス尺度を含めた不登校に関する諸変数間の影響・関連について検討した。再登校レディネス尺度の下位尺度(「家族内接触」「学習・垂直関係接触」「非学習・水平関係接触」)を説明変数、「再登校得点(教室内・教室外含む)」を目的変数とする重回帰分析を行ったところ、「教室外登校」得点に対して、「非学習・水平関係接触(.63)」および「学習・垂直関係接触(.28)」からの影響がみられ、「家族内接触因子」からの影響はみられなかった(R二乗=.54)。一方、家族内接触因子得点は、不定愁訴得点との間に弱い負の相関がみられた。この他、家族内接触に関する検討では、不登校開始年齢が低いほど「家族内接触因子」得点が高い傾向が示された。

また不定愁訴に関して、ひきこもり状態を呈した不登校児童生徒の不定愁訴得点は、そうでない不登校児童生徒に比べて高く、また過剰適応傾向が強い不登校児童生徒ほど、不定愁訴得点が高いといった結果が示された。上記の結果および事例より、再登校支援モデルを作成した。本モデルは、自宅内における家族との接触、外出、学習、友人との接触、教員との接触といった観点から、不登校の段階を7つの段階に分類し、各段階において適切と思われる支援の具体例を示したものである。さらに、モデルに基づき、教員によるチェックリスト形式の再登校支援アセスメントシートも開発した。今後、本モデル、およびアセスメントシートを活用した不登校支援が望まれる。おおむね順調に進んでいるが、データの数を増やす必要がある。24年度が最終年度であるため、記入しない。不登校、ひきこもりの方々への援助職についている方を調査対象として、さらにデータを収集する。研究計画の変更、遂行上の問題点は特にないものと思われる。
性差の観点から見た薬物依存症の社会精神医学的研究

成人男性における妥当性が確立された診断基準といえども、女性群にまったく同様に適用するにあたっては慎重さが求められる。また依存症者に特異的な所見が男女同列に扱えるかどうかも、今回の検討課題の一つである。本研究では様々な対象手段で、性差の観点からの特徴を究明し、合わせて先行研究も参照しつつ、はたして女性の依存症者にもっともふさわしい治療システムはいかにあるべきか、今後の検討課題を整理した。女性の薬物依存症に特化した、適切な診断評価スケールの標準化を企図して本研究を開始している。平成20年度は、依存症質問紙開発の研究として、最も汎用されているDSM-IVの診断基準が、女性の薬物依存症者でどの程度の妥当性を有するか、半構造化面接を用いて検証した。その結果、(1)薬物の薬理効果、(2)薬物を減らそうとする行動、(3)薬物使用の結果の精神症状の3つの問題領域で、女性例での特質を抽出することが出来た。加えて研究課題の遂行で入手した海外で汎用される。加えて平成20年度は日常臨床で女性薬物依存症者の治療経験が豊富な精神科医や嗜癖問題専門のカウンセラーと合同討議を行い、「性差」に特化したリスクファクターや、問題領域の設定を行い、評価尺度を試作した。今後はフィールドトライアルを行って、信頼性妥当性をチェックする期間として位置づける。特に「身体合併症」「精神科症状」「薬物・アルコール使用歴」「非行・犯罪歴」「家族・人間関係」「就労・雇用状態」「学校適応」などの各領域を評価対象とする。上記の計画に沿って、薬物依存症の重症度にとどまらず、非行傾向や家族問題など、幅広い診断評価スケールについて、総合的な評価質問紙を完成させる。平成21年度は、臨床的に最も汎用されているDSM-IVの診断基準を改訂し、女性の薬物依存症者の診断に信頼性と妥当性を有する質問紙を標準化し開発した。その過程では平成21年度にも引き続き日常臨床で女性薬物依存症者の治療経験が豊富な精神科医や嗜癖問題専門のカウンセラーと合同討議を行い、「性差」に特化したリスクファクターや、問題領域の設定を行い、評価尺度に反映させた。その結果、(1)薬物乱用から依存へと至る経過で、仲間集団からの影響を受けやすい。(2)男性に比べて家族背景や配偶者との人間関係領域でストレスに曝されやすく、環境要因が依存重症度に影響を与えている。(3)薬物使用の結果の中毒性精神症状と、薬物使用に先行する抑うつ症状、トラウマ症状とが併存している。以上3点の女性例での特質を抽出することが出来た。以上、研究経過の2年目で予定通り診断面接の質問紙を完成できたので、平成22年度においては臨床群、非行(少女)群、社会福祉施設群等々、多面的な臨床フィールドでデータの蓄積を行い、海外の研究成果を参照しつつ、日本の女性薬物依存者の特質を明らかにする。平成22年度は、臨床的に最も汎用されているDSM-IVの診断基準を改訂し、女性の薬物依存症者の診断に信頼性と妥当性を有する質問紙を標準化し開発した。その過程では平成22年度にも引き続き日常臨床で女性薬物依存症者の治療経験が豊富な精神科医や嗜癖問題専門のカウンセラーと合同討議を行い、「性差」に特化したリスクファクターや、問題領域の設定を行い、評価尺度に反映させた。その結果、(1)薬物乱用から依存へと至る経過で、主として家族環境からの影響が大きいこと。(2)男性に比べて家族背景や配偶者との人間関係領域でストレスに曝されやすく、回復過程にも影響を与えうること。以上、研究経過の3年目で予定通り診断面接の質問紙を完成し、は臨床群、非行(少女)群、社会福祉施設群等々、多面的な臨床フィールドでデータの解析し、海外の研究成果を参照しつつ、日本の女性薬物依存者の特質を明らかにした。
最先端超伝導検出器と高速変調で迫るインフレーション宇宙論の観測的解明

