hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
機械学習するゲルロボ・自律型3Dゲルプリンター＆スキャナーシステムの開発

溶液の混合装置の開発...多様なゲルを合成するために異なる成分を水溶液として予め準備したものを任意の比率で混ぜたプレゲル溶液を調製する装置を開発した。(2)3Dゲルプリンターのロボット化...申請者らは世界初のバスタブ方式の3Dゲルプリンター(愛称SWIM-ER)の開発に成功していることから、その経験を活かし、さまざまな形の3Dゲルを造形する3Dゲルプリンター(これを『ゲルロボ』と名付ける)を新規に構築した。(3)同軸光ファイバー方式の顕微光散乱装置の開発...簡易的な装置を試作し、数mm角の小さなゲル試料について走査型顕微光散乱の測定を行なった。1.自動分注ロボットシステムを用いた混合の実験として、3色の顔料が分散した水溶液を分注により混合し、カラフルなゲルの合成が可能であることを検討した。色を混ぜると予想と違う色になることがあり、作りたい色のゲルを合成するためには、混合とでき上がりの色を比較して、混合や反応の条件を最適化する必要があることがわかった。2.ロボットの技術をゲルの3D造形に適用するその第1段階として、ブロック状のゲル材料(5mm角)をロボットハンドで積み上げる研究を行った。一片5mmの立方体のゲルを積み上げることにより、さまざまな形の3Dゲルを造形する3Dゲルプリンターを新規に構築した。3.同軸光ファイバー方式の顕微光散乱装置の開発については簡易的な装置を試作し、測定を行なった。その結果、ゲルの測定時に音響的な振動に伴うノイズが測定されることがわかった。これを取り除くためには音響的なノイズが入らないようにするための工夫や、データ解析の時点でノイズを数値的に取り除くような処理が必要であり、今後検討を進める。申請者は平成25-27年度の基盤研究(B)「高強度・形状記憶ソフト&ウェット材料の超高精度自由造形法の確立」において、3Dゲルプリンティング技術の確立とその応用可能性を示すことに成功し、その成果は3Dゲルプリンターの実用化や大学発ベンチャーの設立に至っている。本研究は、デジタル制御で高機能性3Dゲル材料の合成と構造物性解析の両方ができるシステムを試作し、機械学習によって造形する材料の成分や反応条件の最適化や新規機能性材料を自律的に探索するゲル材料研究ロボットの開発を目的とする。従来のコンビナトリアル・ケミストリーのアプローチを刷新し、デジタル活用でゲル研究の超加速化の可能性を探り、最終的には深層学習と材料研究の広範な融合を目指す。3Dプリンター分野での日本の遅れを挽回し一気に先頭に踊り出ることを目指す。平成30年度は下記を実施した。【テーマ1.診ながら合成するゲルロボ1号の開発】(4) 3Dゲルプリンター×3Dゲルスキャナーシステム「ゲルロボ1号」の構築H29年度の成果を組み合わせて、実験者が作りたいゲルの組成とゲルの3D形状をデータ入力するだけで、自動的にゲルを3D合成してくれる装置を組み上げている。また、顕微光散乱の測定における音響的なノイズを取り除く方法について検討を進めた。(4) 3Dゲルプリンター×3Dゲルスキャナーシステム「ゲルロボ1号」の構築
貝類の嗜好特性の加熱・貯蔵による変化-なぜトリガイを生食しないか-

昨年度の研究成果により、生トリガイ足部は貯蔵に伴い表面の黒紫色が退色することが明らかとなった。そこで、今年度は、黒紫色の退色を抑制するために、市販調湿シートを用いて貯蔵したときの品質保持効果について検討した。試料として昨年度と同じ産地の活トリガイを入手し、生および加熱トリガイ足部を市販調湿シート(昭和電工プラスチックプロダクツ製商品名:レッドキーパー)を用いて、4°Cで10日間貯蔵した。また、対照として調湿シートを用いないコントロール試料についても貯蔵試験を行った。生および加熱試料とも貯蔵中に重量は減少し、貯蔵10日目に生試料のコントロールおよび調湿シート貯蔵でそれぞれ元の重量の88%および68%となり、調湿シートがドリップを吸収していた。一方で、調湿シートを用いることにより、白さの度合いを示すL値の変化は抑えられ、トリガイ足部表面の黒紫色の色素が保持されていた。また、官能評価の結果から、コントロールに比べ、調湿シート貯蔵試料の方が、色の濃さや身の締まり方など外観が高く評価された。テクスチャー測定により、生試料の調湿シート貯蔵では、表面が乾燥により硬くなるが、内部は軟らかく伸びやすい状態となることが示された。さらに、生試料につき、ATPおよび関連化合物の貯蔵中の変化を調べたところ、コントロールでは、貯蔵3日目以降からATPの顕著な減少とヒポキサンチンの増加が認められたのに対し、調湿シート貯蔵は貯蔵3日目以降徐々にATPが減少し、5日目以降イノシンやヒポキサンチンが増加し、後者のほうが貯蔵37日目までの鮮度が高く保たれていることが示された。以上の結果から、トリガイ足部を調湿シートを用いて貯蔵することにより、外観が保持された。また、貯蔵中の鮮度指標がコントロールに比べやや優位にあった。一方で、貯蔵中の重量減少が大きいために、貯蔵3日目以降の試料では、表面の乾燥がみられた。わが国では、多くの魚貝類を食用としているが、特に新鮮な魚貝類を生で賞味するという習慣がある。トリガイでは黒紫色の足部が可食部の主体で、すし種、酢の物として食されるが、生食されることは少なく、一般には湯通しされることが多い。生食されない理由として鮮度低下が早いこと、黒紫色の退色しやすさなどが考えられるが、その詳細は明らかではない。そこで本研究では、生トリガイ足部の貯蔵および加熱処理による食味の変化を調べた。2000年57月に三河湾で捕獲された殻付き活トリガイから足部のみを採取した。この生試料および85°C中で15秒間加熱処理した試料につき、4°Cで10日間貯蔵した。試料調製当日においては、遊離アミノ酸およびAMPなどの呈味成分は生トリガイ試料の方が加熱試料より多く含まれていた。一方、官能評価では、生試料は生臭く、加熱試料はうま味が強いと判定された。生および加熱試料とも貯蔵に伴い重量が減少し、貯蔵10日目にそれぞれ元の重量の88%および87%となった。また、生試料では、黒紫色の退色が進行し、白さの度合いを示すL値が増加した。ATP関連化合物の測定結果から、貝類の鮮度指標とされるK'値は貯蔵5日目および7日目にそれぞれ18%および42%となり、貯蔵5日目以降に腐敗に至るものと判断された。一方、加熱処理により、引っ張り強度および伸び率が増加して組織は強靭となった。これら加熱試料のテクスチャー特性は、貯蔵期間中維持され、色調も保持されていた。

