hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
子供の目線に合わせた演劇による理科教育の試み

加速器と言われる装置で発生される粒子線は、放射線と呼ばれるもので、この放射線を知ることは原子などミクロな世界の現象を知ることであり、しかも社会で非常に役に立っていることはあまり知られていません。ミクロな世界の現象の理解を通した大学院生や大学生による子供たちのための理科教育の中でも放射線を題材とした、寸劇「放射線裁判:怪盗Xの巻」を通じて、皆様が最先端の科学技術に興味をもつきっかけとなってくれることを期待している。対象は、宮城県内の小学生・中学生とし、学校訪問による出張公演を行う。一般に、文科系向きの人も理科系向きの人も共に興味を抱くことができる科学技術は少ない。PIXE(ピクシー)法は、加速器と言われる装置を用いて粒子線を発生させ加速して、それを試料に当て、微量の元素を分析する方法で、考古学試料、食品・飲料水、血液、河川水など何でも高感度で分析できる方法であり、しかも、非破壊なので指輪・ネックレスなど貴重な試料の分析も行えるので、文科系向きの人も理科系向きの人も共に興味を抱くことができる科学技術です。この対象は、オープンキャンパスの期間中、東北大学ダイナミトロン加速器(公開実験)を用いて、高校生・一般とするが特に、「中学生コーナー」を設定した。1.出前授業(演劇)平成16年度「放射線裁判:怪盗Xの巻」実施校中学校4校(10クラス)実施回数7回総参加者数274名平成17年度「放射線裁判:怪盗Xの巻」実施校中学校2校(4クラス)実施回数4回総参加者数147名2.オープンキャンパス(公開実験)「中学生コーナー」平成17年7月28日(木)志津川町立志津川中学校3年1名2年6名男子5名女子2名合計7名村田町立村田第二中学校3年4名2年2名男子4名女子2名合計6名加速器と言われる装置で発生される粒子線は、放射線と呼ばれるもので、この放射線を知ることは原子などミクロな世界の現象を知ることであり、しかも社会で非常に役に立っていることはあまり知られていません。1.出前授業(演劇)平成16年度「放射線裁判:怪盗Xの巻」実施校中学校4校(10クラス)実施回数7回総参加者数274名平成17年度「放射線裁判:怪盗Xの巻」実施校中学校2校(4クラス)実施回数4回総参加者数147名2.オープンキャンパス(公開実験)「中学生コーナー」平成17年7月28日(木)志津川町立志津川中学校3年1名2年6名男子5名女子2名合計7名村田町立村田第二中学校3年4名2年2名男子4名女子2名合計6名我々は、ミクロな世界の現象とその利用の理解を目的として、原子のイオンによる内殻電離を用いた分析法であるPIXE法に基づいた理科教育研究を行っている。具体的には、PIXE分析の公開実験と「大学生・院生による放射線の性質とその利用についての寸劇」の公演を小中高生・一般を対象に行っている。この寸劇の前に、物々しさを感じさせる加速器が実はPIXE分析に応用すると身の回りのものの元素分析ができることが分かり、その結果、原子が身近に感じられたことに加えて、演劇と科学とが結び付けられた面白みによる教育効果と考えられる。演劇を通した放射線科学教育における生徒の目線を観察し、試行錯誤を繰り返しながら、より理科に興味を抱く演劇と科学の教育を探る。特に、大学生・院生と生徒との会話に重点を置く。つまり、生徒により近い立場で、教育を行う。平成16年度オープンキャンパスでの公開実験は7月2930日の2日間行い延べ50名の参加者があった。平成16年度出前授業「放射線裁判:怪盗Xの巻」の実施。申込校中学校7校実施校中学校4校(10クラス)実施回数7回総参加者数274名平成16年6月25日(金)志津川町立志津川中学校3年1・2・3組平成16年7月1日(木)村田町立村田第二中学校2年1組平成16年10月27日(水)高清水町立高清水中学校1年1・2組2年1組「はかるくん」並行3年1・2組平成16年11月22日(月)亘理町立荒浜中学校2年生選択理科1.どの中学校でも、大学生・院生とのふれあう機会が欲しいとの要望があり、今後は理科教育とともに、この生徒の要望を視点にした出前演劇授業による理科教育も行うことにした。

2.財団法人放射線計測協会より簡易放射線測定器「はかるくん」を85台借用し、小実験(フィールドワーク)自然放射線の測定を1校(5クラス)2回127名に実施した。3.教材としては、原子内電子の入射陽子との衝突による電離とX線の発生についての、パソコンでのアニメ化を行い制作した。我々は、ミクロな世界の現象とその利用の理解を目的として、原子のイオンによる内殻電離を用いた分析法であるPIXE法に基づいた理科教育研究を行っている。具体的には、PIXE分析の公開実験と「大学生・院生による放射線の性質とその利用についての寸劇」の公演を小中高校生・一般を対象に行っている。この寸劇の前に、物々しさを感じさせる加速器が実はPIXE分析に応用すると身の回りの物の元素分析が出来る事が分かり、その結果、原子が身近に感じられた事に加えて、演劇と科学とが結び付けられた面白みによる教育効果と考えられる。演劇を通した放射線科学教育における生徒の目線を観察し、試行錯誤を繰り返しながら、より理科に興味を抱く演劇と科学の教育を探る。特に、大学生・院生と生徒との会話に重点を置く。