本年度はGroundBIRD望遠鏡の運用開始に向けた開発や試験を主に行った。以下、具体的な内容について項目に分けて記述する。【1.望遠鏡の光学試験】望遠鏡の回転架台が完成したため、実際にそれを用いて望遠鏡の光学試験を行った。焦点面にオランダ宇宙研究所(SRON)にて作成された超伝導検出器を設置し、それを用いて、水銀灯を用いたビーム測定や液体窒素を用いた光学結合測定を行った。これらの測定によって望遠鏡の性能を確認したのち、実際の観測地であるカナリア諸島への輸送を開始した。【2.仰角測定用エンコーダの読み出し回路作成】望遠鏡架台が完成したため、その傾きを知るための仰角エンコーダの読み出し回路開発に着手した。架台はインクリメンタル型エンコーダを据え付けることができるように設計されているが、その読み出し機構に関しては用意されていなかった。また、市販の読み出し回路では下記のシンクロ機能を実装することが難しいため、回路を自作することにした。【3.望遠鏡上下の同期回路】GroundBIRD望遠鏡の上部は回転し、下部は地面に対して静止している。検出器のデータ取得回路と上述の仰角エンコーダ回路は上部に据え付けられて望遠鏡と一緒に回転し、下部には方位角の方向を記録するエンコーダ回路が置かれている。そのため、上部と下部を同期させる仕組みを開発した。望遠鏡上部の電子機器は水銀を用いた回転継手によって電力供給しているが、その継手を利用して下部から上部にパルスを送ることで、同期を実現することにした。【4.現地での準備】2018年11月より、望遠鏡設置予定のスペイン領テネリフェ島にあるカナリア天体物理研究所に滞在し、日本から送られてくる望遠鏡の受け入れ準備を行った。また、現地研究者と協力して、天体を用いた望遠鏡のキャリブレーションについて検討を進めた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、宇宙初期の謎に迫るための望遠鏡開発とそれを用いた観測を行うものである。宇宙初期に加速的膨張があったとするインフレーション理論は、現行の宇宙モデルに残された謎を解き明かすが、実験的には未だ証明されていない。その加速膨張の痕跡を、原始宇宙の残光・宇宙マイクロ波背景放射(CMB)の偏光パターンに見出そうとするのが、本研究で開発するGroundBIRD望遠鏡である。本研究の内容は、1CMB偏光望遠鏡GroundBIRDの開発、及び2GroundBIRDを用いた実際の観測、の二つに分けることができる。開発要素は複数あり、その中でも超伝導検出器MKID運用技術の確立は、非常に挑戦的な課題となっている。MKID (Microwave Kinetic Inductance Detector)は、未だ萌芽期の技術でありながら大きな期待を集めている。MKIDは複数の素子を同時に読み出すことが容易であり、それが多素子化を目指すイメージングや、統計数が重要となる分野に注目を浴びている。CMB望遠鏡はなるべく多くの光をいちどきに測る性能が感度の決め手になるため、このMKIDとの親和性が高い。本年度の研究では、このMKIDを多重読み出しする技術の開発を行った。特に高速・高精度・高安定性を全て満たすデータ取得システムは一つの達成である。また、そのデータ取得を直感的に行えるよう、GUIを用いたソフトウェア開発にも進展があった。こうした日本での開発とともに、この分野において先進的な経験を有しているオランダへと出張を行い、発展的な技術の習得を行なった。また、2の点に関して、望遠鏡を設置する予定のカナリア諸島に実際に赴いて現地調査を行い、次年度以降に望遠鏡を実際に設置するための準備を進めた。カナリア天体物理研究所の所長及び担当の研究者との打ち合わせとともに、望遠鏡のデータ転送に関する実測を行った。多素子のMKIDを読み出すためのデータ取得システム開発に成功した。特に、本研究で開発された高速・高精度・高安定性を全て満たす読み出し系は、CMB望遠鏡GroundBIRDで利用できるのはもちろんのこと、将来のMKIDを用いる実験にも幅広い応用が考えられる。今後この結果の論文・国際会議での発表を予定している。また、カナリア諸島での調査を行い、データ転送の方式を決定することができた。その加速膨張の痕跡を、原始宇宙の残光・宇宙マイクロ波背景放射に見出そうとするのが、本研究で開発するGroundBIRD望遠鏡である。GroundBIRD望遠鏡は、高頻度の較正で感度を引き出すための高速回転システムを採用している。また、光の量子雑音よりもノイズを低く抑える超伝導共振器を焦点面検出器として用いる。毎分20回転もの高速回転と超伝導検出器とのコンビネーションはこれまでに前例のない試みである。本年度は、高速回転と超伝導検出器運用の両立について研究開発を行った。まず、回転架台を完成させ、望遠鏡を高速回転させた状態で焦点面の温度を低温に保てることを確認した。また、その状態で望遠鏡に搭載した超伝導素子を読みだし、ノイズ測定を行った。また、実際に望遠鏡を運用するに先立ち、各所の温度をモニターし続けることが必要となる。そのためにWebブラウザからアクセスできる温度計のインタフェースを作成した。

また、超伝導素子を読み出すソフトウェアを刷新し、簡便に素子の試験ができるようになった。年度の後半には2ヶ月間の海外出張を行った。デルフト工科大学およびオランダ宇宙研究所のDESHIMAプロジェクトは本研究と同種の素子を使用する分光器を開発し、2017年の秋にチリでの初観測を行った。オランダへの出張ではDESHIMAを率いるEndo氏らの指導のもとでデータ解析に携わり、超伝導検出器を運用し科学的成果を出すまでのプロセスについて知見を得た。また、この期間中にスペイン領カナリア諸島にあるテネリフェ島テイデ天文台も訪れ、データ転送のボトルネックを突き止めた。回転しながらの超伝導検出器の読み出しについて研究開発が進展した。GroundBIRD望遠鏡の最大の特徴は毎分20回転にも及ぶ高速回転変調であり、今年度の成果はそれを実現するための大きな布石となった。観測地であるテイデ天文台でのネットワークの調査も進んだ。高速回転するGroundBIRDは、必然的にデータのサンプリングレートを高く保たねばならず、データ量も多くなる。そのため、回線の速度が問題となるが、現状では天文台のGroundBIRD設置予定場所のすぐ付近の装置が転送スピードを律速していることが判明した。これを改善するために、カナリア天体物理研究所のエンジニアと相談し、高速の装置へと換装してもらう予定である。また、すでに初観測を終えたDESHIMAグループのデータ処理について知見を得、GroundBIRDの観測開始をスムーズに行うための準備が整った。本年度はGroundBIRD望遠鏡の運用開始に向けた開発や試験を主に行った。以下、具体的な内容について項目に分けて記述する。【1.望遠鏡の光学試験】望遠鏡の回転架台が完成したため、実際にそれを用いて望遠鏡の光学試験を行った。焦点面にオランダ宇宙研究所(SRON)にて作成された超伝導検出器を設置し、それを用いて、水銀灯を用いたビーム測定や液体窒素を用いた光学結合測定を行った。これらの測定によって望遠鏡の性能を確認したのち、実際の観測地であるカナリア諸島への輸送を開始した。【2.仰角測定用エンコーダの読み出し回路作成】望遠鏡架台が完成したため、その傾きを知るための仰角エンコーダの読み出し回路開発に着手した。架台はインクリメンタル型エンコーダを据え付けることができるように設計されているが、その読み出し機構に関しては用意されていなかった。また、市販の読み出し回路では下記のシンクロ機能を実装することが難しいため、回路を自作することにした。【3.望遠鏡上下の同期回路】GroundBIRD望遠鏡の上部は回転し、下部は地面に対して静止している。検出器のデータ取得回路と上述の仰角エンコーダ回路は上部に据え付けられて望遠鏡と一緒に回転し、下部には方位角の方向を記録するエンコーダ回路が置かれている。そのため、上部と下部を同期させる仕組みを開発した。望遠鏡上部の電子機器は水銀を用いた回転継手によって電力供給しているが、その継手を利用して下部から上部にパルスを送ることで、同期を実現することにした。
軌道電子遷移による原子核励起メカニズムの解明とその応用