このように、生トリガイ試料は呈味成分に富むものの、生臭さが強かった。また、貯蔵による鮮度低下は他の貝類とほぼ同程度で進行したが、貯蔵中の退色が著しく、生での貯蔵は適さないと考えられた。一方で、加熱処理により、色調およびテクスチャー特性が保持されることが示された。昨年度の研究成果により、生トリガイ足部は貯蔵に伴い表面の黒紫色が退色することが明らかとなった。そこで、今年度は、黒紫色の退色を抑制するために、市販調湿シートを用いて貯蔵したときの品質保持効果について検討した。試料として昨年度と同じ産地の活トリガイを入手し、生および加熱トリガイ足部を市販調湿シート(昭和電工プラスチックプロダクツ製商品名:レッドキーパー)を用いて、4°Cで10日間貯蔵した。また、対照として調湿シートを用いないコントロール試料についても貯蔵試験を行った。生および加熱試料とも貯蔵中に重量は減少し、貯蔵10日目に生試料のコントロールおよび調湿シート貯蔵でそれぞれ元の重量の88%および68%となり、調湿シートがドリップを吸収していた。一方で、調湿シートを用いることにより、白さの度合いを示すL値の変化は抑えられ、トリガイ足部表面の黒紫色の色素が保持されていた。また、官能評価の結果から、コントロールに比べ、調湿シート貯蔵試料の方が、色の濃さや身の締まり方など外観が高く評価された。テクスチャー測定により、生試料の調湿シート貯蔵では、表面が乾燥により硬くなるが、内部は軟らかく伸びやすい状態となることが示された。さらに、生試料につき、ATPおよび関連化合物の貯蔵中の変化を調べたところ、コントロールでは、貯蔵3日目以降からATPの顕著な減少とヒポキサンチンの増加が認められたのに対し、調湿シート貯蔵は貯蔵3日目以降徐々にATPが減少し、5日目以降イノシンやヒポキサンチンが増加し、後者のほうが貯蔵37日目までの鮮度が高く保たれていることが示された。以上の結果から、トリガイ足部を調湿シートを用いて貯蔵することにより、外観が保持された。また、貯蔵中の鮮度指標がコントロールに比べやや優位にあった。一方で、貯蔵中の重量減少が大きいために、貯蔵3日目以降の試料では、表面の乾燥がみられた。
ドイツ教養小説研究における<作品内在解釈法>と文学社会学的方法との綜合の試み

ドイツ教養小説の典型とされるゲーテの小説『ヴィルヘルム・マイスターの修業時代』を具体的な事例に、<作品内在解釈法>及び70年代以降主流になる文学社会学的方法による代表的な研究を再検討しながら、両者を統一する視点を提出することを試みた。その際に明らかになってきたのは、『修業時代』における「社会性」が、これまでにほぼ解明されていた、小説の個々のモチーフの背後にある歴史的社会的な事実関係、作品の「社会的内容」の次元を超えて、さらに深いところで小説構造そのものを支え、規定しているという事実である。このような認識のもとに、文学社会学的研究による成果を踏まえながら、特に<恋>と<金>というキ-概念に着目し、そこから-<解釈法>が打ち出していた-「教養」の物語を読み直すことによって、『修業時代』の「社会性」を解明することを目指した。これによって、従来ほとんど無関係に論じられてきた二つの研究方向の綜合がある程度可能になると同時に、『修業時代』の「社会性」の背景をなす、18世紀市民社会そのものに対するゲーテの独特なアンビヴァレントな立場もまた浮かび上がってきた。次にこのアンビヴァレンスの本質をより具体的に規定すべく、『修業時代』の「歴史性」が検討された。ここでも、歴史がパラドックスとして表れざるをえなかった、「進歩する」近代、歴史の「二面性」に対するゲーテの屈折した関係が明らかにされ、あわせて、主人公の教養理想を相対化しながら同時に歴史的社会的現実の上にも注がれる小説のイロニ-の解明を通じて、二つの研究方向の一種の綜合が果たされることになった。このような研究成果は、とりあえず以下の論文としてまとめられた。○<恋>と<金>のあいだ-『修業時代』の「社会性」序説○パラドックスとしての歴史-『修業時代』の「歴史性」ドイツ教養小説の典型とされるゲーテの小説『ヴィルヘルム・マイスターの修業時代』を具体的な事例に、<作品内在解釈法>及び70年代以降主流になる文学社会学的方法による代表的な研究を再検討しながら、両者を統一する視点を提出することを試みた。○<恋>と<金>のあいだ-『修業時代』の「社会性」序説○パラドックスとしての歴史-『修業時代』の「歴史性」
データの選択的統合による生体ネットワークの推定