つまり、生徒により近い立場で、教育を行う。平成17年度オープンキャンパスでの公開実験は7月2829日の2日間行い延べ66名の参加者があった。1.平成17年度出前授業「放射線裁判:怪盗Xの巻」の実施。申込校中学校4校実施校中学校2校(4クラス)実施回数4回総参加者数147名平成17年6月22日(水)志津川町立志津川中学校3年1・2・3組「交流会」の実施平成17年6月23日(木)村田町立村田第二中学校2年1組小実験「はかるくん」の実施2.平成17年度出前授業「施設見学会」の実施。平成17年7月7日(木)栗原市立花山中学校1年・2年・3年小実験「はかるくん」の実施48名3.平成17年度オープンキャンパス「中学生コーナー」の実施平成17年7月28日(木)施設見学・公開実験の実施13名(1)どの中学校でも、大学生・院生とのふれあう機会が欲しいとの要望があり、今後は理科教育とともに、この生徒・理科担当教諭・中学校の要望を視点にした出前演劇授業による理科教育も行うことにした。(2)財団法人放射線計測協会より簡易放射線測定器「はかるくん」を借用し、小実験(フィールドワーク)自然放射線の測定を2校(4クラス)2回81名に実施した。(3)教材として情報発信は量子エネルギー科学館(臨界未満実験装置室:SCA)のホームページを作成し、websiteが公開された。平成18年3月10日現在、530人の訪問者があった。
高次モーメントを考慮に入れた新しいパフォーマンス評価手法の開発

筆者はパフォーマンス評価について高次モーメントの歪度と尖度までを考慮に入れた単一の指標を作成した。筆者の行動ファイナンスの手法を用いたプロスペクト・レシオの実証分析結果は筆者が2006年に行った実証結果とほぼ同じであった。研究成果については、国際学会発表を行い米国の専門誌に掲載予定である。期間全体を通して実施した研究の成果は概ね順調であり高次モーメント(歪度と尖度)を考慮に入れた単一指標の作成という所期の目的は達成できたと考える。金融モデルの弱点のひとつは、「ブラックスワン・イベント」の問題として知られるようになった極端な事象をとらえるモデルの存在がまだあまり知られていないことにあり、従来の平均(1次のモーメント)・分散(2次のモーメント)アプローチでは現実的ではない。例えば、短期的な資産のリターンに関する非正規性は経験的によく知られており、「極端な事象」「ペソ問題」「ファットテール」「急尖的分布」にも当てはまり、この場合は歪度(3次のモーメント)と尖度(4次のモーメント)を考慮に入れる必要がある。そこで、筆者は海外協力研究者であるTerry Marsh氏、Paul Pfleiderer氏と共同で「ブラックスワン・イベント」を織り込んだリスク予測の更新により、これまで想定し得なかった事象が分析できるようになっていることを、データを示しつつ解説した。この論文は経済セミナーの専門誌に掲載された。これらの分析結果は高次モーメントの場合にも参考になると考えられる。昨年度、筆者は独自に新たなパフォーマンス評価指標を作成した。具体的には、分散、歪度と尖度をリスクと捉えて3次元空間座標軸の枠組みで把握する。そして、平均を縦軸に3次元空間座標軸で分散、歪度と尖度をリスクと捉えた合成ベクトルの大きさを横軸にとることにより尖度までを考慮に入れたパフォーマンス評価指標を作成した。そこで、筆者はポルトガルで開催されたファイナンス学会やパリにあるESCP-EUROPE(欧州経営大学院)に客員教授として招かれた際、パフォーマンス評価指標に具体的なヘッジファンドのデータを用いて実証分析を行った結果を発表した。その際に海外協力研究者の一人であるEmmanuel Jurczenko氏等の教授陣と意見交換を行った。その結果、筆者のパフォーマンス評価指標に改良を加えることができたため、モデルは完成の域にほぼ達したと思われる。最終年度に実施した研究の成果は以下の通りである。1)パフォーマンス評価指標について歪度と尖度までを前回(ポルトガル)の学会発表における討論者のコメントを考慮に入れた単一指標を作成した。シャープ・レシオやソルティノ・レシオの他に筆者が開発したニュープロスペクト・レシオの単一指標について実証分析を行いシドニーで開催された26th Australasian Finance Conference 2013で発表した。結果は筆者が2006年に行った実証結果とほぼ同じであった。2)さらに、パフォーマンス評価指標についてヘッジファンドの運用スタイルに関してスピアマンの順位相関係数をベースにしてリスク回避の度合いを測るλのシミュレーション分析を行い東京で開催されたJAFEE 2014冬季プログラムで発表した。一般に普及しているシャープ・レシオと筆者が開発した、ニュープロスペクト・レシオとの順位相関はλ=2.002.25あたりが最も高いことが判明した。3)最終の研究成果をパフォーマンス評価指標の専門誌であるJournal of PerformanceMeasurementに投稿した結果、編集長から次号の発刊までにレフリーからの修正が間に合えば次号に掲載予定であるとの報告を受けている。研究期間全体を通じて実施した研究の成果は概ね順調であり高次モーメント(歪度と尖度)を考慮に入れた単一指標の作成という所期の目標を達成できたと考える。