hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
海産魚で初めて見つかった半クローン集団の起源と維持に関する遺伝生態学的研究

父種の違いにより区別される2系統の雑種の系統解析を行った。次に、生態調査と交配実験から、雑種集団が毎世代の交雑で出現するのではなく独立した集団であること、半クローンの分子基盤が存在することなどを明らかにした。半クローンは動原体融合した染色体を持ち、この変異箇所に半クローン誘導因子が存在すると考えられた。以上の結果から、半クローンの長期的な存続について考察した。雑種とスジアイナメとの交配が起こると、半クローン因子を持ったキャリアのスジアイナメができる。この系統は組み替えし雄も出現するので、再び交雑すれば半クローンになる。またキャリアの間にゲノムシャッフルするので、遺伝的多様性が高められる。北太平洋沿岸に広く分布するアイナメ属には、スジアイナメ型mtDNAを持ち、アイナメ雄およびクジメ雄と交配する妊性を持った雑種集団(前者をアイナメ系雑種、後者をクジメ系雑種と呼ぶ)が存在する。これまでの研究でその雑種は雑種生殖(ハイブリドジェネシス)という半クローン(hemi-clone)を産む特殊な生殖様式をとることが明らかになった。そこで、本年度は、2系統ある雑種集団の系統関係と分岐年代推定を行った。また、この後、ゲノム除去過程を明らかにするため、その準備として、純粋3種の染色体の核型を観察した。系統分析は、mtDNA多型領域をマーカーとして用いた。クジメ系雑種、アイナメ系雑種ともに多型が少なく、4遺伝子座3800塩基対の配列をきめた。その結果、以下のことが分かった。1、クジメ系雑種の出現がアイナメ系より早い2、アイナメ系はスジアイナメとアイナメの雑種が起源ではなく、クジメ系雑種がホストをクジメからアイナメにホストスイッチによる3、アイナメ系へのホストスイッチは、系統樹上でーつのクラスターにまとまることと多型の少なさから、数千年前くらいに1度だけ起こったと考えられた4、クジメ系はmtDNAの結果は、多系統を示したが、雑種生殖がスジアイナメと戻し交配してスジアイナメゲノムを2対持つと、メンデリアンになる可能性があることから単系統の可能性がある。この点については、次年度に、マイクロサテライト分析で確認する。また、染色体の観察では、3種とも染色体は小さく、染色体数も3種で差はなかったが、各染色体の腕数が大きく違ったので、蛍光染色では識別可能と考えられた。次年度観察する。・半クローン発生の遺伝野外から採集した半クローン雑種、人工的に作出したF1雑種、さらにそれらを育て成熟させた後、様々な組み合わせの雑種を作り、それらの遺伝様式と染色体の観察を行った。その結果、半クローンするのは、野外雑種のみで、人為的に純粋種同士を掛けた組み合わせでは、組み替えする個体しか現れなかった。このことから、半クローンは単なる種間雑種として出現するのではなく、半クローンを引き起こす分子基盤(半クローン遺伝子と呼ぶ)が存在することが示唆された。また、野外雑種に母種の雄を掛け合わせると、ゲノム組成上は純粋種(戻しスジアイナメと呼ぶ)が作出される。このように作出した戻しスジアイナメは、半クローン遺伝子を保有しているが、配偶子は組み替えした。このことから、半クローン遺伝子は、同種のゲノムを2対保持している個体では発現しないことが示された。・半クローン発生と特異的な染色体構造上記のように半クローンには遺伝的な変異が存在することが示された。そこで純粋種、野外雑種、人為的なF1雑種、さらにそれらを掛け合わせた様々な雑種を作出し、それらの染色体の核型分析を行った。その結果、野外雑種は2組以上の動原体融合した染色体を持つことが分かった。非常に面白いことに、半クローンの子である戻しスジアイナメは動原体融合を持つが、戻しスジアイナメの子は、動原体融合が解消し、通常のスジアイナメと同様の核型を示した。戻しスジアイナメは組み替えることから、配偶子を作る際、相同染色体同士が接合し、その過程で動原体融合が解消することと考えられた。動原体融合が半クローンの原因因子である可能性と動原体融合が代々遺伝するのではなく代毎に解消するなど極めて特異的な遺伝様式を持つことなど、これまで報告のない知見が得られた。北太平洋沿岸に広く分布するアイナメ属には、スジアイナメ型mtDNAを持ち、アイナメ雄およびクジメ雄と交配する妊性を持った2系統の雑種集団(前者をアイナメ系雑種、後者をクジメ系雑種と呼ぶ)が存在する。

これらの雑種は雑種生殖(ハイブリドジェネシス)という半クローン(hemi-clone)を産む特殊な生殖様式をとることが明らかになり、初年度には、mtDNA多型領域をマーカーとした雑種集団の分岐年代推定を行い、2年目の昨年度は、種々の交配実験を行い、イカのことが明らかになった。(1)半クローンは野外雑種の通常の戻し交配で代々受け継がれるが、同じ親種の組み合わせによるF1雑種では、半クローンは生ずることはなく、従来考えられていたクローンや半クローンは、交雑種間の組み合わせによるゲノム親和性だけが要因ではなく、分子的基盤も存在することが分かった。(2)しかし、野外雑種(雌)を母種の父親と交配して得られるゲノム組成がスジアイナメとなった個体は、半クローンの分子基盤を発現させることなく、組み替え配偶子を作った。このことから、ホモゲノム状態では、その分子基盤が発現しないことが分かった。(3)2のような組み合わせで生ずる「戻しスジアイナメ」は、半クローン遺伝子を持っているにも拘わらず、通常のスジアイナメと同様に組換えし、雄も出現することから、キャリアとしてふるまう。この間にゲノムシャッフルし、半クローンを持つゲノムの遺伝的多様性が生じる。その後、いつかクジメと交雑すると、リニュアルした半クローン系統が生まれる。(4)このようなことが現実に起こってきたかは、さらなる調査と実験が必要であるが、mtDNA分析から得られて分子系統結果とよく合致する。(5)染色体観察の結果、野外雑種には、他の純粋種には見られない2組の動原体融合が観察された。半クローンとの関わりについて、さらに調査を進める予定である。想像していた以上に複雑で、多くの新知見が得られたことである。たとえば、アイナメ系雑種の起源が種間交雑ではなく、クジメ系雑種のホストスイッチであったこと。また、アイナメ系雑種に多型が少ないことで、多くの遺伝子座を調べなければならなかったが、比較的最近になって出現したことが分かり、研究材料としての希少性が明確になった。25年度が最終年度であるため、記入しない。研究を始める前に予想していたことよりも複雑で、多くの新知見が得られたことである。その一つが、半クローン生殖が種間の遺伝的距離(ゲノム親和性の距離)だけでなく、分子基盤が存在することを示したことである。また、この結果に関連して、この分子基盤がホモゲノム(純粋種)の時には発現せず、キャリアとして純粋種集団の中でゲノムシャッフルすることも明らかに出来た。これらの結果によって、半クローン生殖世代が続いている間に蓄積した悪性の突然変異は、母種の雄と戻し交配してホモゲノムに戻り、その状態で世代交代する間に、捨てることができる。これは、半クローン遺伝子が永続できる仕組みの一端を明らかに出来たものと考えている。そして、このようなことが実際に起きていると考えられる分子系統関係も得られたことである。その他にも、アイナメ系雑種の起源が種間交雑ではなく、クジメ系雑種のホストスイッチであったということを明らかにしたことも、予想し得なかった興味深い現象と言える。しかもアイナメ系雑種は、半クローンは雌だけなので、個体数を増やす上で、純粋種よりも有利であると考えられる理論的な予測と良く合致した集団であることも明らかになった。アイナメ系雑種は、ミトコンドリアのハプロタイプが少なく、ほとんどが同一のハプロタイプであり、わずかな個体が,そのハプロタイプと可変領域約4000塩基対の内、1ないし2箇所の変異が見られるだけであり、わずか1個体のホストスイッチが起源となり、急速に個体数を増やした結果を示している。
ヒト樹状細胞によるナイーブヘルパーT細胞の活性化・分化誘導機序の解明