本研究は,生体ネットワークを計算機により,データを自動的に選択してかつ予測することを目的としている.本研究で対象としている生体ネットワークは,たんぱく質のネットワークである.ネットワークのノードは一つのタンパク質を表し,2つのノードを繋ぐエッジは対応するタンパク質間に何らかの関係があることを意味している.たとえば,タンパク質ネットワークの一種であるタンパク質相互作用ネットワークはタンパク質間の物理的な相互作用を表したネットワークである.そのほかのタンパク質ネットワークとして酵素のネットワークがある.酵素ネットワークは代謝ネットワークの酵素反応を表したネットワークである.これらのネットワークをin silicoで予測する手段を提供するために,昨年度は,1クラス分類問題にもとづく定式化によってネットワーク予測法を新たに開発した.しかし,一般に教師あり推定法の予測精度が教師なし推定法よりよいことから,本年度は,二次計画法を使って再開発した.現在では数多くのネットワーク推定法が存在しているが,多タスク学習戦略により従来の予測法を高精度化したのは本研究が世界初である.さらに,サポートベクトルマシンと呼ばれる学習機械に帰着できることを示し,これにマルチカーネル学習の枠組みを組み込んでヒンジロスを最小にするデータの選択的統合を実現した.我々は2005年にネットワーク全体を予測するために一つの選択的統合を行う方法を発表していたが,本研究は遺伝子ごとに最適な選択的統合を行うようにしたところに特色がある.この本手法をオンラインソフトウェアとして実装しウェブ上に公開した.また,既知エッジの信頼性の検証,また未知エッジの発見のために,相互作用ネットワーク,また,KEGGやBioCycにある実データに本手法を適用した結果を公開している.本研究は,生体ネットワークを計算機により自動予測することを目的としている.ここでタンパク質ネットワークを定義しておく.ネットワークのノードは一つのタンパク質を表し,2つのノードを繋ぐエッジは対応するタンパク質間に何らかの関係があることを意味している.たとえば,タンパク質ネットワークの一種であるタンパク質相互作用ネットワークはタンパク質間の物理的な相互作用を表したネットワークである.この相互作用ネットワークをマッピングするための技術として最初に試みられた方法論は酵母ツーハイブリッド法である.この手法はタンパク質の相互作用を統一的にかつハイスループットにとらえる技術として広く普及している.この手法の最大の利点は,取り扱いの厄介なタンパク質を直接操作するのではなく,大量の相互作用候補のスクリーニングできることである.実際に,UetsらとItoらによって酵母の全ORF約6000個を総当りに解析された.しかし,両者の出した相互作用の共通部分は133個しかなく,より精度の高い技術の開発と実験が要求されている.そのほかのタンパク質ネットワークとして酵素のネットワークがある.酵素ネットワークは代謝ネットワークの酵素反応を表したネットワークである.代謝ネットワークは化学低分子とその反応に関わる酵素となるタンパク質からなる.近年では,KEGG/PATHWAYやEcoCycのような代謝経路データベースが発達し,そこから既知の代謝ネットワークを得ることができるようになった.ところが,多くのプロジェクトでは興味のある代謝経路に的を絞って解析しているため,未知の代謝ネットワークが多く残されている.さらに既知のネットワークであったとしても多くの酵素が不明のままである.平成18年度は,そのような生体ネットワークにおけるエッジの有無を自動的に予測する算法を開発した.近年,情報科学の分野における最適化問題を効率的に解く数値計算法の研究が発展し,二次錐計画問題と呼ばれるクラスの最適化計画を高速に解く方法が確立されつつある.本研究では,教師となるデータを1クラス分類問題をネットワーク推定問題に帰着させ,これをSVMなどで用いられているヒンジロスを使って目的関数を構成した.このロス関数がデータを選択的に統合する役割を果たす.これをカーネル行列で表現されているデータに適用できるように双対問題をラグランジェ乗数法によって導出した.この双対問題は一見最適化困難にみえるものになっている.これをさらに変形して等価な行列分数計画問題を導いた.行列分数計画問題は二次錐計画問題に変形可能であるので,この事実を使って,本研究で定式化したネットワーク推定問題の最適化算法を開発した.本研究は,生体ネットワークを計算機により,データを自動的に選択してかつ予測することを目的としている.本研究で対象としている生体ネットワークは,たんぱく質のネットワークである.ネットワークのノードは一つのタンパク質を表し,2つのノードを繋ぐエッジは対応するタンパク質間に何らかの関係があることを意味している.たとえば,タンパク質ネットワークの一種であるタンパク質相互作用ネットワークはタンパク質間の物理的な相互作用を表したネットワークである.そのほかのタンパク質ネットワークとして酵素のネットワークがある.酵素ネットワークは代謝ネットワークの酵素反応を表したネットワークである.これらのネットワークをin silicoで予測する手段を提供するために,昨年度は,1クラス分類問題にもとづく定式化によってネットワーク予測法を新たに開発した.しかし,一般に教師あり推定法の予測精度が教師なし推定法よりよいことから,本年度は,二次計画法を使って再開発した.現在では数多くのネットワーク推定法が存在しているが,多タスク学習戦略により従来の予測法を高精度化したのは本研究が世界初である.さらに,サポートベクトルマシンと呼ばれる学習機械に帰着できることを示し,これにマルチカーネル学習の枠組みを組み込んでヒンジロスを最小にするデータの選択的統合を実現した.我々は2005年にネットワーク全体を予測するために一つの選択的統合を行う方法を発表していたが,本研究は遺伝子ごとに最適な選択的統合を行うようにしたところに特色がある.この本手法をオンラインソフトウェアとして実装しウェブ上に公開した.
細胞内共生成立の分子機構と細胞内共生の進化的意義の解明

繊毛虫ミドリゾウリムシの細胞内には約700細胞のクロレラが共生している。本研究課題は、細胞生物学的および分子生物学的な手法を用いて、細胞内共生成立の分子機構と進化的意義を解明することを目的として行った。ミドリゾウリムシと共生前後のクロレラからRNAを抽出し、Illumina HiSeq2000によるシークエンスをおこなった。さらに、ミドリゾウリムシから50年以上前に単離され、宿主外で継代培養されてきた共生クロレラもミドリゾウリムシへの感染能力を維持していることを明らかにした。生きたクロレラは、再共生過程において、宿主食胞内での消化のプロセスに影響を与えることも明らかにした。クロレラと共生前後の宿主細胞のトランスクリプトーム解析を行った結果、クロレラとの共生によるミドリゾウリムシの遺伝子発現の変化が初めて明らかになった。6,698の遺伝子発現に差異がみられ、その中にはストレスタンパク質遺伝子や、抗酸化作用をもつグルタチオン-S-トランスフェラーゼ遺伝子などが含まれていた。細胞内共生に成功するクロレラは、宿主食胞に取り込まれた後、一時的にリソソーム消化酵素に対して耐性を示す。予め恒暗条件下で培養しておいたクロレラは、宿主食胞内での消化酵素耐性を失うことが明らかになった。繊毛虫のミドリゾウリムシは細胞内に数百個のクロレラを共生させている。ミドリゾウリムシとクロレラは相利共生の関係にあるが、まだそれぞれが単独での生活も可能であるため、細胞内共生研究のモデル材料とされている。本研究では、細胞生物学的および分子生物学的な手法を用いて、ミドリゾウリムシとその共生クロレラの細胞内共生の成立に必須なプロセスの分子機構を解明し、さらに生態学的な手法を用いて、細胞内共生の進化的意義を解明することを目的としている。今年度は以下を明らかにした。1細胞内共生に成功するクロレラは、宿主食胞に取り込まれた後、一時的にリソソーム消化酵素に対して耐性を示す。予め恒暗条件下で培養しておいたクロレラは細胞内の液胞の数が増加し、宿主食胞内での消化酵素耐性を失うことが明らかになった。2生きたクロレラは酸性の小胞であるアシドソームが融合した宿主食胞内の酸性化を遅らせることできるが、ボイルしたクロレラやラテックスビーズにはその働きは無いことが明らかになった。また、酸性オルガネラ内のpHによって蛍光強度が変化するLysoSensorTM Yellow/Blue DND-160を用いて、食胞膜とPV膜を識別できることが明らかになった。3ミドリゾウリムシの共生クロレラを宿主外で培養すると、定常期初期のクロレラは宿主リソソーム消化酵素による消化を免れるが、定常期のクロレラはその能力を失い、大部分が消化されることが明らかになった。4ミドリゾウリムシから50年以上前に単離され、宿主外で継代培養されてきた共生クロレラもミドリゾウリムシへの感染能力を維持していることが明らかになった。申請書に記載した研究計画どおりに研究の遂行ができているため。研究では、細胞生物学的および分子生物学的な手法を用いて、ミドリゾウリムシとその共生クロレラの細胞内共生の成立に必須なプロセスの分子機構を解明し、さらに生態学的な手法を用いて、細胞内共生の進化的意義を解明することを目的としている。1)共生クロレラを持つミドリゾウリムシと、クロレラを除去したミドリゾウリムシ双方のラマンイメージを得ることに初めて成功した。2)ミドリゾウリムシから単離した直後、単離してから50年以上宿主外で培養し続けたクロレラ、ミドリゾウリムシに再共生直後のクロレラ、共生中のクロレラのそれぞれからRNAを抽出する方法を確立し、ミドリゾウリムシに共生前後のクロレラのトランスクリプトーム解析を行った。3)ミドリゾウリムシのミトコンドリアに対するモノクローナル抗体による間接蛍光抗体法を使って、共生クロレラとミトコンドリアの位置関係を調べた。その結果、クロレラ除去細胞と比較して、クロレラ共生細胞のミトコンドリア数が減少していることが明らかになった。さらに、共生クロレラは宿主ミトコンドリアと接着している可能性が示唆され、宿主細胞内での共生クロレラの接着の仕組みが初めて明らかになった。実験は、交付申請書に記載した計画どおりに進展している。また、学会発表や論文による成果の発表もおおむね順調である。申請書に記載した研究計画どおりに来年度も研究を遂行する。共生生物学今後も交付申請書に記載した計画どおりに研究を遂行する。