軌道電子遷移による原子核励起(NEET)のメカニズムと応用の可能性を明らかにすることを目的に、シリコン・アバランシェダイオード(Si-AD)アレイ電子検出器と不感領域のない時間分光法により、NEET測定用時間分光装置の検出効率を向上させ、^<197>Auについて金K吸収端周辺エネルギーでNEET確率を精密に測定、さらに^<193>IrのNEET微細構造も観測した。これらにより入射X線エネルギーに依存した核励起事象を説明するNEETモデルを検証できた。(1)シリコン・アバランシェダイオード(Si-AD)アレイ改良およびMSM素子による検出器高速化と不感時間領域のない時間分光測定の試み:A)浜松ホトニクス(株)にSi-ADアレイ素子を特注し、ピクセルサイズを1/2:^H6×^V1mmから^H3×^V1mmとして静電容量を下げ、垂直方向にピッチ:1.1mmで2/3/2、計7個を配置、アレイ全体の立体角は拡大した。KEK・PFのビームラインBL-14Aにて、69.5keVのX線ビームによってOs粉末(金属)から放出されるL光電子(L-内部転換電子のエネルギー分布を模擬)を使ってNEET実験に適した作動条件を確認した。B)MSM(metal-semiconductor-metal)素子の高速電子線検出器としての可能性を試した。Si-ADと検出効率、時間領域などについて比較した結果、数10keVの一個の電子線によるサブナノ秒幅高速パルスを得ることには成功したが、システムの増幅度や信号/雑音比で制限され、検出効率はSi-ADの数10分の1以下となった。(2)Os-189のNEET観測実験による時間分光システム性能の検証:オスミウム189(励起準位:69.54keV,半減期:1.6ns)を試料(Os-189濃縮度80%)として(1)のSi-ADによるNEET観測を試みた。SPring-8ビームラインBL09XUにて実験を実施、バンチ間隔23ns以上の運転モードを利用し、試料表面から放出される核共鳴散乱電子線(主にL-内部転換電子)の時間スペクトル測定を行った。また入射ビーム強度を測定しながらK吸収端エネルギー(73.86keV)を含む、72.4keVから74.1keVのエネルギー領域で入射X線エネルギーを変化させながらNEETによる原子核脱励起イベント計数測定を行った結果、予想した領域で計数値の増加を観測した。(1)シリコン・アバランシェダイオード(Si-AD)アレイ改良検出効率を30%以上向上させるため浜松ホトニクス(株)に4x2配列Si-ADアレイ素子を特注した。ピクセルサイズ:^H2×^V1.5mmとして静電容量はH21年度製作の素子と同じに小さく保って高速化、入射ビームに対して垂直方向にピッチ:2.0mm(gap:0.5mm)で2段、水平方向にピッチ2.5mmで4列をピクセル配置したものを製作。KEK・PFのビームラインBL-14Aにて、73.04keVのX線ビームによってIr-193からの脱励起γ線を模擬し、Ir粉末(金属)から放出されるL光電子(L-内部転換電子のエネルギー分布を模擬)を使って時間分光システムと組み合わせてNEET実験に適した作動条件、測定法を確認している。(2)Au-197のNEET吸収端微細構造の観測および核励起エネルギー精密測定2009年7月にSPring-8ビームラインBL09XUにてAu-197のK吸収端近傍でNEET実験を行った。NEET核種のうちもっとも確率の高いAu-197と検出効率を向上させた計測系を使って微細構造を統計精度よく記録することが目的のひとつであった。入射X線ビームの幅が11eVとこれまでの2倍悪かったため、微細構造の観測としては十分ではなかった。ただし、励起エネルギーの精密観測を産総研・藤本弘之氏の協力を得て行った。これまでの実験結果から予想していたとおり、金197の第1励起準位が77.351keVよりも14eV低いことが精度4ppm以下、0.3eVの誤差範囲で求められたと考えている。論文準備中である。(1)イリジウム193によるNEET微細構造分析およびエネルギー測定イリジウムのK吸収端付近においてイリジウム193のNEETを観測した。実験はSPring-8のビームラインBL09XUにおいて実施(課題番号:2010A1147)、目的の第1は、検出効率を向上させNEET微細構造を観測すること、第2に、分光結晶の回折角度が精密に求められる装置を使って第1励起準位とNEET現象の立ち上がり(NEET端)エネルギーの絶対値を決定することであった。

第1の目的について、検出効率の向上のためX線ビームが4層の試料(I-193 99.6%濃縮、金属粉末をAl箔に塗布)を透過する構造にしたこと、一部のビームライン機器(液体窒素冷却モノクロメータの冷凍機)故障の影響でエネルギー走査時のビーム強度変動が大きかったことにより、NEET端は明瞭に観測できたものの微細構造の観測にいたらなかった。第2の目的のため、イリジウム193第1励起準位について、シリコン標準結晶(220)のラウエ配置によるボンド法測定を行った。角度校正機能を装備した精密ゴニオメータを使って正負の(220)、(440)、(660)反射の角度値から入射X線エネルギーを求めたところ、(73045±1)eVという結果を得た。この値は、これまでの文献値(77044±5)eVと誤差範囲内で一致する。K吸収端は(76111±3)eVと得られた。今回の実験ではK吸収端より(109±2)eV大きな入射X線エネルギーにNEET端が観測された。絶対値は76220eVであり、NEETモデルが示す76221eVと比べ、その差は見積もり誤差程度内に収まっている。この結果について論文を準備中である。なお、年度当初に計画した天然Ir試料を用いた実験はNEET微細構造を比較するデータが得られなかったため、取りやめた。
スピーチを用いた聴性脳幹反応の補聴器フィッティングへの応用に関する研究