Th1サイトカインであるIFN-gだけでなくTh2サイトカインであるIL-4やIL-13も、樹状細胞からのIL-12産生を増強する。IFN-gはDCからのIL-12産生もIL-23産生も増強する。一方、IL-4やIL-13はDCからのIL-12産生は増強するがIL-23産生は抑制する。IL-10はDCからのIL-12/23/27産生を抑制する。IL-10はIFN-g/IL-4/IL-13の樹状細胞サイトカイン産生増強作用を抑制する。未熟樹状細胞のサイトカイン産生能は成熟樹状細胞より劣るが、それでもT細胞分化増殖誘導には十分な量である。分離したMonocytes、これから誘導したImmature Dendritic Cells(imDC)とMature DendriticCells(mDC)の表面マーカーの解析を行い、これらを確かに分離かつ誘導できたことを確認した。mDCをCD40Lにプラスして様々なCytokineの組み合わせで刺激し、mDCからのCytokine産生をELISA法にて測定した。『IL-12産生はIFN-gで増強される。これにIL-4and/orIL-13を加えるとさらに増強される。』ことはわかっていたが、今回の研究で『IL-4orIL-13単独でも増強される』と『IL-10はこれらの増強を強力に抑制する』ことが明らかになった。また、IL-6産生に対しては、これらのサイトカインは影響なさそうであることもわかった。IL-23とIL-27の産生に対しこれら4種のサイトカインは、『IL-23産生に抑制的に働き、IL-27産生には影響ない。』という結果だった。これは、私が米国で得た結果『IFN-gはIL-23産生もIL-27産生も増強する。IL-4orIL-10orIL-13の添加はこのIL-23産生増強を抑制するが、IL-27産生には影響を及ばさない。』と大きく異なっている。人種の違いだろうか?これからの研究課題である。研究開始初期では、mDCのCytokine産生パターンは予想された範囲内であった。ところが、途中から、実験方法は同じなのに、今まで認められていたmDCからのIL-12p70産生が認められなくなってしまった。その他のIL-6/IL-23/IL-27の産生に大きな変化はなかった。この原因が『血液提供者の違いではない。培養プレートの違いだろう。』とわかるまで数ヶ月を要してしまった。このため、研究の遅れが生じてしまった。しかしながら、本研究の目的は『mDCのCytokine産生を調整することによって、mDCによって誘導されるHelper T Cellsの亜集団を調整する』なので、IL-12p70を産生しない(Th1に分化させない)mDCの作製も重要である。この観点からすると、このトラブルにはメリットもあると思われる。ヒト樹状細胞の機能解析、特にサイトカイン産生を、行ってきた。この結果、下記のことを発見できた。1IL-4とIL-13は樹状細胞からのIL-12p70産生を増強するが、IL-23産生は抑制する。IFN-gもIL-12p70産生を増強するがIL-23産生も増強するので、IL-4とIL-13のIL-12産生増強システムはIFN-gと異なっている。2未熟樹状細胞は成熟樹状細胞と比較してT細胞との接触に関与する表面マーカーの発現が低いが、T細胞の分化増殖に関与するサイトカインの産生量は十分である。上記のことを日本樹状細胞研究会(2016年9月)、日本免疫学会学術集会(2016年12月)の2つの学会で研究成果として発表した。American Association of Immmunologist(2017年5月)でも研究成果を発表する予定である。上記12に加え、3樹状細胞はCD40L刺激によってIL-10を産生する。単球から樹状細胞への分化段階でもIL-10を多く産生する。4樹状細胞からのIL-12p70が極端に低いドナーが存在する。も発見した。これらの解析をさらに行っていけば樹状細胞の機能解析につながり、疾患治療等に役立つことだろう。目的とする樹状細胞の誘導と解析はほぼ終了した。次年度からは樹状細胞とNaive Helper T細胞の共培養を行い、T細胞の分化増殖の解析も行う。ヒトMonoCytesから樹状細胞を誘導し、その機能解析、特にサイトカイン産生を行ってきた。この結果、下記の結果を得た。2IL-4は樹状細胞からのIL-12p70産生を増強するがIL-23産生は抑制する。これは「IFN-gはp35産生もp19産生も増加させる。一方、IL-4はp35産生を増加させるがp19産生は減少させる」ことを示している。ところが、今年度に入ってからは、実験方法を変えていないにもかかわらず、「IFN-gもIL-4も樹状細胞からのIL-12p70産生を増強するがIL-23産生は抑制する」となってしまった。

この原因が不明のまま、どちらが真なのか不明のまま、研究は終了となってしまった。また、樹状細胞を用いてナイーブヘルパーT細胞の分化増殖を調べようとしたが、ナイーブヘルパーT細胞の分離がうまくいかず、ナイーブとメモリーがほぼ半々という分離結果だったため、行えなかった。Th1サイトカインであるIFN-gだけでなくTh2サイトカインであるIL-4やIL-13も、樹状細胞からのIL-12産生を増強する。IFN-gはDCからのIL-12産生もIL-23産生も増強する。一方、IL-4やIL-13はDCからのIL-12産生は増強するがIL-23産生は抑制する。IL-10はDCからのIL-12/23/27産生を抑制する。IL-10はIFN-g/IL-4/IL-13の樹状細胞サイトカイン産生増強作用を抑制する。未熟樹状細胞のサイトカイン産生能は成熟樹状細胞より劣るが、それでもT細胞分化増殖誘導には十分な量である。刺激を様々に変えることでmDCからのサイトカイン産生を調節し、naive Th Cellsの分化増殖の調節へとつなげていきたい。これができれば、Th1/Th2/Treg/Th17/TregといったHelper T Cellsの亜集団の誘導を個々の状況に応じて調節でき、臨床的にも大きく役立つと思われる。また、上記のIL-12p70を産生しないmDCがどうして誘導できたのか、本当に培養プレートの問題なのか(培養プレートの作製企業が違うだけで、材質は同じである。)、様々な角度から検討していく。目的とする樹状細胞の誘導と解析はほぼ終了した。引き続き樹状細胞の機能解析を継続するとともに、今年度からは樹状細胞とNaive Helper T細胞の共培養を行い、T細胞の分化増殖の解析も行う。免疫学研究初年度のため、試薬など用意しなければならない物品が多くあった。これらの購入を問題なく行うため50万円を前倒し請求して受領したが、実際には約10万円で収まった。よって、次年度に約40万円の繰り越しとなった。研究結果解析がうまくいき、購入予定だった試薬量が減った。残った分は次年度の分と合わせて試薬を購入する。実際には次年度使用額が10万円減っただけであり、使用計画の再立案は不用である。研究に必要な試薬の購入に充てる。
高圧型マイクロ波CVD法による微粒子の作成とその応用に関する研究