昨年度に購入する予定であった試薬を購入しなかったため。購入予定であった試薬が必要ではなくなったため。昨年度に購入する予定であった試薬は今年度購入し、研究計画を遂行する。代わりに必要になった試薬を購入する。
Ａｎａｍｍｏｘによる新規窒素除去プロセスの開発

有機性廃棄物のメタン発酵は低炭素・循環型社会を構築するために重要なテーマである。しかし、メタン発酵の消化液に含有する高濃度の窒素とリンを処理するためのコストはバイオガスプラント運営費用の上位を占め、メタン発酵技術の普及を制限している。有機性廃棄物の有効利用を実現するには、低コスト・高効率な消化液処理技術の開発がブレークするポイントである。当該年度に実施した研究課題:(1)近年、消化液などの窒素リッチ排水を処理対象とし、anammoxプロセスとリン結晶の共同反応により高効率的に窒素を除去するとともに、複合体グラニュールを形成させることによって新規の窒素除去とリン回収の同時実現プロセスが報告されている。本研究は常温条件下における窒素負荷、リン負荷及がこのプロセスの処理性能及び汚泥性状に与える影響を検討した。本プロセスは25°Cの温度条件で、窒素負荷20 gN/L/dにおける84%の平均TN除去率、リン負荷0.66 gP/L/dにおける83%のTP除去率を得た。流動床の返送ラインにCa2+添加することで、リン除去率を83%まで向上させることができた。(2)ヘムcは、アナモックス細菌における触媒的および電子移動能を有する主要な代謝反応に関与する非常に重要な補助因子であり、そしてアナモックス性能を評価するための指標としての使用に可能である。本研究では、異なる温度(15、25、35°C)で運転した3つのアナモックス膨張床反応器における窒素除去率(NRR)に伴うヘム濃度の変化を報告した。温度に対する比アナモックス活性(SAA)の応答は、3つの反応器から生成されたバイオマスについて明らかにされた。結果は異なる培養温度でのヘム濃度とNRRの間の強い関係を示していた。ヘムの定量化と温度を組み合わせることによってアナモックス性能を評価する可能性が明らかにされていた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。水環境の富栄養化を防止するために、排水から効率的に窒素を除去する技術の開発が求められている。そこで本研究では、新規高効率窒素除去プロセスの開発を目指して、Anammox付着膜膨張床の除去性能を最大限し、Anammox反応によって低コストで高効率な脱窒システムを開発することを目的として以下の課題に取り込んだ。1.Anammox付着膜膨張床の処理性能と汚泥特性解析本研究では、Anammox付着膜膨張床が高窒素負荷に適用する可能性を明らかにするために、流入窒素負荷を段階的に上昇させて35°Cで連続実験を行い、各段階の運転状況、また比Anammox活性変化、汚泥特性を検討した。その結果、窒素負荷が50gN/L/dの条件においても、全窒素除去率は89.79%に達した。また、窒素負荷が50gN/L/dの条件で、最大比Anammox活性は0.85gN/gVSS/dに達した。反応槽内形成したAnammoxグラニュールは良好な沈降性能を持ち、沈降速度は167.0m/h以上に維持できた。Anammox付着膜膨張床は高窒素負荷に適するプロセスと考えられる。2.Anammox流動床による窒素除去とリン回収の同時実現プロセスの研究嫌気性技術を用いてメタン、水素ガスなどの資源回収を行った上で、その後処理として高濃度の窒素とリンを含有するメタン発酵消化液の処理が注目されている。本研究は革新的にAnammoxプロセスと晶析法を融合することで、自己造粒型Anammox流動床による窒素除去とリン回収の同時実現プロセスを開発した。5Lの有効容積を持つ反応槽を用いて、5kgN/m3/dの窒素負荷と0.21kgP/m3/dのリン負荷の条件下100日間の連続実験を行った結果、約87%の窒素除去率と69%のリン除去率を実現できた。また、物質分析によって複合体グラニュールのリン結晶はHAPと推定された。H28年度において、「Anammoxによる新規窒素除去プロセスの開発」を目指して(1) Anammox付着膜膨張床の処理性能と汚泥特性解析(2)Anammox流動床による窒素除去とリン回収の同時実現プロセスの研究などの項目に分けて研究を進め、それぞれ具体的な成果を上げることができた。その結果、研究発表の欄にまとめたように、第一著者の査読付き論文1本、第二著者の査読付き論文2本など多くの学術論文と国内学会発表2件、国際学会発表1件(予定)を挙げられる。また、関連の研究テーマに積極的に関わり、様々な貢献をした。全体として「期待以上の研究の進展があった」と評価できる。(1)自己造粒型anammox流動床による窒素除去とリン回収の同時実現プロセスの研究本研究において、Anammoxプロセスに基づく革新的な窒素除去とリン回収の同時実現プロセスを実験室規模の流動床反応槽内に連続運転で研究した。約100日間の連続運転を行った結果、以下の結論を得た。(1) 5 kgN/m3/dの窒素負荷と0.21