従来の平均(1次のモーメント)・分散(2次のモーメント)アプローチに基づくアセットアロケーションについて金融危機前と金融危機後で投資家のリスク許容度に応じてどのようにアセットアロケーションが変化するかを海外協力研究者であるTerry Marsh氏、Paul Pfleiderer氏と共同でシミュレーション分析を行い、現代ファイナンスの専門誌に論文が掲載された。研究実施計画書に記載した通り、ハーバード大学、マサチューセッツ工科大学、スタンフォード大学、およびヨーロピアン・スクール・オフ・マネジメントに滞在して実務家や教授陣と意見交換をしながら、歪度(3次のモーメント)と行動ファイナンスのプロスペクト理論を考慮に入れたパフォーマンス評価指標は予定通り完成した。さらに、尖度(4次のモーメント)を考慮に入れた場合は4次元での取り扱いとなり視覚的に把握することは困難であるが、参考文献等をヒントに各種のパフォーマンス評価指標を検討した結果、筆者は独自に新たなパフォーマンス評価指標を作成した。

換言すれば、これは尖度までを考慮に入れたシャープ・レシオに相当する。そして、分子に行動ファイナンスのプロスペクト理論を分母にダウン・サイド・リスクの考え方(ソルティノ・レシオが該当する。)を導入したものを作成した。パフォーマンス評価指標の最終目標とするモデルの原型が1年で仕上がったことは意義深く、改良を加えてより精緻なモデルの完成に向けて挑戦することは重要と考える。金融モデルに関して「ブラックスワン・イベント」を織り込んだリスク予測の更新により、これまで想定し得なかった事象が分析できるようになっていることを、データを示しつつ解説した海外協力研究者2人との共同論文が専門誌に掲載された。これは、高次モーメントを考慮する際の基礎的な資料となると思われる。また、筆者が作成した4次までのモーメントと行動ファイナンスのプロスペクト・レシオを考慮に入れたパフォーマンス評価指標については、ポルトガルで開催されたファイナンス学会や客員教授として招かれたパリにあるESCP-EUROPE(欧州経営大学院)にてヘッジファンドのデータをもとに実証分析した結果を発表して貢献度が高く評価されると同時に若干の改善点も指摘されたため。従来の平均・分散アプローチに基づくアセットアロケーションについて金融危機前と金融危機後で投資家のリスク許容度に応じてどのようにアセットアロケーションが変化するかを海外協力研究者2人と共同でシミュレーション分析を行い、専門誌に論文が掲載された。また、4次までのモーメントと行動ファイナンスのプロスペクト・レシオを考慮に入れたパフォーマンス評価指標の原型が既に筆者により作成されたため。海外協力研究者の一人であるEmmanuel Jurczenko氏と意見交換しながら、筆者が既に作成した4次のモーメントまでを含めたパフォーマンス評価指標のモデルを改善しつつ検証して早期に完成させるべく全力を尽くしたい。6月中旬から1か月間、パリにあるESCP-EAP(欧州経営大学院)に客員教授として招聘されるため、海外協力研究者の一人であるEmmanuel Jurczenko氏と意見交換しながら、筆者が既に作成した4次のモーメントまでを含めたパフォーマンス評価のモデルを検証して完成させるべく全力を尽くしたい。平成24年度は共同研究提携先のみずほ証券&コンサルティングから会社都合による提携解消を通知されたため、バックテストなど入力作業を中心とした事務処理を自分で行うことの負荷を考慮してTA(研究補助員)の費用を多めに計上した経緯がある。しかし、最終年度の次年度は国内と海外の両方の学会において完成したパフォーマンス評価指標の実証分析結果を発表するための旅費と米国の専門誌に投稿するための諸費用(TA(研究補助員)の費用)に研究費を充当する予定である。
汎用型高速向流クロマトグラフ装置の開発と極性物質分離への応用

汎用型高速向流クロマトグラフ(CCC)装置を設計、製作し、水性二相溶媒によるタンパク質分離を行って装置の有用性を検討した。汎用型高速CCCではテフロンチューブをコイル状に巻き付けたカラムが惑星運動するが、公転方向に対して従来のJ型CCCと同じ順方向の自転(P_<forward>)または逆方向の自転(P_<backward>)のいずれかを選択可能な構造とした。水性二相溶媒によるタンパク質分離を検討した結果、P_<backward>では固定相は全く保持されなかったが、P_<forward>では固定相が保持され、タンパク質分離が達成された。P_<forward>では偏心コイルの方がトロイダルコイルより高い分離効率が得られた。送液チューブの配管ラインに回転シール機構を組み入れて自転と公転の速度が互いに異なる非同期型高速CCCに改良した結果、P_<forward>では汎用型高速CCCより更に高いタンパク質分離効率が得られた。向流クロマトグラフィー(CCC)はこ二液相間での物質の分配を分離原理としているため、固定相溶媒を保持しながら移動相溶媒を送液することで高い分離効率を達成する装置の開発が不可欠である。従来開発された装置の中で、J型CCCは回転機構が簡素で、有機溶媒-水系二相溶媒の使用が可能であるが、水性二相溶媒をカラム内に保持することができない。一方、交軸型CCCは水性二相溶媒も使用できるが、回転機構が複雑なため市販されていない。