当初の計画に基づき成果の概要を示す。1.インピーダンス測定ネットワークアナライザーが使用できる目途が立ち測定した。そこで,プラズマプロセス中においてインピーダンスを測定する方法を研究し,製作可能であることが分かった。これは,進行中であり,報告書に未記入である。2.共振器・微粒子生成室の設計高圧力においてプラズマを発生させ安定に維持するために,2段型共振器と同軸型共振器の2種類の装置を作成した。いずれもこの研究において独自に開発したものであり,この装置を利用して微粒子の生成を行った。前者の装置は,プラズマを安定に維持することに優れ,後者は,共振度が高く,今後,高パワー密度を実現するためには欠かせないものである。いずれも,今回の最高加圧力である5気圧においてもプラズマを発生させることができ,当初の目的を達成することができた。3.微粒子の作成上記の装置で,微粒子の作成を試みた。原料は,生成されるものが微粒子及び薄膜を想定したことにより炭素系のものを用いた。微粒子を生成しTEMにより,観察,分析すると結晶性(ダイヤモンドに近い構造)を有することを示した。そこでこの粒子の生成条件について系統的に調査するため,結晶性に着目し,主に次のようなパラメータを変化させた。(1)キャリアガス,原材料ガス及び添加ガスの種類及び濃度比。(2)生成室内圧力,(3)マイクロ波の投入電力,(4)プラズマインピーダンスなどである。各々詳しく分析を行ったが結晶性がよいということを基準として結論するならば,(1)については,ヘリウムとメタンガスの組み合わせに,水素を微少量添加すること,(2),(3)および(4)についてはいずれも高い方がよいことがわかった。また微粒子生成時のプラズマの発光分析を行った結果,スワンバンドの発光が見られ,C_2ラジカルの存在が確かめられた。これが,再結合し,微粒子が生成されているものと思われる。1.共振器・微粒子生成室の設計および製作(1)共振器の設計製作について実施計画においては,2段型共振器として高い共振度を得たと述べたが,ネットワークアナライザを用い,その特性を調べたところ,初段の共振器の役割は小さく,後段により共振度は左右される事がわかった.そこで1段型とし,パラメータを精密に調節することで共振度の高いものが得られた.このことで調整のパラメータが格段に減少しチューニング及びインピーダンス(プラズマ点火,非点火時)の解析が容易になった.例えば共振周波数における吸収が数db程度であったものが,60dbすることができる.これにより現在の容器の最高使用圧力3.5気圧でも,事前にパラメータを調節してやれば,容易に点火できる.共振系としては高し共振度のものが得られ,チューニングするプロセスを確立することができた.(2)微粒子生成室の設計製作微粒子の引き出し回収また薄膜作製およびその改質などを行ったりするのに必要な容器を製作し,それにイオンポンプを取り付けた.容器としての性能は10^<-10>torr程度の真空度を確保することができ,所期以上の目的を達することができた.2.微粒子の生成および成膜2種類のガス混合しプラズマ室に導入し,微粒子が得られた。全圧,ガスの分圧比,流量,投入マイクロ波パワーにより粒径の制御ができる.この制御性,粒子の組成及び構造については引き続き調査を行う。

このような高圧下でのプラズマCVDプロセスの事例はなく,新しい材料創製法と新材料開発の可能性を含めより詳しく研究しなければならない.1.マイクロ波立体回路の改良昨年度使用した2段共振型プラズマ発生装置に加え,同軸型共振器を作製した。そして,共振度の高いものが得られた。ただ,その分,負荷のインピーダンス変化に対し,すなわちプラズマの状態に非常に敏感であり,微粒子生成のための装置として最適とはいいがたく,現在,実験目的により両者を使い分けている。ただ,両者に対し電極,導波管などの部品の形状及び材質の検討および改良を行った。また,研究成果報告書には記入していないが,プラズマのインピーダンスをプロセス中に測定できる装置について検討及び研究を行い,作製可能であることが分かった。これは導波管中3点においてクリスタルマウントにより検出し計算し負荷のインピーダンスをリアルタイムに測定しようとするもので,これに基づき制御することで,より高パワー,高エネルギ密度状態での微粒子生成が期待でき更なる研究の進展が期待できる。2.微粒子の生成結晶性の良い粒子を得るために,主に次のようなパラメータを変化させた。(1)キャリアガス,原材料ガス及び添加ガスの種類及び濃度比,(2)生成室内圧力,(3)マイクロ波パワーの投入電力,(4)プラズマインピーダンス等である。これらついて,各々詳しく分析を行ったが,結晶性がよいということを基準として結論するならば,(1)については,ヘリウムとメタンガスの組み合わせに,水素を微少量添加すること,(2),(3)および(4)についてはいずれも高い方がよいことがわかった。また微粒子生成時のプラズマの発光分析を行った結果,スワンバンドの発光が見られ,C_2ラジカルの存在が確かめられた。これが,再結合し,微粒子が生成されているものと思われる。
固定式全方向歩行訓練器の開発とその有用性調査