kgP/m3/dのリン負荷条件において、安定した87.2±0.03%の平均窒素除去率と68.8±8.3%の平均リン除去率が得られた。(2) ICP-OESによる無機元素分析とラマン分光装置による分子構造の分析によれば、リンはHAPの形態で回収できることが明らかになった。以上の結論から、自己造粒型アナモックス流動床による窒素除去とリン回収の同時実現は可能と考えられる。(2)環境因子が自己造粒型anammox流動床による窒素除去とリン回収の同時実現プロセスに与える影響本研究の処理対象とする窒素とリンは新規同時脱窒とリン回収プロセスに著しい影響を与えると考えられる。Anammox細菌は独立栄養細菌であり、細菌自体の増殖に無機性窒素を唯一の窒素源として依存している。従ってAnammox菌体の収率は窒素の負荷と直接に関連している。複合体グラニュールに形成させるリン結晶の晶析量も同じ環境条件で排水に流入するリン負荷と直接関連している。この実験では、異なる窒素負荷、リン負荷及びN/Pの値が複合体グラニュールの組成とプロセスの処理効果に与える影響を検討した。H29年度において、「Anammoxによる新規窒素除去プロセスの開発」を目指して(1)自己造粒型anammox流動床による窒素除去とリン回収の同時実現プロセスの研究、(2)環境因子が自己造粒型anammox流動床による窒素除去とリン回収の同時実現プロセスに与える影響などの項目に分けて研究を進め、それぞれ具体的な成果を上げることができた。その結果、研究発表の欄にまとめたように、第一著者の査読付き論文1本、第二著者の査読付き論文1本など多くの学術論文と国内学会発表1件、国際学会発表1件を挙げられる。また、関連の研究テーマに積極的に関わり、様々な貢献をした。全体として「期待以上の研究の進展があった」と評価できる。有機性廃棄物のメタン発酵は低炭素・循環型社会を構築するために重要なテーマである。しかし、メタン発酵の消化液に含有する高濃度の窒素とリンを処理するためのコストはバイオガスプラント運営費用の上位を占め、メタン発酵技術の普及を制限している。有機性廃棄物の有効利用を実現するには、低コスト・高効率な消化液処理技術の開発がブレークするポイントである。当該年度に実施した研究課題:(1)近年、消化液などの窒素リッチ排水を処理対象とし、anammoxプロセスとリン結晶の共同反応により高効率的に窒素を除去するとともに、複合体グラニュールを形成させることによって新規の窒素除去とリン回収の同時実現プロセスが報告されている。本研究は常温条件下における窒素負荷、リン負荷及がこのプロセスの処理性能及び汚泥性状に与える影響を検討した。本プロセスは25°Cの温度条件で、窒素負荷20 gN/L/dにおける84%の平均TN除去率、リン負荷0.66 gP/L/dにおける83%のTP除去率を得た。流動床の返送ラインにCa2+添加することで、リン除去率を83%まで向上させることができた。(2)ヘムcは、アナモックス細菌における触媒的および電子移動能を有する主要な代謝反応に関与する非常に重要な補助因子であり、そしてアナモックス性能を評価するための指標としての使用に可能である。
脳卒中専門看護師の導入及び機能に関する研究

目的:脳卒中患者が救急搬送される広島市内の急性期2病院に脳卒中の専門的教育を受けた看護師(脳卒中専門看護師)を配置し、配置前後の臨床指標(Clinical Indicators : CI)を測定・比較した。また、看護師への教育効果も測定した。方法:CIは、到着時・到着から24時間・48時間・72時間・1ヵ月後・退院時点のmodified Rankin Scale (mRS)・Japan Stroke Scale (JSS)・Japan Coma Scale (JCS)の値、血圧(収縮期・拡張期)、脈拍、到着から検査・治療開始・入院までの時間である。専門的教育は、2施設の看護師合計6人に6ヶ月間16回(21時間)の講義と国内の先駆的病院での実習を2日間実施した。研究期間及び対象:対照群(介入前)平成15年10月平成16年9月までに2病院に入院し、退院した脳卒中患者合計120人。介入群(介入後)平成16年10月平成17年1月の間に2病院に入院した脳卒中患者合計33人。倫理:病院及び患者・家族から調査協力の同意書を得た。結果:患者のベースライン比較は、基本属性・対照群(男性55.8%,年齢72.0±12.65,脳梗塞63.3%,脳出血28.3%)と介入群(男性54.5%,年齢72.6±8.53,脳梗塞63.6%,脳出血33.3%)で有意差はなかった。到着時、JCS2.68±2.55(対照群)、2.91±2.54(介入群)、JSS24.46±5.80(対照群)、9.49±4.95(介入群)、mRS3.80±1.35(対照群),4.24±1.17(介入群)であった。脳卒中専門看護師の配置によってJSSの実施率は9.2%から66.7%まで、JCSは9.2%から100%まで上昇した。脳神経領域の知識テストの正解率も48%から62%、43%から73%まで上昇した。到着から検査や治療までの時間も10分程度短縮され、mRSとJSSの一致度(相関)も高く、看護師の症状の観察力の向上が示された。脳卒中専門看護師配置効果としてCIの変化は、観察能力の向上と到着から検査(CT, ECG)・薬剤開始までの時間の短縮による治療の迅速化と生命リスクの低下に現れた。しかし、機能レベル(mRS, JSS, JCS)及び血圧・脈拍については部分的にしか有意な改善は観察されなかった。脳卒中急性期の臨床アウトカムの向上を意図したこの介入研究のデザインの有効性が示唆された。調査の概要:脳卒中は、発症後の迅速な診断と治療によって予後が改善されることが報告されている。米国では、専門看護師が脳卒中急性期医療の現場に配置され、成果を上げている。わが国においても、脳卒中ケアの専門性を有する専門看護師を急性期の現場に配置することによって脳卒中患者のアウトカムが向上することが推測されることから、本研究では、先行する米国の脳卒中専門看護師(Clinical Nurse Specialist & Nurse Practitioner)について調査を行い、その専門性、必要な能力、役割や機能を明らかにした。調査対象:脳卒中治療では全米トップクラスに位置づけられる米国メリーランド大学メディカルセンター及びテキサス大学ヒューストン校メディカルセンターに勤務する脳卒中急性期ケアNurse Practitioner及びClinical Nurse Specialistにインタビューを行い、行動観察を行った。さらに、わが国の脳卒中では先駆的な治療を行っている国立循環器病センター、国立病院九州医療センター及び大田記念病院でも観察調査を行った。結果・考察:脳卒中専門看護師の配置目的として、(1)死亡率の減少、(2)機能的ADLの改善、(3)患者・家族のQOLの向上、(4)二次合併症と続く後遺症の予防、(5)一次予防と早期受診のための住民教育が上げられた。このゴールを達成するために、「コンサルテーション」「直接ケア提供者」「アドバイザー」「コーディネーター」「教育者」及び「研究者」としての役割が観察・説明された。脳卒中専門看護師の機能と機能の構造は、「看護師に共通して必要とされる一般的なコア」「専門看護師としてのコア」、さらに多の領域と区別する専門性として「専門性のコア」に分類できた。専門性のコアは、(1)脳卒中のトリアージ、アセスメント・診断能力、(2)患者にとっての最善の治療を患者や家族と共に判断できる能力、(3)脳卒中治療における多専門職との協働能力等7つが明らかになった。さらに、これらの実践にあたっては「迅速性」「正確性」「積極性」の3つの資質が重要であり、脳神経や心臓血管系の解剖生理等の専門知識が要求されることがわかった。NPとCNSの違いについても考察した。米国では、NPやCNSが迅速なアセスメントを行い、チームへの働きかけを主体的に行っている点が大きく異なった。