本研究では、音声刺激による聴性脳幹反応(以下、スピーチABR)を用いて補聴器フィッティングの客観的評価法を確立するために、刺激および記録条件および子音聴取成績とスピーチABRとの関連性について検討した。スピーカ法ではイヤホン法による反応波形に差異はほとんどなく、また反応を明瞭に記録するための加算回数は4000回が適切であることを示した。健聴者における子音弁別成績とスピーチABRの子音の遷移部に対する脳幹聴覚路での符号化との間に関連性があることを見出した。しかし、難聴者における子音弁別成績とスピーチABRの関連性は認められなかった本研究は、スピーチ刺激による聴性脳幹反応(以下、スピーチABR)を用いて補聴器フィッティングの客観的評価法を確立することを目的としている。そのため、今年度は、主にスピーカ法によるスピーチABRの刺激および記録条件を検討した。健聴な若年男性18名を対象とし、防音室内においてイヤホンまたはスピーカから長さ170 ms、基本周波数100 Hzの合成音声/da/を右耳に呈示してスピーチABRを記録した。呈示方法が異なることによって生じる差異に補正を施し、各呈示方法で記録した反応を時間軸と周波数軸で比較した結果、概ね同程度の結果が得られることが示された。しかし、スピーカ呈示によって記録した反応において、ノイズ成分の増加と一部の周波数の振幅の増加がみられた。今後はこの原因を究明し、その改善を施すことで音声刺激のスピーカ呈示によって記録した聴性脳幹反応の信頼性の向上につながると思われる。次に健聴な若年者11名を対象に、スピーチABRについて波形が明瞭に記録され、かつ測定時間ができるだけ短く済むような加算回数について検討した。70 dB SPLの音声刺激/da/ (170 ms)を800回、刺激間間隔60 msとし、実験参加者の右耳に呈示した。これを1ブロックとし、11ブロック行い、計8,800回呈示した。振幅実効値(RMS)やSN比、周波数分析によるスペクトルのピークが加算回数によってどの程度異なるかを調べた結果、ノイズが除去されて明瞭に記録され、かつ最も測定時間の短い結果を得るためには、加算回数はクリック音に対するABRの場合の2倍以上の4,000回程度が必要だと考えられた。初年度の「スピーカ法によるスピーチABRの刺激および記録条件の検討」の計画である、1)音場でスピーカ法による音声刺激の呈示方法と2)適切な加算回数の設定についての実験を遂行し、スピーチABRを音場法でおこなうための知見が得られた。音声に対する聴性脳幹反応は音刺激の時間波形に追随した反応を呈するという特徴から,聴覚中枢系である脳幹での音声刺激の符号化について客観的に観察できる可能性があり,補聴器のフィッティングへ応用の可能性が期待されている。しかし,先行研究では聴取成績を記録するために用いられる刺激と聴性脳幹反応を記録するための刺激が異なるため,厳密な対応がとれていないことや,個人について聴取成績の改善を求める補聴器フィッティングを目的とした場合,個人内の聴性脳幹反応についての比較が必要であることが課題として挙げられる。本年度では,単音節の音声/ba/および/da/に対する雑音下の子音弁別成績と聴性脳幹反応を健聴者10名から記録して,子音弁別の結果と聴性脳幹反応からみた音声符号化の様相との関連性を振幅実効値,周波数分析から検討した。その結果,雑音を付加した音声の弁別成績では,全ての実験参加者においてSN比が低下するに従って正答率は低下し,チャンスレベルに到達すると一定となった。またSN比が高くなるに従って正答率が100 %に到達すると一定となった。音声に対する聴性脳幹反応では,ADD response(音声刺激の極性が(+)と(-)に対する反応を加算した平均波形)の振幅は,雑音の付加により遷移部,定常部ともに減少し,更に遷移部は正答率の低下に従って振幅が減少した。そして,子音弁別成績と子音の遷移部に対する脳幹聴覚路での符号化との間に関連性があることを見出した。これらの結果を踏まえて,難聴者5名の音声増幅による子音弁別成績の変化と音声刺激に対する聴性脳幹反応の比較検討を行ったが,両者の対応を統一する結果は得られなかった。今後,音声刺激に対する聴性脳幹反応の符号化と,難聴者の個々の聴覚特性との関連性や,実際に補聴器によって聴覚補償した場合の効果との関連性など,更なる研究を重ねていくことが必要である。

しかし、難聴者における子音弁別成績とスピーチABRの関連性は認められなかった今後は、呈示レベルを変化させた場合のスピーチABRの振幅と周波数成分の変化、補聴器の内部雑音がスピーチABRの振幅と周波数成分に及ぼす影響、補聴器の圧縮増幅がスピーチABRの振幅と周波数成分に及ぼす影響などについて検討をおこない、スピーチABRの補聴器フィッティングへの応用に対する本法の乳児や幼児における客観的評価法としての有用性と問題点を総括する予定である。聴覚障害学2015年10月に開催された日本聴覚医学会で本研究の成果を発表する予定であったが、データが未完成のため次年度に発表を行うこととしたため。2016年7月10日に開催される日本聴覚医学会第11回ERA・OAE研究会で研究成果を発表し、経費を執行する予定である。
熱方程式に対する基本解の漸近展開とその応用