全方向型歩行訓練器を開発し、機器の正確性・安全性を確認後、横歩きと、通常では行えない斜め後方歩行訓練の有用性を調査した。斜め後方歩行は29名(男14名、女15名:平均年齢68.6歳)を対象とし、1回2分、週2回、19回歩行訓練を行った。訓練前後に、左右の腸腰筋、中臀筋、大腿四頭筋の等尺性筋力を評価し、椅子5回立ち上がり時間と左右それぞれの開眼片足立位時間を測定した。結果、評価した筋力は左右とも有意(p<0.0007)に増加し、椅子5回立ち上がり時間も、訓練方向に関わらず、有意(p=0.0012)に改善した。斜め後方訓練は短時間・短期間の訓練で、下肢筋力並びに椅子5回立ち上がり時間は向上できた。初年度として固定式全方向歩行訓練器を一台製作し、トレッドミルの走行確認やトレッドミル本体の360度回転動作の確認、牽引装置の動作確認、更にそれらの安全性の検証を行なった。本機器の有する機能に関して確認した内容は、次の通りである。(1)車いすから本機器へのスムーズな騎乗(2)トレッドミルのスムーズな動きと正確性(3)トレッドミル本体のスムーズな回転と正確な回転動作(4)牽引機能の正確性と安全性が主な内容である。(1)車いすから本機器へのスムーズな騎乗取り外し型のスロープを設けて、車いすごと被訓練者をトレッドミル本体に載せ、牽引用のハーネスを被訓練者(ボランティア)の体幹・大腿に取り付け、牽引しつつトレッドミル中央に立たせた。体重56100kgのボランティア(10名)もスムーズに対応可能であった。(2)トレッドミルのスムーズな動きと正確性トレッドミルが動く前、止まる前には、チャイム音を流し動き出す時・止まる時のサインとした。またスピードは、徐々に上がり、徐々に静止した。設定速度に達した時の速度精度も高かった。走行中には音楽を流せるように設定した。100kgが乗っても、速度は一定であった。(3)トレッドミル本体のスムーズな回転と正確な回転動作トレッドミル本体が回転する前には、チャイム音を流し動き出す時のサインとした。回転時には、トレッドミルの動く時とは異なる音楽を流せるようにした。100kgが乗ってトレッドミル本体の回転を、50回繰り返すと、回転に5度以内の誤差が生じた。次年度の調整項目とした。(4)牽引機能の正確性と安全性100kgのボランティアを持ち上げることが可能で、100kgまでの免荷機能は正確であった。耐久性は次年度の研究とする。【研究目的】固定式の全方向歩行訓練器を開発しその有用性を調査する。【対象・方法】健常人10名:平均年齢50歳始めの1週間右方向3分歩行次の1週間左方向3分歩行を行わせ、徒手筋力測定器で左右の中殿筋、大腿四頭筋、腸腰筋の筋力を、訓練前、訓練後1週・2週に評価した。【結果】右中殿筋は、訓練前180.1±35.7(N)が1週後234.6±44.9となり、2週後250.8±44.4に増加した。訓練前・訓練1週後のP値は、0.0010訓練1週後・2週後のP値は、0.2461、訓練前・訓練2週後のP値は、0.0005であった。同様に左中殿筋は、162.9±16.4から221.7±47.1に、そして243.3±41.1に増加し、P値はそれぞれ0.0011、0.1343、0.0002であった。右大腿四頭筋は216.0±52.5から222.8±54.4に、そして267.5±39.0に増加し、P値は0.6689、0.0003、0.0080であった。左大腿四頭筋は、218.2±50.9から243.4±6i.2に、そして274.9±50.1に増加し、P値は0.2089、0.0066、0.0153であった。

右腸腰筋は、158.1±19.0から173.0±25.3に、そして180.9±15.4に増加し、P値は0.5791、0.1058、0.0318であった。左腸腰筋は、158.2±22.2から171.3±26.9に、そして181.9±12.3に増加し、P値は0.1975、0.1062、0.0103であった。【考察】今回の訓練は横方向の歩行訓練3分間のみで、始めの1週間は右方向、次に左方向の歩行のみ行った。中殿筋は左右とも1週間で筋力は有意に増加し、四頭筋は1週間と2週間の間で有意に筋力は増加した。腸腰筋は2週間後には有意に増加していた。横歩きでは中殿筋は左右歩行に関わらず両側の筋力が増加していた。【目的】「据え置き式」全方向型歩行訓練器と、地域に持って行ける「移動式」全方向型歩行訓練器を各1台作成し、前者を使って斜め後方歩行訓練を、後者では側方歩行訓練を行い、その有用性を調査した。【対象・方法】斜め後方歩行訓練は、29名(男14名、女15名:平均年齢68.6歳)を対象者とした。誕生日の末尾で左右の方向を分け、偶数は右斜め後方歩行訓練(11名)、奇数は左斜め後方歩行訓練(18名)とし、1回2分、週2回、計19回の歩行訓練を行った。また、側方歩行訓練対象者は20名(全例男性、平均年齢78.8歳)で、1回3分、週2回、計20回の歩行訓練を行った。左右の振分けは斜め後方歩行訓練と同様である。評価は訓練前と訓練後で行い、徒手筋力測定器による左右の腸腰筋、中臀筋、大腿四頭筋の等尺性筋力評価と、椅子5回立ち上がり時間、左右それぞれの開眼片足立位時間を評価した。斜め後方訓練群には、重心動揺計で外周面積と単位面積軌跡長も測定した。【結果】斜め後方訓練群では、訓練方向に関わらず、腸腰筋、中臀筋、大腿四頭筋の筋力が左右とも有意(p<0.0007)に増加し、椅子5回立ち上がり時間も有意(p=0.0012)に改善していた。しかし、開眼片足立位時間には有意な増加はなかった。重心動揺計の外周面積と単位面積軌跡長の評価では、11名の右斜め後方訓練群は両者とも有意(p=0.02)に改善したが、左斜め後方訓練群では有意な改善は見られなかった。側方訓練群では、下肢筋力の右大腿四頭筋のみ、左右の訓練に関係なく有意(p<0.04)に増加した。その他の筋力は数字上は増加していたが、有意な改善とは言えなかった。椅子5回立ち上がり時間は全体では有意(p=0.011)に改善していた。【結語】斜め後方歩行訓練は、短時間で短期間の訓練実施で、下肢筋力並びに椅子5回立ち上がり時間は向上した。全方向型歩行訓練器を1台作成した。本機器は床面をトレッドミルとし、トレッドミル自体を360度自由に、設定した角度に回転することができるようにしたものである。本機器に持たせたい機能は、1車いすから本機器へのスムーズな騎乗2トレッドミルのスムーズな動きと正確性3トレッドミル本体のスムーズな回転と正確な回転動作4牽引機能の正確性と安全性である。これらの機能により、前歩き・後歩き・横歩き・斜め歩きなど、人間が本来持っている複雑で複合的な歩行動作の訓練ができる機器になり得た。このような機器は、国内外に存在しない。昨年度、本開発機器を用いて健常人10名:平均年齢50歳に、始めの2週間右方向3分歩行訓練、次の2週間左方向3分歩行訓練を行わせ、徒手筋力測定器で左右の中殿筋、大腿四頭筋、腸腰筋の筋力を訓練前と訓練後に評価した。良好な筋力増強が認められ、本機器の有用性(筋力増強・転倒予防への有用性)が期待された。そして、今後の地域への展開を考慮して、ポータブル型の歩行訓練器も1台作成した。しかし、地域への展開を行うために検証した耐久性実験において、上記124の機能は正確に確実に行えたが、3の機能の耐久性に問題が見つかった。具体的には、100kgの荷重のもとでトレッドミル本体の回転を50回繰り返すと、5度の誤差が生じた。この耐久性の検証で、回転盤が徐々にずれる傾向が見られたため、地域での検証において安全性に問題が出る可能性があると判断し、地域での検証は行えていない。訓練機器が大きく、地域への搬送が困難であった。
配当政策のコラボレーション効果に関する実証研究