我々は、非同期型CCCによりタンパク質分離を検討した結果、J型CCCの自転(forward rotation: Pforward)とは逆方向の自転(backward rotation: Pbackward)により固定相が保持されることを見出した。そこで、PforwardとPbackwardを行うカラムを組み合わせた小型交軸型CCCを製作し、タンパク質分離での有用性を証明した。この結果を踏まえ、本研究では汎用型高速CCC装置としてPbaclwardを行うJ型CCCを考案し、設計、製作した。テフロンチューブで作製したコイル状カラムは小型交軸型CCCと同様の回転半径で自転軸と公転軸が平行となるように設置し、高速回転時における安定性を確保するために4つを均等配置した。また、PforwardとPbackwardを行うカラムを隣同士に装着して回転に伴う送液チューブのねじれを解消させ、導入用と排出用の送液チューブ同士が接触で磨耗しない単一ライン構成の配管システムとした。以上の結果、カラムの脱着を容易にし、送液チューブの耐久性を増加させ、小型卓上型とした操作性の高い装置を製作することができた。現在、対角に設置した同方向に自転する1対のカラムを用いて物質の分離を検討中である。
脊椎動物の感覚地図の起源と多様化に関する分子発生学的解析

本研究では無顎類ヤツメウナギ、顎口類マウス、ニワトリ、スッポン、アフリカツメガエルを用いて、三叉神経系の体性感覚地図の起源についての解析を行った。神経トレーサーを用いたラベリングから、ヤツメウナギの三叉神経節から後脳への投射機構は、他の脊椎動物と共通であることことが判明した。また、感覚地図のマスター遺伝子であるHoxa2の発現も、今回解析した全ての脊椎動物で保存されていることが明らかとなった。このようなパターンは脊索動物であるナメクジウオには見られない。したがって、三叉神経系の感覚地図を作る基本的な仕組みは、脊椎動物の共通祖先の段階で獲得されていたことが示唆された。この知見は交付申請書に記載した「実験の目的」を満たすものである。この知見に関してはBrain Research Bulletin誌に投稿し、アクセプトされた。また、研究期間中にはパリで開かれた欧州比較神経科学会(5thECCN)、ならびに米国のサンアントニオで開催された統合比較生物学会(SICB2008)に招待され、上記の知見に関して招待講演を行った。一方で、後脳にある三叉神経運動核のパターニング機構は、ヤツメウナギと顎口類で大きく異なっており、このことから三叉神経系をつくりあげる発生プログラムは、脊椎動物の進化の過程で大きく改変されてきたことが示唆された。おそらく顎の獲得に伴い、顎を制御する三叉神経運動核にも大きな変化が生じたのであろう。この知見を現在論文にまとめているところである。平成18年度には、無顎類の感覚地図に関する研究を行った。ヤツメウナギ胚の上唇、下唇にデキストランを注入し、そこにある三叉神経繊維を逆行性にラベルして、その投射パターンを解析した。その結果、ヤツメウナギの三叉神経はマウス同様の方式で後脳に投射することが明らかとなった。さらに、投射した神経をHoxa2遺伝子の発現パターンと比較しながら詳細に解析したところ、ヤツメウナギの三叉神経は後脳の広い領域でコラテラル(微小突起)を出している事が判明した。この結果は、コラテラルの形成がロンボメアの一部に限局されているマウスとは大きく異なっている。つまり、ロンボメアに依存した体制感覚地図の形成機構は、ヤツメウナギの段階ではまだ確立されていなかったことが明らかとなった。つまり、感覚地図は軟骨魚類から哺乳類に至る過程の何処かで作られたといえる。この結果は2006年夏にプラハで開催された国際学会(European Society for Evolutionary Developmental Biology The first and founding meeting)で口頭発表を行い、好評を得た。現在、Brain Research Bulletinに投稿すべく、論文を執筆中である。今年度は、さらに爬虫類(スッポン)、両生類(アフリカツメガエル)の胚を入手し、ヤツメウナギと同様の手法を用いて実験を行う。さらに、八月にはフランスのIGBMC研究所に赴き、そこでFilippo RIJLIチームリーダーと協力して、鳥類(ニワトリ)を用いて実験を行う予定である。これらの研究を進め、感覚地図の起源を明らかにし、その進化過程をより詳細に解析する予定である。
関節リウマチ疾患遺伝子Dblプロトオンコジーンによる分子病態メカニズム解明

関節リウマチ(RA)疾患遺伝子候補としてDblプロトオンコジーンのエクソン23,24欠失型スプライシングバリアント(Dbl/del)を家族発症患者家系中に有意に見出し、低分子量Gタンパク質Cdc42に対するグアニンヌクレオチド交換活性が低下していることをin vitroで明らかにしている(Komai et al., BBRC, 299(3),455,2002)。低分子量Gタンパク質Rhoファミリー(Rho, Rac, Cdc42など)はDblなどのグアニンヌクレオチド交換因子によって活性化され、活性化状態で各種のエフェクターと結合し、細胞の増殖、分化、接着、あるいは細胞骨格の制御などの生理機能を司る重要な因子であることから、Dblの機能低下は様々な生理現象へ影響を及ぼす可能性がある。