熱方程式,特に退化した熱方程式の基本解を擬微分作用素の手法を使ってそれぞれの場合に応じて構成することにより、以下のことが示せた.(1)局所指数定理が一般のDirac作用素についても成立すること(2)フォッカープランク作用素に対する基本解の完全な形の構成とそれを使った固有函数展開を得ること(3) Nilmanifold上に自然に定義される退化した作用素のスペクトラルゼータ函数の特異点が唯一であること熱方程式,特に退化した熱方程式の基本解を擬微分作用素の手法を使ってそれぞれの場合に応じて構成することにより、以下のことが示せた.(1)局所指数定理が一般のDirac作用素についても成立すること(2)フォッカープランク作用素に対する基本解の完全な形の構成とそれを使った固有函数展開を得ること(3) Nilmanifold上に自然に定義される退化した作用素のスペクトラルゼータ函数の特異点が唯一であることこの結果を平成21年7月にロンドンで開催された国際研究集会ISAACと同年12月に台湾で開催された国際研究集会等(合計3カ所)などに参加して、発表した。さらに退化した熱方程式に対する基本解の応用を東京理科大で開催された国際研究集会で発表した。4年前からU. S. A.のCalin教授、Chang教授、東京理科大学の古谷教授と申請者の4名で退化した場合も含む熱方程式の基本解の種々の構成方法について述べた本をBirkhauser社から出版する計画のもとに執筆が進められていた。これが2010年秋に出版された。これはこの方面の若い研究者にとって役立つと思われる。ゲッチンゲンのBauer氏と東京理科大学の古谷教授との研究の成果として、すでに出版された論文より具体的な作用素について詳細な結果が得られた。これについては現在投稿中である。この共同研究の纏めのためにゲッチンゲンに1週間滞在した。これらの結果は申請者によって、実関数・函数解析学合同研究集会、松山キャンプ、International Workshop Fourier Analysis and Partial Differential Equationsにおいて発表された。これにより偏微分方程式の研究者だけでなく、より広い分野の研究者を交えた研究集会でも発表をする機会を得た。1.球面S^nの上で自然に定義される退化した楕円型作用素の特徴付けを行った.その結果、この様なものはn=3,7,15に限ることを示した。これは新しい結果であり、考察されるべき作用素の範囲を明確にするものである。さらに、これらの作用素の固有関数についての考察も行った.これらは、共同研究者が2011年9月にゲッチンゲンで最終の研究打ち合わせをして得られたものであり、成果は共著の論文として作成し、投稿している。2.Fokker-Planckの特別な場合について,基本解の正確な記述を得た.さらにその結果を、固有関数展開を導ぐことに応用した。この研究は申請者単独で行ったものであり、その成果はいくつかの国際研究集会等で発表した。この研究はより一般のFokker-Planck作用素に対する研究の手始めである。3.Step3以上のベクトル場の2乗和で表示されるある偏微分作用素について、Action functionの構成を試みた。これはこのような作用素に対する熱方程式の基本解の構成への第一歩である。成果は共著論文として、現在投稿中である。
口腔癌に対する温熱療法と分子標的薬Interleukin-6阻害薬の併用療法

リウマチに対する分子標的薬として応用されているサイトカインInterleukin-6(IL-6)阻害薬(抗IL-6R抗体、トシリズマブ)が頭頸部扁平上皮癌に対しても抗腫瘍効果を示すと報告されている。今回、がん治療で行われる温熱療法とこの抗IL-6R抗体と併用し、癌標的分子の発現誘導と腫瘍の増殖抑制に対する相乗効果について口腔癌細胞を用いて検討した。平成28,29年度はヒト由来舌扁平上皮癌細胞株に対するIL-6阻害薬の抗腫瘍効果の評価を行った。口腔癌細胞が温熱療法によりIL-6Rが高発現することを確認し、IL-6を過剰発現させた状況ではIL-6活性化の下流シグナルであるSTAT3のリン酸化タンパクの発現が観察された。42°C、30分の温熱刺激で、IL-6の発現・活性化が誘導されることが分かった。温熱刺激直後にIL-6阻害薬を添加すると、IL-6の活性化は抑制されたが、完全な阻害には至らなかった。IL-6阻害薬は温熱直後に添加するとIL-6活性化によってその効果が打ち消される可能性があると考えられた。平成30年は動物実験を行った。ヒト由来舌扁平上皮癌細胞株をヌードマウスの皮下に移植し腫瘍モデルを作成した。実験はコントロール群、IL-6阻害薬投与群、温熱療法単独治療群、IL-6阻害薬投与+温熱療法治療群の計4群で行った。結果はコントロール群に対し、いずれの群でも有意な差を認めなかった。サンプル数が少ないこと、それぞれの群でばらつきが大きいことが原因として挙げられる。また、温熱療法を用いた治療群では腫瘍部にあてた温熱機器の接触に問題が生じた例も見られた。具体的には、温熱機器の接触部が偏り、ごくわずかな範囲に熱が集中したことで過加温となり熱傷を生じた。今後、動物実験のプロトコルを改変する余地があると考えられた。さらに抗IL-6投与のタイミング、投与量についても検討を行う。がん治療においては様々な分子標的薬が研究・開発されているが、頭頸部扁平上皮癌において抗EGFR抗体(セツキシマブ)が臨床に導入され、その有効性が報告されている。現在頭頸部癌に対してセツキシマブ以外の分子標的薬による臨床試験が行われているが、リウマチに対する分子標的薬として応用されているサイトカインInterleukin-6(IL-6)阻害薬(トシリズマブ,アクテムラ&reg;)が扁平上皮癌に対しても抗腫瘍効果を示すことに着目し、我々が日常臨床で用いている温熱療法(ハイパーサーミア)を併用し、がん標的分子の発現誘導と腫瘍の増殖抑制に対する相乗効果の検討を行うこととなった。研究はヒト由来口腔扁平上皮癌細胞株に対するIL-6阻害薬の抗腫瘍効果の評価、細胞レベルで温熱によるIL-6受容体の発現量の評価、温熱によりIL-6Rの発現量を増加させ温熱療法併用での抗腫瘍効果の相乗効果、さらにヒト扁平上皮癌細胞株をヌードマウスに移植し腫瘍モデルを作成して温熱療法とIL-6R阻害薬の併用療法の抗腫瘍効果を検討する。平成28年度はヒト由来口腔扁平上皮癌細胞株に対するIL-6阻害薬の抗腫瘍効果の評価を行った。口腔癌細胞がハイパーサーミアによりIL-1Rが高発現することを確認した。今回の実験では、本薬剤において浸潤能の高いOSC-3、HSC-19癌細胞に対して細胞の動きを抑制することを解明した。OSC-3、HSC-19癌細胞株(1×104cells/ml)をチャンバースライドに撒いた。本薬剤を投与する。顕微鏡で細胞の動きを30分おきに24時間撮影し細胞の動きをプロットし、距離を求めた。Interleukin-6(IL-6)阻害薬単独とハイパーサーミアのみでは、ほぼ浸潤の抑制を認めなかったが、ハイパーサーミアを併用することで浸潤の抑制を認めた。よって、標的分子の発現誘導と腫瘍の増殖抑制に対する相乗効果が示唆された。本薬剤を投与する。現在、分子標的薬は癌治療においてその有効性が認められ、世界的に広く研究・開発されている。頭頸部扁平上皮癌においては抗EGFR抗体(セツキシマブ)が臨床に導入され、その有効性が報告されている。頭頸部癌に対してセツキシマブ以外の分子標的薬による臨床試験も行われている。我々は、リウマチに対する分子標的薬として応用されているサイトカインInterleukin-6(IL-6)阻害薬(抗IL-6R抗体、トシリズマブ,アクテムラ&reg;)が頭頸部扁平上皮癌に対しても抗腫瘍効果を示すことに着目した。