日本企業の配当政策が株式市場に与える影響について、コロボレーション効果(corroboration effect)の観点から実証分析した。分析の結果、第1に、経営者予想の修正の公表や利益・配当の時系列に対して、コロボレーション効果の存在と持続性を裏付ける証拠を得た。第2に、配当のライフサイクル仮説が日本企業の経営者や株式市場に受け入れられていないという、米国とは異なる証拠を提示し、その解釈にコロボレーション効果の概念を応用した。投資機会が豊富な成長企業は、将来の成長投資のために、株主還元よりも内部留保を優先すべきである。逆に成熟企業は、フリーキャッシュフロー問題を緩和させるためにも、余剰資金を株主還元することが望ましい。この考えは「配当のライフサイクル仮説」としてよく知られている。平成20年度は、市場が配当のライフサイクル仮説の予想と整合的な評価を配当変化に対して行っているかどうかを検証した。分析の結果、(1)成熟企業の減配が追加的なマイナス評価を受けている一方で、成長企業の減配はそれほど大きなマイナス評価を受けていない、(2)成熟企業の増配が割り引いて評価されている一方で、成長企業の増配が追加的なプラスの評価を受けているという証拠を得た。(1)の結果は、ライフサイクル仮説の予想と整合的であるが、(2)は説明できない。しかしながらコラボレーション効果の概念を用いれば、(1)と(2)の結果は統一的に解釈できる。増配(減配)シグナルのベクトルと、それを別の角度から裏付ける成長(成熟)シグナルのベクトルが一致しているとき、将来の好(悪)業績を示唆する増配(減配)シグナルは信頼性が高いと評価され、さらなるプラス(マイナス)の評価を受けるのである。逆にベクトルが異なる増配(減配)シグナルの株価上昇(下落)効果は小さい。平成20年度の発見事項は、少なくともライフサイクル仮説とコラボレーション効果による仮説が併存するケースでは、後者が優位であることを証拠付けている。利益変化と配当変化のアナウンスメントが相互に関連付けて評価されることを「コロボレーション効果(コラボレーション効果)(corroboration effect)」という。平成21年度は、経営者の利益予想と配当予想の修正が公表されたとき、両者のコロボレーション効果が株式市場に追加的なインパクトを与えているかどうかを実証分析した。直近約2年間に公表された延べ9,420個の業績予想修正・配当異動サンプルを分析対象として、コロボレーション効果の存在とその持続性の高さを肯定する証拠を得た。具体的なインプリケーションは次のとおりである。(1)増益公表は株価上昇をもたらす。とりわけ増益と増配を同時公表すると株価上昇が大きい。同様に、(2)減益公表は株価下落をもたらす。とりわけ減益と減配を同時公表すると株価下落が大きい。増益(減益)予想修正と増配(減配)予想修正は、ともに将来業績に対する経営者の自信(悲観)を表す。利益変化と配当変化のベクトルが同じとき、市場は将来業績に対する経営者の見通しの信頼性が高いと評価し、より大きなプラス(マイナス)の評価を行うのである。逆に、(3)両変化のベクトルが異なるアナウンスメントの情報効果は相対的に小さい。なお本分析では、(4)減益・減配のなかでも、赤字転落・無配転落の同時公表のマイナス・インパクトが最大である、(5)増益とのコロボレーション効果は、記念配当よりも普通配当を用いた増配の方が大きいという証拠も得た。これらの発見事項は、コロボレーション効果のインパクトが、利益変化や配当変化の内容(赤字転落や無配転落など)、さらには当該配当に備わっている拘束性の程度にも依存することを証拠付けている。平成22年度は、日本企業の配当政策が株式市場に与える影響について、「コロボレーション効果(コラボレーション効果)(corroboration effect)」の観点から実証分析した成果を研究書として刊行した(2010年9月)。ここでコロボレーション効果とは、利益変化と配当変化のアナウンスメントが相互に関連付けて評価されることをいう。日本市場を分析対象としてコロボレーション効果を分析した先行研究は存在しない。そこで、同書の第1部では、日本市場を対象として、このコロボレーション効果に関する様々な証拠を蓄積した。具体的には、経営者予想の修正の公表(第2章、第3章)や利益と配当の時系列(第4章)に対して、コロボレーション効果の存在と持続性を裏付ける証拠を得た。第2部では、配当のライフサイクル仮説が日本企業の経営者や市場に受け入れられているかどうかを実証的に考察した。分析の結果、増配を選択しているのは成熟企業よりもむしろ成長企業である(第6章、第7章)、成熟企業よりも成長企業の増配の方がプラス・アルファの評価を受けている(第8章)という、ライフサイクル仮説と逆の証拠を得た。同書では、これらの証拠をコロボレーション効果の概念を用いて統一的に解釈した。第1の意義は、配当のライフサイクル仮説について、米国とは異なる日本独自の証拠を発見し、かつその証拠がコロボレーション効果の観点から解釈可能であることを示した点である。

第2に、コロボレーション効果の観点から、配当政策を議論する際に参照可能な科学的証拠を提供している点である。具体的には、首尾一貫したメッセージ(増益局面)と下方硬直的な配当政策(減益局面)の重要性を指摘した。最後に、コロボレーション効果を包括的に分析した世界で初めての研究書であることを指摘しておきたい。
レセプターのコンホメーション変化に基づく電気化学センサーの開発