そこで本研究ではRA患者検体におけるRhoファミリー活性化状況、およびDbl制御下現象である細胞内アクチン重合に起因する現象変化を検討した。具体的にはDbl/del mRNA発現RA患者の滑膜細胞中活性型Rhoファミリー量が減少していることをウェスタンブロット法により明らかにした。さらにDbl/del発現患者好中球、滑膜細胞をEGF刺激し重合アクチン分子をファロイジンFITCにより染色した結果、野生型を発現している場合と比較して顕著にアクチン重合量の低下が認められた。またDbl/delを強制発現させたNIH3T3細胞では細胞内Dbl/delは細胞質に存在しており野生型と変化がないものの、細胞マイクロスパイク形成が低下しており、さらにCOS7細胞に強制発現させFRAPアッセイにより分子移動性を解析した結果から、Dbl作用点である細胞膜周辺への分子移動性が低下していることを明らかにした。またDbl/del発現滑膜細胞ではアクチン重合に起因する浸潤遊走能が低下していることを明らかにした。これまでに関節リウマチ(RA)疾患遺伝子候補としてDb1プロトオンコジーンのエクソン23,24欠失型スプライシングバリアント(Db1/de1)を見出し、低分子量Gタンパク質Cdc42に対するグアニンヌクレオチド交換活性が低下していることをin vitroで明らかにしている(Komai et al., BBRC,299(3),455,2002)。そこで本年度はRAの滑膜細胞におけるCdc42結合性機能分子(エフェクター)の同定を行い、Db1/de1が影響を及ぼす下流シグナル経路の解明およびDb1の細胞内分子局在性解析を行った。初代培養RA滑膜細胞の全タンパク質からdominant negative (DN), constitutive active (CA) Cdc42-GSTを用いてWest-western法および各Cdc42(DN, CA)結合タンパク質をアフィニティ沈降法により単離し比較解析した結果、分子量約40,50,60kDaの分子のCdc42(CA)特異的結合が認められ、特に60kDa蛋白質は免疫沈降の実験結果からWASPと推定された。さらに正常型/2エクソン欠失型Mycタグ付加Db1をHeLa細胞にて過剰発現させコンフォーカル顕微鏡にて細胞内局在性を解析した結果、両者は共に細胞質に存在し差異は認められなかった。そこで各種イノシトールリン脂質に対する結合性を解析した結果、Db1/de1は特にPIP3結合性に変化が認められた。これらのことから、非刺激下では正常型/2エクソン欠失型Db1の細胞内分布に差異はないが、Db1/de1では2エクソン欠失によるCdc42活性化機能低下に加えて、PIP3結合性低下により刺激下での作用部位である細胞膜近傍への移動性も低下しており、これらの相乗効果として特にWASPを介したアクチン重合へ影響を及ぼしている可能性が示唆された。
In situ hybridizationによる生体内パラニュ-ロンの個体発生的研究

甲状腺のカルシトニン分泌細胞(C細胞),上皮小体のパラソルモン分泌細胞(PTH細胞),副腎髄質のクロム親和細胞,下垂体や膵島の各種内分泌細胞などは神経細胞と内分泌細胞の中間型と考えられ,これらの細胞を包括するパラニュ-ロンという概念が最近新たに提唱されるようになった。これらの細胞はいずれもペプタイドあるいは生理活性アミンを合成,分泌し,発生学的には外胚葉性あるいは内胚葉性で,かつ上皮性の由来といわれている。一方,甲状腺,上皮小体,鰓後体などは発生学的に鰓嚢に由来するため,鰓原器と総称されている。このうち鰓後体は鳥類までは独立の器官として存在するが,哺乳類では発生の途中で甲状腺と合体し,C細胞として甲状腺内に散在するようになる。これらの鰓原器のうち甲状腺は両生類の変態に際して指導的な役割を果たすといわれており,また上皮小体と鰓後体はいずれも生体内のカルシウム代謝に関係するパラニュ-ロンである。そこで本研究では両生類のアフリカツメガエル(Xemopus laevis)を材料として用い,アフリカツメガエルの変態における甲状腺,上皮小体,鰓後体の動態を形態計測と免疫組織化学の併用によって検討した。その結果,甲状腺と鰓後体の体積,上皮の高さ,免疫反応はいずれも変態最盛期であるステ-ジ61でピ-クに達し,以後減退したが,上皮小体は変態完了まで一貫して発達を続けることが明らかとなった。このことは,変態に際する骨の形成と再吸収における甲状腺,上皮小体,鰓後体の生理的機能とよく対応するものと思われた。なお,in situ hybridizationによるカルシトニン遺伝子関連メッセンジャ-・RNAの検出も試みたが,今回の研究では最終的な検出方法を確立するに至らなかった。
ガラス添加リン酸塩系埋没材を用いた焼結鋳型によるCPチタン鋳造