さらに、我々が日常臨床で用いている温熱療法(ハイパーサーミア)を併用し、癌標的分子の発現誘導と腫瘍の増殖抑制に対する相乗効果の検討を行う。研究は3つのステップに分けて行った。まず口腔癌で最も発現率の高い舌扁平上皮癌の細胞株を用い、IL-6阻害薬と温熱療法のそれぞれの単独の機能評価を行った。ヒト由来舌扁平上皮癌細胞株に対するIL-6阻害薬の抗腫瘍効果の評価を行った。同様に、温熱刺激による抗腫瘍効果の評価を行った。次に、温熱刺激によるIL-6の機能に及ぼす影響を評価した。温熱刺激をした口腔癌細胞株を用いて、IL-6の活性化時に起こるシグナルの変化を追うことで、温熱刺激によるIL-6の活性化の有無を評価した。また、IL-6阻害薬刺激と温熱刺激の両者を加えた時のシグナル変化を評価し、タンパクレベルでIL-6活性化の評価を行った。最後に、実際に動物実験で、IL-6阻害薬と温熱療法併用での抗腫瘍効果の相乗効果を検討した。ヒト由来舌扁平上皮癌細胞株をヌードマウスの皮下に移植し腫瘍モデルを作成した。温熱刺激とIL-6阻害薬の併用療法の抗腫瘍効果を検討した。平成28,29年度はヒト由来舌扁平上皮癌細胞株に対するIL-6阻害薬の抗腫瘍効果の評価を行った。口腔癌細胞がハイパーサーミアによりIL-1Rが高発現することを確認した。本年度は、タンパクレベルでのIL-6阻害薬の作用と温熱刺激によるシグナルの変化を、ウエスタンブロッティングを用いて観察した。培養した口腔癌細胞株の培養液にIL-6を添加し、それらをさらにIL-6阻害薬を添加したサンプルとIL-6阻害薬無添加のサンプルに分けた。2種のサンプルから回収したタンパクを用いて、IL-6の活性化によるシグナル変化を観察した。適切な温熱刺激の条件を決定するために、まず42°C、30分の温熱刺激を加えたときの変化を観察した。IL-6を過剰発現させた状況ではIL-6活性化の下流シグナルであるSTAT3のリン酸化タンパクの発現が観察された。42°C、30分の温熱刺激で、IL-6の発現・活性化が誘導されることが分かった。温熱刺激直後にIL-6阻害薬を添加すると、IL-6の活性化は抑制されたが、完全な阻害には至らなかった。これは、温熱刺激によるIL-6の活性化が起こっていることが原因となっていると考えられる。温熱刺激によるIL-6活性化は刺激直後から起こる変化であり、すぐに収束する。IL-6阻害薬は温熱直後に添加するとIL-6活性化によってその効果が打ち消される可能性があると考えられた。今後も、より適切な条件の検討を行っていく方針である。リウマチに対する分子標的薬として応用されているサイトカインInterleukin-6(IL-6)阻害薬(抗IL-6R抗体、トシリズマブ)が頭頸部扁平上皮癌に対しても抗腫瘍効果を示すと報告されている。今回、がん治療で行われる温熱療法とこの抗IL-6R抗体と併用し、癌標的分子の発現誘導と腫瘍の増殖抑制に対する相乗効果について口腔癌細胞を用いて検討した。
データフローベース高並列プログラミング言語の汎用並列計算機上の実装方式の研究

本年度は,データフロー概念にもとづく超並列V言語の実用性を示すため,汎用並列計算機である富士通AP1000や,SUNワークステーションへの効率の良い実装を中心に以下のような研究を遂行した.コンパイラコンパイラの最適化処理においては並列計算のアーキテクチャ依存部と非依存部を意識的し,最適化のレベルを,対象機種間に共通の最適化/対象機種間でアルゴリズムが共通の最適化/対象機種ごとに異なる最適化,のように切り分け,各レベルでの最適化の研究を行なった.初期フェーズでは宣言的に記述されたソースプログラムからデータ依存関係を抽出しマルチスレッ実行モデルにもとづく中間コードに変換し,後半フェーズで中間コードからターゲット計算機対応のマシンコードに変換する.初期フェーズの処理では機種間共通に施す最適化手法,データフローセマンティクスによって生じる冗長データコピーの削減などを重点的に行なった.プログラミング環境の整備効率的実行環境を提供するための実行時ルーチンやプログラミング環境の整備を行なった.これらの環境の構築は,従来型の並列言語でも行なわれているが,V言語はデータフローモデルに基づくため,静的なデバグが比較的容易,細粒度の並列性を持つなどの特徴のため従来とは異なる着目点が必要である.V言語プログラムの実行順は,半順序でしか決まらず静的に振舞いを予想することが困難な場合が多い.そのため,実行時情報を利用した細粒度並列実行の可視化可視化環境の構築も行なった.本年度は,データフロー概念にもとづく超並列V言語の実用性を示すため,汎用並列計算機である富士通AP1000や,SUNワークステーションへの効率の良い実装を中心に以下のような研究を遂行した.コンパイラコンパイラの最適化処理においては並列計算のアーキテクチャ依存部と非依存部を意識的し,最適化のレベルを,対象機種間に共通の最適化/対象機種間でアルゴリズムが共通の最適化/対象機種ごとに異なる最適化,のように切り分け,各レベルでの最適化の研究を行なった.初期フェーズでは宣言的に記述されたソースプログラムからデータ依存関係を抽出しマルチスレッ実行モデルにもとづく中間コードに変換し,後半フェーズで中間コードからターゲット計算機対応のマシンコードに変換する.初期フェーズの処理では機種間共通に施す最適化手法,データフローセマンティクスによって生じる冗長データコピーの削減などを重点的に行なった.プログラミング環境の整備効率的実行環境を提供するための実行時ルーチンやプログラミング環境の整備を行なった.これらの環境の構築は,従来型の並列言語でも行なわれているが,V言語はデータフローモデルに基づくため,静的なデバグが比較的容易,細粒度の並列性を持つなどの特徴のため従来とは異なる着目点が必要である.V言語プログラムの実行順は,半順序でしか決まらず静的に振舞いを予想することが困難な場合が多い.そのため,実行時情報を利用した細粒度並列実行の可視化可視化環境の構築も行なった.
無機イオン性化合物の粒子形態制御による新機能の開拓