【DNA検出電気化学センサー】申請者が開発したDNA検出センサーは,電気的に中性な人工核酸であるペプチド核酸(PNA)をプローブとして用いた電気化学センサーである.前年度の報告書において申請者は,PNAの持つ高いDNAハイブリッド能・ミスマッチ排除能を生かし13merのPNAを用いることおよびターゲットDNAのハイブリッド形成前後における電極表面上の電荷の変化をより大きくすることで,femtomolarレベルの検出下限を達成したことを報告した.また,1塩基変異を持つターゲットDNAの場合は,10^<-10>Mの濃度でも応答は観測されなかった.本年度,13-mer PNAを用いたDNAセンサーにおけるfemtomolarレベルの検出限界の妥当性を確認した.互いに配列相補的なN merのPNA/DNA対においては,その結合定数KがK=(14±1)^N[M^<-1>]で表され,また12merのPNA/DNA対が1つミスマッチを持つと6.4 _10^4倍結合定数が低下することが過去に報告されている.これらのことは,前年度報告したfemtomolarレベルの検出下限ならびに1塩基変異をもつDNAに対しては10^<-10>Mの濃度でも応答しなかったことを説明している.更に12-mer PNAに基づくDNAセンサーの検量線を実験により計測し,前年度および前々年度報告した13-mer PNAおよび10-mer PNAに基づくセンサーの検量線と比較したところ,検出下限は13-mer PNA<12-mer PNA<10-mer PNAの順になることが分かつた.以上により,前年度報告したセンサーの性能の妥当性は示されたと考え,この成果を論文に発表した.【イオノフォア包埋型イオンチャンネルセンサー】申請者は,液膜型イオン選択性用に開発されたイオノフォアをチオール基の導入なしに金電極表面に固定することができれば,本センサーのゲストの適応範囲が一気に広がるであろうことを予想した.そこで,金電極表面に10-mercaptodecanesulfonic acid:11-hydroxy-1-undecanethiol=1:3の混合自己集合膜を形成させ,この膜内にCa^<2+>イオノフォアであるETH1001を包埋させて固定してセンサーを作製した.[Ru(NH_3)_6]^<3+>を電気化学マーカーとして用いたところ,Ca^<2+>を10^<-5>Mより検出することに成功した.このセンサーはMg^<2+>ではより高い濃度からしか応答せず,Ca^<2+>に対する選択性があることを確認した.また,このようにして作製されたセンサーは比較的安定で,繰り返し使用できることを見出した.【DNA検出センサーの感度向上】前回の実績報告書で報告したように,申請者が開発したDNA検出センサーは特殊な試薬を用いない簡便な方法であると同時に,特定の塩基配列を選択的に検出するという能力を持ったセンサーであることが分かった.前年度申請者は,以前用いていた水酸基を持つチオールではなくアミノ基を持ったチオールを電極表面に固定することにより,ターゲットDNAのハイブリッド形成の前後における電極表面上の電荷の変化を増大させることに成功し,結果このDNA検出センサーの検出下限を10^<-6>Mから5.1×10^<-10>Mへと向上させることができた.本年度,プローブとして用いるペプチド核酸(PNA)の長さを10merから13merへとより長くすることで,検出下限を更にfemtomolar(10^<-15>M)レベルにまで下げることに成功した.PNAプローブおよび8-amino-1-octanethiol(AOT)の混合単分子膜を研磨した金電極表面に修飾し,[Ru(NH_3)_6]^<3+>をマーカーとして含むpH7.0のリン酸緩衝溶液中にて測定を行った.13merのターゲットDNAに対する濃度依存性を観測したところ,約10^<-15>Mより応答が観測された.これは以前より4桁以上低い検出下限である.これは,13merという長いPNA/DNAハイブリッドを形成させことで,電極表面上の電荷の変化をより大きくすることができたため,およびPNA/DNA間の結合定数がより大きくなったためであると考えることができる.一方,3塩基変異および1塩基変異を持つDNAに対しても同様の測定を行ったが,応答は観測されなかった.また,サンプルとして用いたDNAの非特異的な吸着は,前回と比べて減少していた.これは,13merというより長いプローブを用いることで,DNAの電極表面への接近を立体的に防ぐことができたためではないかと考えている.【DNA検出電気化学センサー】申請者が開発したDNA検出センサーは,電気的に中性な人工核酸であるペプチド核酸(PNA)をプローブとして用いた電気化学センサーである.前年度の報告書において申請者は,PNAの持つ高いDNAハイブリッド能・ミスマッチ排除能を生かし13merのPNAを用いることおよびターゲットDNAのハイブリッド形成前後における電極表面上の電荷の変化をより大きくすることで,femtomolarレベルの検出下限を達成したことを報告した.また,1塩基変異を持つターゲットDNAの場合は,10^<-10>Mの濃度でも応答は観測されなかった.本年度,13-mer PNAを用いたDNAセンサーにおけるfemtomolarレベルの検出限界の妥当性を確認した.

互いに配列相補的なN merのPNA/DNA対においては,その結合定数KがK=(14±1)^N[M^<-1>]で表され,また12merのPNA/DNA対が1つミスマッチを持つと6.4 _10^4倍結合定数が低下することが過去に報告されている.これらのことは,前年度報告したfemtomolarレベルの検出下限ならびに1塩基変異をもつDNAに対しては10^<-10>Mの濃度でも応答しなかったことを説明している.更に12-mer PNAに基づくDNAセンサーの検量線を実験により計測し,前年度および前々年度報告した13-mer PNAおよび10-mer PNAに基づくセンサーの検量線と比較したところ,検出下限は13-mer PNA<12-mer PNA<10-mer PNAの順になることが分かつた.以上により,前年度報告したセンサーの性能の妥当性は示されたと考え,この成果を論文に発表した.【イオノフォア包埋型イオンチャンネルセンサー】申請者は,液膜型イオン選択性用に開発されたイオノフォアをチオール基の導入なしに金電極表面に固定することができれば,本センサーのゲストの適応範囲が一気に広がるであろうことを予想した.そこで,金電極表面に10-mercaptodecanesulfonic acid:11-hydroxy-1-undecanethiol=1:3の混合自己集合膜を形成させ,この膜内にCa^<2+>イオノフォアであるETH1001を包埋させて固定してセンサーを作製した.[Ru(NH_3)_6]^<3+>を電気化学マーカーとして用いたところ,Ca^<2+>を10^<-5>Mより検出することに成功した.このセンサーはMg^<2+>ではより高い濃度からしか応答せず,Ca^<2+>に対する選択性があることを確認した.また,このようにして作製されたセンサーは比較的安定で,繰り返し使用できることを見出した.
プレーナ型強磁性トンネル接合を用いた集積磁気メモリの設計

フォトリソグラフィ、及び電子ビームリソグラフィによりパターン加工したNi薄膜を原子間力顕微鏡(AFM)局所酸化法によりバリア部分を直接加工し,プレーナ型Ni/NiO/Ni強磁性トンネル接合を作製することを試みた.この実験を遂行するにあたり,AFM局所酸化法を用いたナノ酸化物の形成条件や形成過程に関して以下の知見を得た.(1)電界解析法を用いてAFM局所酸化における印加電圧依存性を解析した.その結果,10^<-7>V/m程度の電界強度が酸化しきい値であることが明らかとなった.(2)微細な加工を実現するためには曲率半径の小さいカンチレバーを用いることが有効であり,カーボンナノチューブを備えたカンチレバーなどは超微細加工に有効であることが示唆された.電気的特性の良好なプレーナ型強磁性トンネル接合の実現には至っていないが,リソグラフィによるパターン加工を含め試料作製プロセスをほぼ確立することができた.微小プレーナ型強磁性トンネル接合におけるクーロンブロッケイド領域での電流電圧特性,TMR効果,それらのゲート電圧依存性などをモンテカルロ法により解析し,電極サイズが電流電圧特性,トンネル磁気抵抗効果(TMR)特性に与える影響を検討した.また,これまではキャパシタンス結合型強磁性トンネル接合を基準に特性評価や素子設計を行ってきたが,固定電荷の影響を受けにくいために動作点の変動が抑制されることが期待される抵抗結合型強磁性トンネル接合3端子素子を提案するとともに,その基礎特性を明らかにした.フォトリソグラフィ、及び電子ビームリソグラフィによりパターン加工したNi薄膜を原子間力顕微鏡(AFM)局所酸化法によりバリア部分を直接加工し,プレーナ型Ni/NiO/Ni強磁性トンネル接合を作製することを試みた.この実験を遂行するにあたり,AFM局所酸化法を用いたナノ酸化物の形成条件や形成過程に関して以下の知見を得た.(1)電界解析法を用いてAFM局所酸化における印加電圧依存性を解析した.その結果,10^<-7>V/m程度の電界強度が酸化しきい値であることが明らかとなった.(2)微細な加工を実現するためには曲率半径の小さいカンチレバーを用いることが有効であり,カーボンナノチューブを備えたカンチレバーなどは超微細加工に有効であることが示唆された.電気的特性の良好なプレーナ型強磁性トンネル接合の実現には至っていないが,リソグラフィによるパターン加工を含め試料作製プロセスをほぼ確立することができた.微小プレーナ型強磁性トンネル接合におけるクーロンブロッケイド領域での電流電圧特性,TMR効果,それらのゲート電圧依存性などをモンテカルロ法により解析し,電極サイズが電流電圧特性,トンネル磁気抵抗効果(TMR)特性に与える影響を検討した.また,これまではキャパシタンス結合型強磁性トンネル接合を基準に特性評価や素子設計を行ってきたが,固定電荷の影響を受けにくいために動作点の変動が抑制されることが期待される抵抗結合型強磁性トンネル接合3端子素子を提案するとともに,その基礎特性を明らかにした.
X線波束の異常シフト現象を利用した光学素子開発とベリー位相項の可視化研究