方法:CIは、到着時・到着から24時間・48時間・72時間・1ヵ月後・退院時点のmodified Rankin Scale (mRS)・Japan Stroke Scale (JSS)・Japan Coma Scale (JCS)の値、血圧(収縮期・拡張期)、脈拍、到着から検査・治療開始・入院までの時間である。専門的教育は、2施設の看護師合計6人に6ヶ月間16回(21時間)の講義と国内の先駆的病院での実習を2日間実施した。研究期間及び対象:対照群(介入前)平成15年10月平成16年9月までに2病院に入院し、退院した脳卒中患者合計120人。介入群(介入後)平成16年10月平成17年1月の間に2病院に入院した脳卒中患者合計33人。倫理:病院及び患者・家族から調査協力の同意書を得た。結果:患者のベースライン比較は、基本属性・対照群(男性55.8%,年齢72.0±12.65,脳梗塞63.3%,脳出血28.3%)と介入群(男性54.5%,年齢72.6±8.53,脳梗塞63.6%,脳出血33.3%)で有意差はなかった。到着時、JCS2.68±2.55(対照群)、2.91±2.54(介入群)、JSS24.46±5.80(対照群)、9.49±4.95(介入群)、mRS3.80±1.35(対照群),4.24±1.17(介入群)であった。脳卒中専門看護師の配置によってJSSの実施率は9.2%から66.7%まで、JCSは9.2%から100%まで上昇した。脳神経領域の知識テストの正解率も48%から62%、43%から73%まで上昇した。到着から検査や治療までの時間も10分程度短縮され、mRSとJSSの一致度(相関)も高く、看護師の症状の観察力の向上が示された。脳卒中専門看護師配置効果としてCIの変化は、観察能力の向上と到着から検査(CT, ECG)・薬剤開始までの時間の短縮による治療の迅速化と生命リスクの低下に現れた。しかし、機能レベル(mRS, JSS, JCS)及び血圧・脈拍については部分的にしか有意な改善は観察されなかった。脳卒中急性期の臨床アウトカムの向上を意図したこの介入研究のデザインの有効性が示唆された。
大学の授業デザイン体系化とＦＤ専門家養成に関する研究

本研究は以下のような成果を得た。1授業DBの構築では、授業事例を蓄積し、授業DBを構築した。授業技法を50技法に分類し数分間のビデオ映像と解説を付加して、タブレット端末に実装した。2FD専門家(FDer)の養成では、FD研修を実施できる専門的な知識を有する人材育成を行った。3授業DBの有効性の検証では、4名の授業者を対象に、授業DBに蓄積された事例を利用して授業改善を試み、有効であることを確認した。4成果の共有では、4回の研究成果発表会を開催し、他大学の研究者の興味関心を惹いた。さらに、授業DBは7台のタブレット端末に実装して、白鴎大学の図書館に寄贈し、教職員に閲覧できるようにした。本研究は大学版の授業研究を創設することを目指し、そのための授業データベースを構築し、授業改善のコンサルテーションができるFD専門家を養成することを目的として、スタートした。平成23年度では以下のような成果が得られた。(1)授業データベースの構築について白鴎大学教育学部および経営学部の教員を対象として、学部授業の実際の様子をビデオ録画し、90分授業を10分間に編集・要約するとともに、映像ビデオの場面ごとに授業の特徴をキャプションとして挿入した。前期と後期を合わせて約45コマの授業を収・編集を行い、蓄積した。学生へのアンケートなどを実施し、約100コマの映像データベースの前半を作成した。(2)FD専門家の養成について授業のビデオ録画や学生へのアンケート、教員へのインタビューなどを行い、映像データベースを作成する担当者を常勤として雇い、初期と終期のビデオ編集の内容を比較し、本人の内観を分析した結果、授業を観察する視点が深くなっていることが分かった。(3)研究成果の公開と共有について平成24年2月23日にアメリカとシンガポールから大学のFD研究者を招待し、日本の研究者との情報交流、研究発表、シンポジウムなどを実施した。多くの参加者を得て、好評であった。平成24年度への継続研究として以下の点があげられる。(1)授業データベースの継続的な蓄積、(2)授業データベースの活用と授業改善への応用についての検討、(3)FD専門家の継続的な養成、(4)研究成果の継続的な公開と共有平成25年度は授業DBとFDerの有効性の検証について、3つの研究を行った。1授業DBの有効性の検証については、授業DBに蓄積された事例を利用して、このDBを利用した教師群の、利用する前と後での授業の変容を、授業評価のアンケートおよびビデオ録画などで、量的・質的に測定した。その結果によって、授業DBの有効性を検証した。2FDerの有効性の検証については、授業に対する実践知を蓄えたFDerが、実際に授業改善のコンサルテーションを行い、その有効性を検証した。すなわち、FDerによるアドバイスの前後による、授業の変容過程を、授業評価アンケートおよびビデオ録画によって、量的・質的に測定し、その有効性を検証した。3成果の共有については、研究協力者と3回の研究打ち合わせをもって、交流した。また、その成果については、白鴎大学論集で論文として発表した。平成24年度は、以下のような研究を行った。1白鴎大学の実際の授業を録画して映像データベースを作った。平成23年度及び平成24年度において約60の授業を録画し、編集した。特に、授業の技法に焦点化しカテゴリーに分類してデータベース化を進めている。2平成25年2月にハワイ大学教育学部を訪問し、FDの調査を行った。ハワイ大学教育学部では、全学の教員のFDを統括しているFDセンターで、具体的なワークショップの方法や関連した資料などを収集し、本研究と関連する内容について意見交換を行った。3平成25年2月にFD研究会を白鴎大学で開催した。本研究会は、平成23年度に引き続き実施したが、約70名程の参加者を得て、活発な意見交流を行い、各教員の取り組みについて共有することができた。本年度は、研究の最終年度であり、4名の授業者を対象に、授業DBに蓄積された事例を利用して授業改善を試み、有効であることを確認した。また、成果の共有では、平成27年2月に、研究成果発表会を開催し、他大学の研究者の興味関心を惹いた。26年度が最終年度であるため、記入しない。社会科学26年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度における研究計画は、研究方法の妥当性と専門家による会議の開催と成果の共有の3項目であった。研究方法の妥当性においては、実際の授業をビデオ録画したこと、FD専門家を養成したことで、順調に成果が上がった。