固体材料の機能性は、その組成や結晶構造のみならず、粒子形態にも大きく依存する。有機添加剤を用いて合成された無機材料は、官能基の間に働く様々な相互作用(水素結合やπ-π相互作用など)の活用により、熱力学的に安定な等方性粒子(球や立方体)のみならず、異方性粒子(一次元ロッドや二次元シート)や高指数面が露出した多面体粒子としても得られる。一方、無機材料のなかでも無機イオン性化合物は、等方的かつ長距離に働くクーロン相互作用により構築されるため、粒子形態の制御が困難である。本研究を通じて、無機イオン性化合物の粒子形態を制御する手法を提案し、粒子形態に立脚した機能開拓を行った。固体材料の機能性は,その組成や結晶構造のみならず,粒子形態にも大きく依存する.有機材料や有機添加剤を用いて合成された無機材料は,官能基の間に働く様々な相互作用(水素結合やπ-π相互作用など)の活用により,熱力学的に安定な等方性粒子(球や立方体)のみならず,異方性粒子(一次元ロッドや二次元シート)や高指数面が露出した多面体粒子としても得られる.一方,無機材料のなかでも無機イオン性化合物は,等方的かつ長距離に働くクーロン相互作用により構築されるため,粒子形態の制御が特に困難である.本研究では,無機イオン性化合物の粒子形態を制御する手法を提案し,粒子形態に立脚した新機能(ターゲット:吸着分離,触媒,イオン伝導)の開拓を行う.今年度は、対カチオンの工夫により,細孔の次元性(1,2,3次元)の作り分けに成功し,次元性を反映したゲスト分子の吸着分離機能が発現した。有機材料や有機添加剤を用いて合成された無機材料は、官能基の間に働く様々な相互作用(水素結合やパπーπ相互作用など)の活用により、熱力学的に安定な等方性粒子(球や立方体)のみならず、異方性粒子や高指数面が露出した多面体粒子としても得られる。一方、無機材料のなかでも無機イオン性化合物は、等方的かつ長距離に働くクーロン相互作用により構築されるため、粒子形態の制御が特に困難である。本研究では、無機イオン性化合物の粒子形態を制御する手法を提案し、粒子形態に立脚した新機能の開拓を行う。平成26年度は、合成溶液中のアニオン源とカチオン源の比を系統的に変化させることにより、これまでに報告されていた球状粒子と菱型十二面体粒子に加え、準安定相である立方体粒子の合成に成功した。立方体粒子はアニオン欠損サイトを有し、そこには水分子が吸着している。この水分子の特性により、高いプロトン伝導度が得られた。無機化学目標の一つである細孔の次元性の制御に成功したため機能性の開発(吸着分離、イオン交換、イオン伝導)に注力する。構造・形態と機能の関連性について、検討を行う。差額は15,879円なので小さい。3月分の消耗品や旅費の額がなかなか決定しなかっため。消耗品(試薬等)として使用予定
底質土砂の移動メカニズムに関する研究

平成13年度は、環境面への展開を含む新しい水理学を発展させる上でキーポイントとなる混合砂の流送に伴うアーマリングや分級といった混合粒径砂流送機構を検討した。混合砂流送の基本的特性の把握には、実現象を単純化した理想的な状態における流送機構の検討から展開するのが良い。そこで、実験水路に大小二粒径の人工真珠を敷きならべた単純化した移動床の振動流場における粒子の流送過程を高速度ビデオカメラを使用して詳細に検討した。この実験の画像解析から、アーマリングの進行過程およびアーマリングが完全に発達した平衡状態での流送特性が、大小二粒径という単純化された状態であっても複雑な様子を呈し、振動流速レベルおよび大小粒子の混合比が粒子流送特性に大きな影響を与えることが明らかになった。また、分級機構の詳細な理解には、粒子スケールからの検討が不可欠であるので、粒子間衝突を含めた個々の粒子の運動が表現可能な三次元個別要素法型の粒状体モデルを構築し、実験では測定が困難な粒子移動層内部構造を評価した。平成14年度は、波浪による液状化に起因する底質土砂の支持力減少がもたらす、防波堤の堤脚部に設置される捨石群やブロック群の変形過程を、実験および先に開発した三次元個別要素法を応用したシミュレーションを実施し、液状化地盤上における複数ガラス球群の挙動を明確に示した。さらに、現在、不飽和砂地盤で生じるサクションの効果を土砂粒子間の粘着力(粒子間の引っ張り抵抗)で表現した三次元個別要素法を用いて、防波堤背後の不飽和砂地盤に形成される砂粒子の吸出しによる砂層空洞形成機構の検討や、土石流扇状地形成過程のシミュレーションを通じた検討も実施した。なお、これらの成果は、学会にて発表する予定である。
物理化学的アプローチを基盤とした低分子リガンドの探索と設計