近年、ブラッグ反射条件近傍に置いたひずんだ結晶によるX線波束の異常シフト現象が理論で予言され、我々が世界で初めて実証した。本課題では、この現象を新しいX線光学開拓に利用する事を目的とし、出射光が入射光と平行な極低発散光だと実証した。結晶の格子ひずみに高周波の時間変調を与え、これを数桁増幅した形で生じるX線の異常シフト量が、高周波で追随するか調べた。実験で、異常シフトX線は800kHzの時間変調に追随し、出射位置を秒速80mで走査する事が出きた。この走査速度と、100ミクロン程度のストロークの実現により、光自体の走査によって、試料を走査する従来の走査法を超える高速化が可能であることが示唆された。歪み結晶中をX線が伝搬する際に生じるベリー位相によってX線横すべり現象が生じる。この現象の特性は解明されつつあり、様々なX線光学素子に使えそうな見込みが立ってきた(Y. Kohmura et al., PRL 2010, Y. Kohmura et al., PRL 2013)。ブラッグ条件近傍にセットされた歪み結晶中の格子歪みは、位相空間上に、ベリー曲率と呼ばれる渦を生じ、X線横すべり現象の原因となっている。この渦はX線を偏向させる要因となると同時に、X線の位相変化を起こす。格子歪みを空間的に制御し、透過X線の位相変調を空間的に制御出来れば、空間光変調器(Spatial Light Modulator)への応用の可能性が拓ける。一方、ベリー位相を直接計測する事が可能になれば、厚み100ミクロンの試料が1オングストローム歪んだとしても計測できる程の、高感度計測に道が拓かれる。このため、精密なX線干渉計開発が必要である。平成25年度に、ベリー位相項を計測するための実験研究が進められた。まず、平成25年12月の実験で、X線干渉光学系で用いるX線プリズム一つを用いた簡便な光学系で信頼性のあるデータが取れる事を示した。歪み結晶によるベリー位相を直接計測する前のステップとして、無歪み結晶透過による位相シフトとその角度依存性が動的回折理論で計算される物と一致する事を確認した。我々が用いたX線干渉計測法は、歪みに対する感度が非常に高い反面、歪みが大きすぎると、位相シフトが、複数波長に跨り、観測あるいは解読が不能になる。このため、次のステップとして、微小歪みの大きさを変えた結晶試料を4通りほど準備し、観測される位相シフトが、無歪み結晶から、歪みに応じて変化していく様子を観察した。この実験でベリー位相を可視化するという初期の目的は達成された。現状では、位相ドリフトなどが見られ、定量性に多少の問題が有るが、非常に画期的な初期成果が達成された。我々が、平成26年度に達成した研究成果は以下の三点である。まず第一点として、「X線波束の異常シフト現象を利用した光学素子開発」を行った。入射角をブラッグ条件近傍とし、歪んだ単結晶を通したX線ビームは、シフト量が大きく結晶の縁に達する成分と、ほとんどシフトを起こさず透過する成分に分かれる。これらの二ビームは、出射位置が空間的に異なる。昨年度は、ピエゾ素子の精密駆動で結晶格子歪みをコントロールするシステムを構築した。このシステムを利用し歪み制御を行い、これらの二ビームをほぼ瞬時に切り替えられる事を示し、シフト成分と透過成分を500Hzで交互に出力する光学システムを実現した。第二点として、この二つのビームの出射角度を、それぞれ結晶による角度アナライザーを用いて測定し、ほぼ二ビームが平行である事を確認した。二ビームは、間にブラッグ反射角である20度程度の角度がついており、また、全く異なる経路を通るにも関わらず、平行だった。本研究のテーマである異常シフト現象において、X線の波数ベクトルは結晶伝播中も変わらず、X線の位置のみが変化すると、ベリー位相理論(Sawada et al., PRL, 2006)で予言されている。我々は、X線横すべり現象と呼んでいるが、この本質である波数ベクトルの保存を直接示す重要な研究成果を得た。第三点として、X線領域での「ベリー位相項の可視化研究」を行った。歪み結晶に由来するベリー位相項を可視化するため、結晶に対するX線の入射角をブラッグ反射条件近辺で変化させ、その角度依存性を調べた。実験セットアップに改良の余地が有り、まだ、本来のベリー位相項を可視化したとは言い切れない状況にある。我々は、完全結晶中を伝搬するX線の異常シフト現象を使い、新しいX線光学を開拓している。この現象は、結晶格子が周期的な配列からずれ、微小な変位やひずみが出来る際、生じる。結晶に高周波の振動を乗せ、微小変位を時間変化させれば、X線の異常シフト量も、高周波で変調させることができる。本年度は、このアイデアにもとづき、X線軌道を高速で振る実験を実施した。高周波の振動を結晶に与えるため、800kHz、200kHzの超音波振動子からの超音波をシリコン薄膜結晶に照射した。結晶縁に異常シフトX線が集積されるので、この成分だけを取り出すため、薄膜結晶下流にスリットを設置した。強度変化を測定し、800kHzで異常シフトX線強度の変調が起きていることを確認した。