市販リン酸塩系埋没材の組成および配合比を分析した結果を参考に、Al2TiO5を配合したコントロール試料、Al2TiO5の代わりに軟化温度の異なる3種類のガラスを配合したものの計4種類試作した。ガラスは、溶融石英(軟化温度約1600°C)、リチウム珪酸ガラス(約800°C)、アルミノ硼珪酸ガラス(約700°C)を使用し、各埋没材の焼却温度を800°C,900°C,1000°C,1100°Cおよび1200°Cの5条件とし、チタンJIS規格第2種を使用してCPチタン鋳造冠を作製した。また、金銀パラジウム合金において従来の鋳造法を用いて鋳造冠を製作し、原型金型へ復位させたときの浮き上がり量から適合精度の評価を行った。すべてのCPチタン鋳造冠において浮き上がりを示した。リチウム珪酸ガラス、アルミノ硼珪酸ガラスを配合したものでは浮き上がり量が少なかった。アルミノ硼珪酸ガラスを配合し焼却温度1100°Cで製作したものが最も浮き上がり量が少なかった。しかし、すべてのCPチタン鋳造冠において、金銀パラジウム合金で製作した鋳造冠と比較すると、浮き上がり量は大きかった。試作埋没材および市販されているチタン用リン酸塩系埋没材を顕微鏡加熱装置によってモニタリングしながら加熱、観察した。すべての埋没材において、加熱により埋没材の組織の変化が段階的にみられた。約200°Cから約300°Cの間に組織の構造が明瞭になり、約300°Cから褐色を呈する部分(粒子)がみられ、徐々に色の変化が全体に広がった。約600°Cになると色の変化が減少し、部分的に褐色を呈するようになった。約1000°Cから粒子が徐々に結合を始め、褐色にみえていた部分が減少し、組織の構造が徐々に不明瞭になっていった。約1200°Cになると組織の構造が不明瞭になり、粒子の境界が確認できなくなった。埋没材の熱膨張量の変化に少し遅れて、組織の変化が現れた。市販リン酸塩系埋没材の組成および配合比を分析した結果を参考に、Al_2TiO_5を配合したコントロール試料、Al_2TiO_5の代わりに軟化温度の異なる5種類のガラスを配合したものの計6種類試作した。ガラスは、長石(軟化温度約1200°C)、アルミノ珪酸ガラス(約1000°C)、リチウム珪酸塩ガラス(約800°C)、アルミノ硼珪酸ガラス(約700°C)および硼珪酸ガラス(約600°C)を使用し、各埋没材の焼却温度を800°C,900°C,1000°C,1100°Cおよび1200°Cの5条件とした。焼却後の圧縮強さは、全ての埋没材でも焼却温度が高くなるほど大きな値を示したが、大きく変化する温度が各埋没材で違いがみられ、軟化温度の低いガラスを配合すると,焼却温度の低い条件で焼結鋳型が得られた。各温度条件で焼却した鋳型とCPチタンJIS規格第2種を使用してCPチタン鋳造冠を作製した。鋳放し面の肉眼観察では,長石を配合した場合ではいずれの焼却温度でも黒灰色を呈したが、その他の埋没材では焼却温度条件は違うが金属色を呈した鋳造体が得られた。金属組織観察では、全ての埋没材で不純物の存在と思われる部分がみられたが、アルミノ珪酸ガラス、リチウム珪酸塩ガラスおよびアルミノ硼珪酸ガラスを配合した埋没材で作製した鋳造体ではその部分の減少が認められたものもあった。EPMA観察では、金属組織観察と同様にアルミノ珪酸ガラス、リチウム珪酸塩ガラスおよびアルミノ硼珪酸ガラスを配合した埋没材で作製した鋳造体で、反応層におけるSi、PおよびOの減少を認められるものもあった。

約200°Cから約300°Cの間に組織の構造が明瞭になり、約300°Cから褐色を呈する部分(粒子)がみられ、徐々に色の変化が全体に広がった。約600°Cになると色の変化が減少し、部分的に褐色を呈するようになった。約1000°Cから粒子が徐々に結合を始め、褐色にみえていた部分が減少し、組織の構造が徐々に不明瞭になっていった。約1200°Cになると組織の構造が不明瞭になり、粒子の境界が確認できなくなった。埋没材の熱膨張量の変化に少し遅れて、組織の変化が現れた。
地球核中の水素: 超高圧下における金属鉄-ケイ酸塩液相間水素分配の実験的研究

本研究課題の目的は、地球形成時、融けたコア物質とマントル物質(マグマオーシャン)が高圧下で化学平衡に達することで、水素がどのくらいコアに分配されうるかを実験的に検証することである。コアを含む地球内部の水素の量を明らかにすることは、地球形成環境を推定する上で非常に重要である。レーザー加熱式ダイアモンドアンビルセルを利用することで実際に初期地球で起きたと思われる高圧高温環境を実験室に再現し、コア物質である金属鉄とマントル物質であるケイ酸塩の間の水素分配挙動を明らかにする。本年度は特に、レーザー加熱式ダイアモンドアンビルセルを用いた液体ケイ酸塩と液体金属鉄の化学平衡実験系の確立を行った。出発物質としてコアの主成分である金属鉄の箔、マントル物質としてブルーサイトとMg-freeパイロライト組成のゲルの粉末混合物(全体のMg/Si比をパイロライト組成になるように調整)を用いた。金属鉄の箔をケイ酸塩ペレットで挟み、さらに断熱材(鉄を含まないパイロライト組成のゲル)で挟んだもの加圧し、レーザーで加熱した。試料を脱圧回収後、集束イオンビームで研磨し、レーザー加熱領域の電顕観察を行った。予備実験ではFeO層が金属鉄とケイ酸塩の間に生じ(3Fe + H2O = FeO + 2FeH)、液体金属鉄と液体ケイ酸塩の化学反応を阻害することが分かった。そこで出発物質の金属鉄、ケイ酸塩や断熱材の厚み、レーザー加熱時の昇温速度を最適化することで、液体金属鉄の周りを液体ケイ酸塩が取り囲むテクスチャを作り出すことに成功すると同時に、ケイ酸塩、金属鉄ともに均質な組成を持つ液体ケイ酸塩-液体金属鉄の化学平衡実験系の確立に成功した。26年度が最終年度であるため、記入しない。
作物のイオントランスポーター遺伝子の同定とその制御