専門家による会議の開催と成果の共有については、研究協力者による定期的な会合を持ったこと、海外から研究者を招待し、シンポジウムを開催したこと、特に多くの研究者や学生などの参加を得て盛大であったので、当初の計画以上の成果が得られた。平成25年度は、以下の理由によって、予定通りの研究成果を得た。1、映像データベースを開発した。具体的には、代表的な授業技法を映像として50技法をタブレット端末にデータベースとして構築した。2、本映像データベースを用いて、教員の授業技術の改善に役立つかどうかを4人の教員に評価してもらい、その有効性を検証した。3、以上の研究内容を論文誌として刊行した。このことは、研究の業績とすれば、かなり高いと自己評価できる。ほぼ予定通り計画が進行している。平成24年度においては、平成23年度と同様に授業の映像データの蓄積、FD専門家の養成、研究成果の共有、さらに蓄積した映像データの分析を行う。分析においては、授業者、科目、受講生、教材、資料、授業技法などのカテゴリーに従ってチェックし、大学授業の特徴を明らかにする。研究成果の共有では、広く国内の教員に呼びかけ、実践的な内容を公募し発表会を開催する予定である。平成26年度では、授業DBとFDerによる研修方法の確立を目指す。1授業DBの活用プログラムの作成では、授業DBに蓄積された事例を利用した、活用プログラムを作成する。具体的には、Webへの公開などであるが、肖像権などの課題もあるので、公開の仕方について検討する。2FDerによるFD研修プログラムの作成では、授業に対する実践知を蓄えたFDerが中心となる、FD研修プログラムを作成する。これまでのノウハウを生かしたプログラムを作成し、年度内に研修会を試行する。3成果の共有では、研究成果について共有するために、研究分担者・研究連携者・研究協力者で会議を開く。アメリカとシンガポールから、研究協力者を招聘する。研究成果を、国内・海外の学会で、発表する。平成25年度授業DBとFDerの有効性の検証:1授業DBの有効性の検証:授業DBに蓄積された事例を利用して、このDBを利用した教師群の、利用する前と後での授業の変容を、授業評価のアンケートおよびビデオ録画などで、量的・質的に測定する。その結果によって、授業DBの有効性を検証する。2FDerの有効性の検証:授業に対する実践知を蓄えたFDerが、実際に授業改善のコンサルテーションを行い、その有効性を検証する。すなわち、FDerによるアドバイスの前後による、授業の変容過程を、授業評価アンケートおよびビデオ録画によって、量的・質的に測定し、その有効性を検証する。3成果の共有:研究成果について共有するために、研究連携者・研究協力者で会議を開く。シンガポールで、授業参観をして会議を開催する。
喉頭摘出者の患者会における教育プログラムの効果の検証

喉頭摘出者の患者会における食道発声訓練の教育の現状を明らかにすることを目的とし、発声訓練士6名および食道発声未獲得者9名に対して参加観察及びビデオ撮影を行った。撮影したビデオ画像から、発声訓練士の教育行動には、1抑制行動2促進行動3教示行動4対策行動5その他の5つの視点で分類できることがわかった。これらの視点から分析するために、固定されたビデオカメラだけでなく個人に装着できる小型カメラも使用して撮影する方法へ変更した。さらに、食道発声未獲得者の発声行動をより強化する教育プログラムの作成に向けて、発声訓練士が理想とする教育内容・方法、食道発声未獲得者と家族が理想とする教育内容・方法に関して質的データの収集を追加して行うことになった。その結果をふまえて、望ましい食道発声教育について質問紙を作成し、全国の発声訓練士を対象に質問紙調査を行うことを予定している。現在、ビデオ撮影の方法の変更及び質的データ収集の追加について、所属大学の研究倫理審査委員会の承認を得て、発声訓練士、食道発声未獲得者及び家族に同意を確認し、小型カメラを購入して4月から撮影を開始している。2018年度は、新規入会者が0名であり、新規入会者以外の食道発声未獲得者に対する指導についてデータ収集を実施した。2019年4月に2名の新規入会者があり、データ収集を開始したところである。初心グループ及び初級グループに対して、固定されたビデオカメラと小型カメラを使用したデータ収集を続行する。撮影したビデオ画像から現状の発声訓練士の教育行動を1抑制行動2促進行動3教示行動4対策行動5その他の5つの視点で分析し、現在行われている食道発声訓練の教育の現状及び教育の効果を明らかにする。さらに、発声訓練士、食道発声未獲得者、家族への質的データの収集も併行して行い、それぞれが思う望ましい教育内容・方法を抽出する。それらの結果をふまえ、食道発声未獲得者の発声行動をより強化する教育に関して発声訓練士を対象とした質問紙を作成する。2018年度中に小型ビデオカメラの追加購入の手続きが間に合わなかったため、2019年度に購入する予定である。
拡散モデルの構築

1・考古遺跡のマッピングシステム作成・・・・・総括班の赤澤威が編集した紀元前数百万年から数千年にわたる世界的な規模での約数千件の遺跡デ-タを世界地図の上にマッピングするコンピュ-タプログラムを開発した。この地図は4班の米倉伸之が作成した約2万年前の氷の状態を表わしたもので、コンピュ-タとの対話によって、その上に遺跡の分布を示すことにより、アフリカから人類がどのような移動をしていったかを時代の変化とともに地図の上で見ることが出来るようになった。このシステムはパソコンを使い、BASIC言語で記述されているので容易に移植可能である。(杉田,及川)2・成人T細胞白血病の分布からの考察・・・・・ATLウイルスの感染に関す病理的考察を踏まえて、その分布の特性についてモデル構成とシミュレ-ションによりいろいろな仮設を検討した。現在世界各地からのデ-タが収集されつつあるが、日本に圧倒的に分布していることが、モンゴロイドの拡散と関係があるのか検討している。(石毛,田島,徳留)3・人口拡散の数理モデルについての考察・・・・・伝染病の伝播に関する反応拡散モデルを狩猟民が獲物を追って移動する状況に応用してみるとどうなるか。またモンゴロウイドがベ-リング海峡を渡ったとしてそれが実現するためにはどのような状況が存在しなければならなかったかを数値的なモデルで考察した。(青木)4・コンピュ-タによる三次元計測・・・・・頭骸骨や腕骨などを計測するコンピュ-タシステムの開発を試みている。遺跡からの出土品の特徴を計測し比較することにより、そこに生活した人間の生物的特徴を考察するのに有力な道具となるものと思われる。(井口)1・考古遺跡のマッピングシステム作成・・・・・総括班の赤澤威が編集した紀元前数百万年から数千年にわたる世界的な規模での約数千件の遺跡デ-タを世界地図の上にマッピングするコンピュ-タプログラムを開発した。(井口)
前立腺がん幹細胞の同定と特異的がんワクチン療法の樹立