次に、結晶縁以外に、スリット位置を変えながら、位置に応じて出射光の到達時間が変化する様子を、TOF(Time of Flight)計測で調べた。X線の検出には、高速X線検出器を用い、また、振動励起信号を開始時間とし、経過時間を変えながらX線強度を計測し、TOFスペクトルを取得した。この結果、スリット位置によって、出射光の到達時間が変化する様を観察し、スリットを外せば、出射位置を時間とともに走査できることを示した。原理的には、異常シフトX線の結晶内伝搬経路を精密に測れれば、三次元ひずみ分布の情報を取得する事も可能である。我々は、異常シフトX線の結晶内伝搬経路を簡便に測定する方法を考案した。ダイヤモンドひずみ結晶中でのX線異常シフト現象を利用し、X線経路上でダイヤモンドの可視発光を生じ、生じた可視光をダイヤモンド結晶側面から顕微観察した。実験で、ダイヤモンド結晶による可視発光を観察し、X線経路の可視化に成功した。ただ、大きな異常シフトを生じるX線の可視化に関しては、可視発光量も小さく観察が難しかった。近年、ブラッグ反射条件近傍に置いたひずんだ結晶によるX線波束の異常シフト現象が理論で予言され、我々が世界で初めて実証した。本課題では、この現象を新しいX線光学開拓に利用する事を目的とし、出射光が入射光と平行な極低発散光だと実証した。結晶の格子ひずみに高周波の時間変調を与え、これを数桁増幅した形で生じるX線の異常シフト量が、高周波で追随するか調べた。実験で、異常シフトX線は800kHzの時間変調に追随し、出射位置を秒速80mで走査する事が出きた。この走査速度と、100ミクロン程度のストロークの実現により、光自体の走査によって、試料を走査する従来の走査法を超える高速化が可能であることが示唆された。X線波束の異常シフト現象を利用した光学素子開発では、結晶格子歪み制御を利用し、高速スイッチング素子や強度変調器の実現を目指した、シフト成分と透過成分の高速切り替え実験を世界で初めて行い成功した。平成26年度には、500Hzで働く光学システムを達成する事が出来た。シフト成分と透過成分はお互いに平行であり、二ビーム間の距離も1mm程度しか離れておらず、利便性が高い事が示せた。一枚の結晶光学素子で、この様な高速スイッチング素子や強度変調器を実現できる事を示せたのは、大きな意義があると考えられる。ただし、放射光施設ユーザー実験では、100kHzから1MHz程度の素子が要求されると考えられる。今後は、さらなる高速化を目指して、開発を進めたい。第二のテーマである、ベリー位相項の可視化のためには、無歪み結晶で見られるブラッグ反射条件近傍の広義の屈折率による位相項を精度よく測り、その位相項からの差分を検出しないとならない。測定システムの安定化については、十分な検討が出来た。ただし、実験条件の選定に改良の余地が有り、まだ、本来のベリー位相項を可視化したとは言い切れない状況にある。27年度が最終年度であるため、記入しない。X線X線波束の異常シフト現象を利用した光学素子開発では、結晶格子歪み制御を利用し、高速スイッチング素子や強度変調器の実現を目指した、シフト成分と透過成分の高速切り替え実験を世界で初めて行い成功した。
一酸化窒素供与剤併用による新規肺癌治療法開発の研究

1.臨床研究私たちは、第2相臨床試験で未治療進行非小細胞肺癌症例においてシスプラチン・ビノレルビン(VC)治療群に比べてニトログリセリン(GTN)併用VC治療群の方が無増悪生存期間が延長することを報告した。更に、手術可能肺腺癌症例において術前にGTNを常用していた症例の切除腫瘍組織ではGTNを使用しなかった症例に比べ、HIF-1α・血管内皮成長因子(VEGF)・P-glycoprotein(P-gp)の発現は有意に減少していた。また、未治療進行肺腺癌症例において抗癌剤(ドセタキセル・カルボプラチン:DCb)投与前にGTNを3日間投与し、血漿中VEGF濃度をGTN投与前後で測定したところ、GTN投与後に血漿中VEGF濃度が-16pg/mL以上滅少する症例ではGTN併用DCbが奏効する感度・特意度が84%と高いことを報告した。2.基礎研究マウス肺腺癌継代細胞であるLLC細胞とマウス大腸がん継代細胞であるcolon26細胞を用いて担癌モデルを製作した。LLC細胞とcolon26細胞の双方において、腫瘍成長曲線はGTN併用シスプラチン化学療法の方がシスプラチン単独化学療法よりも有意に低値を示した。生存曲線もまたGTN併用シスプラチン化学療法の方がシスプラチン単独化学療法よりも良好であった。GTN投与により腫瘍内のHIF-1α,P-gp,VEGF発現は有意に減少レ、活性型p53蛋白は増加することが判明した。更に、予想に反してGTNは腫瘍組織への抗癌剤の薬物分配を促進しなかった。腫瘍組織の腫蕩内微小血管密度(IMD)を測定したところ、両群の間でIMDの統計学的有意差は認められなかった。GTN投与は血管新生を介さず、腫瘍内の血流を増加することによって腫瘍内酸素分圧を増加し、HIF-1pathwayの抑制と活性型p53蛋白増加を介して抗癌剤の増感作用をもたらすことが示唆された。1.臨床研究進行非小細胞肺癌症例においてビノレルビン・シスプラチン二剤併用化学療法を行い、ニトログリセリン併用群(A群)とニトログリセリン非併用群(B群)の間で化学療法の治療効果、治療効果維持期間(TTP)、副作用発現と長期予後への影響について第II相臨床比較試験で検討した。その結果、奏功率はB群において42%(60例中25例)であったのに対して、A群において72%(60例中43例)と有意にA群の方が治療効果は高かった。また、TTP中央値は、B群では185日に対して、A群では327日とA群で有意なTTP延長効果が認められた。副作用の発現としては、軽度の頭痛以外は両群間に有意な統計差を認めなかった。以上のことから、ニトログリセリンはビノレルビン・シスプラチン化学療法を増強し、その副作用発現頻度は許容できる範囲であった。2.動物実験ニトログリセリンの抗癌剤増強効果の機序については、マウス肺腺癌継代細胞であるLLC細胞とマウス大腸がん継代細胞であるcolon26細胞を用いて担癌モデルを製作した。LLC細胞とcolon26細胞の双方において、腫瘍成長曲線はニトログリセリン併用シスプラチン化学療法の方がシスプラチン単独化学療法よりも有意に低値を示した。生存曲線もまたニトログリセリン併用シスプラチン化学療法の方がシスプラチン単独化学療法よりも良好であった。腫瘍組織の腫瘍内微小血管密度(IMD)を測定したところ、両群の間でIMDの統計学的有意差は認められなかった。したがって、一時的なニトログリセリン投与は血管新生を介さず、腫瘍内の血流を増加することによって腫瘍内酸素分圧を増加し、シスプラチンの増感作用をもたらすことが示唆された。現在、ニトログリセリン投与による腫瘍内のHIF-1a,P-gp,VEGF蛋白発現への影響と、腫瘍組織への抗癌剤の薬物分配への影響を検討している。

更に、予想に反してGTNは腫瘍組織への抗癌剤の薬物分配を促進しなかった。腫瘍組織の腫蕩内微小血管密度(IMD)を測定したところ、両群の間でIMDの統計学的有意差は認められなかった。GTN投与は血管新生を介さず、腫瘍内の血流を増加することによって腫瘍内酸素分圧を増加し、HIF-1pathwayの抑制と活性型p53蛋白増加を介して抗癌剤の増感作用をもたらすことが示唆された。