平成10年度は主にイネのセシウム抵抗性突然変異系統(CSR)の特性をM4世代の植物について調査した。得られた6系統の幼植物はすべて野生型(日本晴)が生育できない50μMの塩化セシウム溶液中でも生育可能であったが、CSR系統間でセシウム抵抗性に関して差異が認められた。また、CSR系統と日本晴の幼植物におけるセシウム吸収を調べたところ、CSR系統はすべて日本晴より吸収速度が小さいこと、セシウム吸収にも差異があることが明らかになった。以上のことから、得られたCSR系統は複数のタイプに区別できることがわかった。CSR系統の一部に種子が正常よりも球形化していることが認められた。CSR23ではすべての種子が球形化しており、他の3系統においてはM3で個体別採種して得られたM4系統の一部で球形化種子が分離していた。この種子の球形化をもたらす遺伝子とrk遺伝子との関係は現段階では不明であるが、セシウム抵抗性遺伝子のマッピングを行う際の有力なマーカーになりうると考えられる。セシウム抵抗性遺伝子が根のイオン吸収に関係していると推測されることから、根に発現する遺伝子について突然変異体と日本晴の比較を簡易ディファレンシャル・ディスプレイ(DD法を用いて行った。その結果、一部のプライマーを用いた時に、突然変異体に特異的なPCR産物が確認できた。この結果をもとに、DD法によるCSR系統の分類、PCR産物からのセシウム抵抗性遺伝子のクローニングを行う予定である。1.根の原形質膜におけるイオントランスポーター関連遺伝子について。前年までに育成したイネの低硝酸吸収能突然変異系統について、硝酸代謝や原形質膜のATPase活性に関わる阻害剤が硝酸とカリウムの吸収に及ぼす影響を調べた。日本晴を原品種とする突然変異系統NUE13-1とNUE13-2においては、原品種と同様にバナデン酸、タングステン酸、モリブデン酸、セシウムの前処理により硝酸とカリウムの吸収が著しく低下した。またルテニウムレッド(Rr)前処理は日本晴の硝酸吸収を抑制するがNUE13-1とNUE13-2では吸収抑制は認められなかった。Rr前処理はカリウムのeffluxを促進する作用があった。一方、金南風を原品種とするNUE50-15においてM3代まで見られた低硝酸吸収性を確認することができなかった。金南風とNUE50各系統においては、阻害剤の前処理による硝酸吸収の抑制程度が日本晴とそれに由来する突然変異系統の場合に比べて小さかった。しかし、セシウムの阻害効果がNUE50においてより明確に現れるなど、原品種と異なる点も明らかになった。以上の結果はNUE13およびNUE50では根の表皮細胞の原形質膜に何らかの変化が生じていることを示唆するものである。原形質膜のATPase活性との関連が指摘されているセシウム抵抗性としてM2で選抜されたイネ個体からM3種子について、セシウムの幼植物成長の阻害効果を調べ、抵抗性を示す6突然変異系統を育成することができた。2.窒素転流能に関わる遺伝子の探索研究室で維持している約300系統のイネについて、出穂直前の止葉の葉緑素量をSPAD計により測定した。SPAD値として2557の変異があり、他形質の調査とあわせてNとCの転流、代謝の遺伝変異に関する基礎データを得ることができた。1.イオントランスポーター関連遺伝子に関する実験セシウム(Cs)抵抗性は根の表皮細胞の原形質膜に存在するH^+-ATPaseに関わるイオン吸収機構の解明に有効であることが示唆されているが、前年度までに育成されたイネのCs抵抗性突然変異体を使っていくつかの実験を行った。Cs抵抗性突然変異体の根で発現レベルが変化している遺伝子を解析することを目的として、同突然変異体のひとつCSR9と原品種日本晴について、簡易ディファレンシャル・ディスプレイ法を実施した。

実験にはいくつかのプライマーを用いたが、それぞれについて原品種に存在するがCSR9には存在しないPCR産物が1種類ずつ認められた。Cs抵抗性の遺伝およびCs抵抗性とイオントランスポーターの関連に関する生理学的解析は平成10年度に行う予定であり、そのための実験材料の育成と、根の細胞膜電位の測定のための予備調査を実施した。さらに硝酸吸収に関するKmが異なる品種の探索と低硝酸吸収突然変異体の遺伝子分析のための材料の育成を行った。2.窒素転流に関わる遺伝子の探索組織中の遊離の硝酸、亜硝酸を測定する目的で市販されているNO2/NO3アッセイキットの有効性を確かめた。この方法を用いてイネ幼植物の葉の両イオン含量を調べたところ、低硝酸吸収突然変異体では両イオン含量が原品種より高くなっていること、硝酸還元酵素欠失突然変異体の亜硝酸含量が原品種と同レベルであることなど、生体内の硝酸代謝関連遺伝子の発現と代謝に及ぼす影響について興味のある結果が得られた。調査した範囲内において両イオン含量に関する品種間差異は認められなかった。本年度はこれまでに育成したイネのセシウム抵抗性突然変異系統(CSR系統)について、突然変異遺伝子の分子レベルでの同定を試みるとともに、同突然変異系統の主としてイオン球に関係した生理、遺伝学的解析を進めた。得られた6つの突然変異系統について、セシウム抵抗性の程度、セシウム吸収能、およびカリウム吸収能を調べた。