本研究は、フラグメントスクリーニングにおいて、物理化学的な解析を行い、創薬の候補となりうるヒット化合物の選別とその親和性向上において有効な技術開発を行うことを目標とした。スクリーニングより得られた低分子化合物について、ITCやDSCによる熱量解析を行い、特異的な結合を示す化合物の選別(ヒットバリデーション)よりヒット化合物を得た。これらヒット化合物と蛋白質との複合体構造解析や分子モデリング解析結果を、熱量解析と共に議論することにより、1つの蛋白質に対してnMオーダーレベルのリガンドを創出することに成功した。このことから、本アプローチは新規の合理的設計戦略として有効な指針となると考えられる。本研究では、熱量測定を基盤とした物理化学的解析を駆使して、化合物ライブラリーから有効なヒット化合物を選別するヒットバリデーションへの適応とその有用性を検証し、高親和性リガンドを創製するための合理的設計戦略を提案することを目標とする。具体的には、ハイスループットなヒットスクリーニングを実施することによって得られるヒット候補化合物に対して、熱量測定(等温滴定型熱量計ITCや示差走査型熱量計DSC)による結合作用を評価し、特異的、選択的結合を示す化合物を洗い出す。さらに化合物の結合に関する構造解析を実行し、熱的変化との相関性について情報集積を行い、構造類似体などの結合情報と共に解析結果をフィードバックし、合理的なバリデーション戦略の指針を創出する。本年度では、フラグメントライブラリーを利用した1次(ヒット)スクリーニングを実施した。スクリーニングのためのアッセイ系構築のため、蛋白質が安定に存在できるbuffer条件の最適化を行った。さらに表面プラズモン共鳴法SPRを用いたアッセイ系構築においては、標的蛋白質の固定化条件の検討を必要とした。標準アナライトを用いて、固定化した蛋白質の活性保持率を評価し、スクリーニングに耐えうる連続的な結合評価が可能かどうかを試験した。その他に、サーマルシフトアッセイ、またプレートリーダーによる分光アッセイなどのハイスループット装置に関して、各種蛋白質へ結合するヒット候補化合物を選抜するためのアッセイ系構築を行った。本年度では、東京大学創薬オープンイノベーションセンター(現創薬機構DDI)から供与をうけた約2000化合物のフラグメントライブラリーを用いて、SPR装置を利用して、前年度から本年度にかけて改良されたヒットスクリーニング実行し、ヒット候補化合物の選抜に成功した。得られた化合物群について、SPRやITCによる精密な物理化学的相互作用解析を行い、ヒットバリデーションを実施した。その結果、μMオーダーの結合親和性を有する化合物を得ることに成功した。得られた化合物を基に、その類似構造探索を行い、より結合親和の高い化合物の探索を行った。さらに、標的蛋白質に対する活性阻害を有するかどうかを評価し、阻害効果をもつことが明らかとなった。以上のアプローチより、ヒット化合物の取得に成功した。得られたヒット化合物は、ITC測定の結果、エンタルピー駆動型の発熱反応を示した。これは、低分子化合物と標的蛋白質間において、水素結合などの非共有結合を形成していること示唆している。本アプローチにより、物理化学的探索から、標的蛋白質に対して特異性を有していると考えられる低分子化合物を取得することができることが立証された。当該年度では、スクリーニングより得られた低分子化合物について、ITCによる熱量測を行い、特異的な結合を示す化合物の選別(ヒットバリデーション)より、CapF、Tob1、DJ-1に対するヒット化合物を得ることに成功した。これらヒット化合物と蛋白質との複合体構造解析結果を、熱量解析と共に議論することにより、1つの蛋白質に対してnMオーダーレベルのリガンドを創出することに成功した。(1)ヒットバリデーションにおける熱量解析:黄色ブドウ球菌に対する新規抗菌剤開発を目指して、CapF特異的に結合し酵素反応を阻害する低分子化合物を取得するために、東大創薬機構DDIのフラグメントライブラリーを用いることとした。SPRとITCを用いて1つのヒット化合物3-isopropenyl Tropoloneを取得した(KD=13 μM)。得られた共結晶構造解析より、ヒット化合物はCapF内部の亜鉛イオンにキレートし、近辺のcavityに構造相補性をもって相互作用している結合様式が観察された。(2)蛋白質ー蛋白質間相互作用PPIの阻害剤探索:低分子化合物と蛋白質間の相互作用に関する熱量変化に基づく化学的知見を網羅的に集積するため、PPI阻害剤の探索も行った。mRNAの品質管理における疾患に関連するPPIの阻害剤探索として、Tob1-CNOT7をモデルにフラグメントスクリーニングを行った。SPRにてTob1に結合するフラグメントを選出した後、CNOT7との競合アッセイを行い、μMオーダーのフラグメント化合物の取得に成功した。(3)熱量解析からの高い阻害活性創出:DJ-1のヒット化合物構造を基本骨格として、DJ-1に対してより親和性が高くグリオキシラーゼ活性を強く阻害する化合物の探索をおこなった。構造情報に基づいた変異体解析、類縁体解析により、DSFとITCによりnMオーダーの親和性・阻害活性をを示す類縁体が得られた。

これらヒット化合物と蛋白質との複合体構造解析や分子モデリング解析結果を、熱量解析と共に議論することにより、1つの蛋白質に対してnMオーダーレベルのリガンドを創出することに成功した。このことから、本アプローチは新規の合理的設計戦略として有効な指針となると考えられる。1次スクリーニングのためのアッセイ系を構築するために、蛋白質が安定に存在できるbufferの最適化に関する知見が得られた。さらに表面プラズモン共鳴法SPRを用いたアッセイ系構築においては、標的蛋白質の固定化条件に関する知見も得ることができた。以上より、本アッセイ系がスクリーニングに耐えうる連続的な結合評価を実施することができた。さらには、サーマルシフトアッセイ、またプレートリーダーによる分光アッセイなどのハイスループット装置に関して、各種蛋白質へ結合するヒット候補化合物を選抜するためのアッセイ系構築を行った。ヒットスクリーニングにより挙がってきたヒット候補化合物に対し、ITCによるヒットバリデーションを遂行し、エンタルピー駆動の有用なヒット化合物を選別できた。得られた化合物は、DSCによる熱安定性評価においても、蛋白質の安定性に影響を及ぼすような熱力学的パラメータ変化を示すことを明らかとなった。27年度が最終年度であるため、記入しない。蛋白質工学、生命物理化学再検討によって構築されたスクリーニング系より、ヒット候補化合物を選抜する。得られた化合物に対して、熱量測定によるバリデーションを実施する。化合物の結合挙動をITCにより、また蛋白質の熱安定性変化をDSCにより解析を行う。ヒットバリデーションより選択的、特異的結合が示された化合物に対し、類似構造探索を行い、より結合親和性の高い化合物の探索(2次スクリーニング)を遂行する。これらに対しても熱量解析を試み、熱的バリデーションの有用性を検証する。以上の流れによって、化合物ライブラリーから熱量解析を基にした有用なヒット化合物の選別を行う。得られたヒット化合物に対して、標的蛋白質との共結晶構造解析を実施する。得られた構造情報を基に、親和性が向上する化合物の分子設計を熱力学的手法によって試みる。これらの知見から、構造活性相関SARを実施し、より高い結合親和性を示す低分子化合物を、物理化学的議論によって効率的に取得することができるかどうか、を検証する。