本研究の目的は前立腺癌のがん幹細胞の同定と解析および治療法の樹立である。ヒト前立腺癌細胞株22Rv1に対してALDH1活性分析を行ったところ、ALDH1活性の高い細胞集団にがん幹細胞が多く含まれ、hepatocyte growthfactor(HGF)を分泌することがわかった。前立腺癌患者の摘出標本のHGF免疫染色を行い術後のPSA再発との関係を調べた結果、HGF陽性率5%以上の症例群は5%未満の症例に比較し有意にPSA再発までの期間が短かった。HGFの抑制が癌の再発回避につながる可能性がある。1ヒト手術標本からの前立腺がん幹細胞の分離・同定ヒト前立腺癌細胞株に対しALDH1マーカーを用いて前立腺癌幹細胞集団の同定を行い,ALDH1活性の高い細胞集団に癌幹細胞が多く含まれること(J Urol 2012;188:294-9),それらの細胞ではhepatocyte growthfactor(HGF)を自己分泌する機構が備わっていることを報告した(Cancer Sci 2013;104:431-6).前立腺癌症例におけるHGFの役割を評価するため,摘出標本の免疫染色を行いPSA再発との関係を調べた.20082011年に腹腔鏡下前立腺摘除術を施行した51例を対象とし(札幌医科大学自主臨床研究承認番号:25-36),摘出標本をHGFで染色し陽性率,濃度を評価した.予後予測能評価のためHGFの陽性率と濃度のROC解析を行った結果,カットオフ値を陽性率5%に設定した.51例中PSA再発を来した症例は6例であった.HGF陽性率5%以上の症例群は5%未満に比較し有意にPSA再発までの期間が短かった(P=0.001).多変量解析では術前PSAとHGF陽性率5%以上が有意な独立したPSA再発の予測因子であった.以上より,新規前立腺癌幹細胞マーカーのHGFにより,前立腺癌術後早期に再発の危険性を指摘できる可能性が示唆された.2前立腺がん幹細胞の増殖を抑制する方法の検討前立腺がん幹細胞からのHGF自己分泌が癌幹細胞の維持に重要な役割を果たしており,これを抑制する方法ががん幹細胞を標的とした治療につながると考えられた.そこでヒト前立腺癌細胞株22Rv1,LNCaPに対しHGFの受容体であるcMetを抑制する試薬の一つであるCrizotinibを用いて細胞増殖試験を行った.いずれの細胞株もコントロールと比較し0.5μM以上の濃度で十分に細胞増殖が抑制された.また無血清,非接触性プレートにおいてCrizotinib 1.0μMの濃度で細胞集塊形成試験を行ったところ,22Rv1ではコントロールと比較し試験開始5日目で有意に集塊形成能が低下し,癌幹細胞の抑制が可能であると考えられた.本研究の目的は前立腺癌のがん幹細胞の同定と解析および治療法の樹立である。1ヒト手術標本からの前立腺がん幹細胞の分離・同定これまで7名の前立腺癌患者から同意を取得し、根治的前立腺摘除検体におけるがん病巣から組織片を採取した。術前MRI検査を施行しなかった2症例の組織片は良性および悪性・良性の混在成分であった。一方、MRI検査を施行した5例ではいずれもがん病巣を採取することができた。このうち3例にALDEFLUOR®assayを行った。これらの症例では約7%のALDH1高活性細胞集団を認めたが、フローサイトメトリーによる細胞障害が強かった。そこで採取した組織片から単細胞のみが通過可能なフィルターを用いてがん細胞を分離し、sphere forming assayを行った。分離した細胞は2,3日で分裂を開始し、5日目には10数個のsphereを形成し、ヒト前立腺がんにがん幹細胞が存在していると言えた。2前立腺がん幹細胞の増殖を抑制する方法の検討ヒト前立腺癌細胞株22Rv1のALDH1高活性集団をFACS AriaIIで回収しDNA microarray法によって遺伝子解析を行った。ALDH1高活性集団で高発現する遺伝子を調査したところHGF(hepatocyte growth factor)が検出された。ELISA法によりHGF蛋白の分泌を調べたところ、ALDH1高活性集団の培養上清ではHGF蛋白が平均8.297pg/ml検出されたのに対し、低活性集団では平均1.644pg/mlであり、有意にがん幹細胞集団でHGFの分泌が高かった。一方、受容体であるMETの遺伝子発現は両集団で同様であった。さらにMETをknock downした細胞では造腫瘍能は有意に低下した。がん幹細胞からのHGF自己分泌が癌幹細胞の維持および非癌幹細胞の増殖に関与している可能性があり、これを抑制する方法ががん幹細胞を標的とした治療につながると推測された。ヒト手術標本からの前立腺がん幹細胞の分離・同定

これまでの検討で、ヒト前立腺癌細胞株に対しALDH1マーカーを用いて前立腺癌幹細胞集団の同定を行い、その結果ALDH1活性の高い細胞集団に癌幹細胞が多く含まれること(J Urol. 2012Jul;188(1):294-9)、またそれらの細胞ではhepatocyte growthfactor(HGF)を自己分泌する機構が備わっていることを報告した(Cancer Sci. 2013Apr;104(4):431-6)。そこで実際に前立腺癌症例におけるHGFの役割を評価するため、摘出標本の免疫染色を行いPSA再発との関係を調べた。2008年12月2011年10月に前立腺摘除術を施行した101例を対象とし(札幌医科大学自主臨床研究承認番号:25-36)、摘出標本をHGFで染色し陽性率、濃度を評価した。予後予測能評価のためHGFの陽性率と濃度のROC解析を行った結果、カットオフ値を陽性率5%に設定することとした。101例中2年以内にPSA再発を来した症例は11例、5年以内にPSA再発を来したのは15例であった。HGF陽性率5%以上の症例群は5%未満に比較し有意にPSA再発までの期間が短かった(P=0.001, log rank test)。また多変量解析の結果、術前PSAとHGF陽性率5%以上が有意な独立したPSA再発の予測因子であった。以上より、新規前立腺癌幹細胞マーカーのHGFにより、前立腺癌術後早期に再発の危険性のある患者やさらには適切な追加治療を行うべき患者を選別できる可能性が示唆された(Anticancer Res. 2015 35: 413-418)外科系臨床医学・泌尿器科学前立腺癌特有のHGFの自己分泌機構の存在を解明できたことはアメリカ泌尿器科学会総会で発表することができ、大変多くの聴衆から質問などいただき世界的にも関心度の高さがうかがえた。また基礎研究の結果を受けて、患者検体におけるHGFの免疫染色結果と術後再発の関係を明らかにすることができた。本研究により術後早期からHGFが高く存在している患者に関しては再発の危険性が高く、追加治療など検討する必要性について示唆することができたことは非常に大きな収穫であった。前立腺癌患者からの検討ではALDEFLUOR®assayは可能であるものの、細胞へのダメージが強いため、がん幹細胞特有の細胞表面マーカーを検出するための実験の施行は困難であった。しかしながらsphere forming assayによりがん幹細胞を効率的に増殖させることは可能であることが判明した。さらに、前立腺癌特有のHGFの自己分泌機構の存在を解明できたことは非常に大きな収穫であった。Crizotinibが実際に前立腺癌幹細胞集団に対して効果があるのか、in vivoでの検討が必要と考えている。1前立腺癌がん幹細胞集団に対するCrizotinib治療効果判定1)ヒト前立腺癌細胞株22rv1に対してALDH1活性分析を行い、がん幹細胞集団を分離する。マウス皮下に移植し4週間後に腫瘍形成を確認する。マウスに腫瘍が生着したとことで、Crizotinibを飲用水内に100, 200, 500mg/dayとなるよう混ぜ連日投与する。非がん幹細胞集団移植群とともに腫瘍サイズの変化を7日毎に測定する。