突然変異系統間でセシウム抵抗性に差異があること、また同程度のセシウム抵抗性を示す系統の中でセシウム吸収に差異があること、さらにセシウム吸収とカリウム吸収の関係にも系統間で差異があることから、得られた突然変異体はイオン吸収機構に関与することは確実であり、また異なる突然変異遺伝子により生じた可能性が強いことが明らかになった。得られた突然変異系統のひとつCSR9と原品種日本晴の根よりmRNAを抽出し、簡易ディファレンシャル・ディスプレイ(DD)法により両者の間で発現レベルが異なる遺伝子があるかどうか検討した。その結果、用いた20種類のプライマー(6-mer)の一部によるPCR産物に、突然変異系統に特異的に現れる増幅産物が見いだされた。DD法により他の突然変異系統の遺伝子発現を調べることにより、突然変異遺伝子を同定し、その作用を明らかにする方法を確立することができた。なお、セシウム抵抗性の遺伝を調べたところ、CSR9のセシウム抵抗性が単一優性遺伝子により支配されている可能性が大きいこと、CSR15ではF2集団が抵抗性に関して連続分布をすることがわかった。これらの結果は多様な遺伝子がセシウム抵抗性に関与していることを示唆している。
防菌剤を添加したコンクリートの抗菌特性

使用防菌剤は有効菌数がそれぞれ237菌および32菌の有機系防菌剤2種と無機系防菌剤の合計3種類とした。防菌剤を混入したモルタルによるかび抵抗性試験結果から、有機系の防菌剤Aを添加した防菌コンクリートは使用に耐えうる物性値を持ち、さらに実験室レベルでは十分な防菌効果を持つことが分かった。そこで、平成11年度に引き続き、実際の環境下において曝露試験を行い、防菌コンクリートの防菌効果について検討を行った。曝露試験は気中、海水中、土中、淡水中の4環境下にて、菌数測定、同定試験、色差測定および目視による評価をそれぞれ行った。現段階で気中及び土中においては曝露2年、海水中及び淡水中においては曝露6ヶ月の測定を終えており、海水中以外の環境では暴露を継続中である。曝露試験の結果、目視および色差測定の評価から気中曝露ではすべての供試体において汚れはなく、土中、淡水中および海水中においては汚れていると判断されたが、菌数測定および同定試験の結果では、いずれの供試体においても一般に防菌効果があるとされる10^4以下の菌数となり、ある程度防菌効果を発揮していると判断される結果となった。しかし、海水中曝露に関しては、早期に多量の貝類が付着したため、防菌剤単独では厳しい環境下で貝類の付着を防ぐのは難しものと思われる。本研究においては、付着する汚れと供試体上で発育する菌数との関係が必ずしも一致する傾向になかった。また、曝露した供試体に対し再びかび抵抗性試験を行った結果、実環境では3年の曝露で防菌剤の効果に顕著な違いが見られる可能性が高いことがわかった。したがって、科研の研究としての研究期間は終了するが、今後も曝露を継続して防菌剤の防菌効果を評価するとともに、本研究で明らかになった色差測定の誤差や供試体表面形状の課題等についても検討し、コンクリートへの防菌剤の有効な適用を目指していく予定である。使用した防菌剤:有効菌数199菌及び32菌の有機系防菌剤2種と無機系防菌剤の合計3種類を使用した。防菌剤を添加したモルタルの物性試験防菌剤の添加率が3%のときは、いずれの防菌剤においても無添加のものより凝結時間が多少長くなるものの、JISの規格値である始発1時間以上、終結10時間以内を十分満足した。また、フロー試験においても添加率が3%であれば、無添加のものと大きな差異は認められなかったことから、モルタルに添加する防菌剤の添加率は凝結時間の点からは3%以内が妥当であると考えられる。また、材齢28日の圧縮強度では有効菌数199菌の有機系防菌剤を添加したモルタルでは無添加のものと同程度の強度が得られたのに対し、有効菌数32菌の有機系防菌剤を添加したモルタルでは無添加の強度の8割程度、無機系防菌剤を混入したモルタルでは5割程度と強度低下が見られた。また、曲げ強度に関しても同様であった。防菌剤を添加したモルタルの抵抗性試験MIL変法(MIL,STD,810D,Method.508.3変法)にて抵抗性試験を行った結果、いずれの防菌剤においても試験期間21日目までは菌類の付着は見られなかったが、試験期間28日目では有効菌数32菌の有機系防菌剤と無機系防菌剤を添加したもの及び無添加のモルタル供試体に菌類の付着が認められた。しかし、有効菌数199菌の防菌剤を混入したものに関しては、試験期間60日を経過しても菌類の付着は見られなかった。ここで、試験期間21日は一般環境の3年程度、28日は5年程度、60日は10年程度に相当し、有効菌数199菌の有機系防菌剤を添加することにより長期にわたる防菌効果が期待できることがわかる。また、防菌剤の添加率による差異は認められなかったが、施工方法の違いにおいて防菌剤をP.Pモルタルに添加してモルタル供試体に塗布した場合に、特により強い防菌効果が確認された。昨年までの検討により、防菌剤を混入したコンクリートに対して物性試験とMIL変法(MIL STD 810D Method508.3変法)により抵抗性試験を行った。また、抵抗性試験と後述の曝露試験においてはコンクリートに直接防菌剤を混入した供試体に加えて、樹脂、P.P.モルタル、埋没型枠に混入したものについても試験を行うこととした。これらの結果より、防菌コンクリートは使用に耐えうる物性値を持ち、更に実験室レベルでは十分な防菌効果を持つことが分かった。そこで、今年度は、防菌剤の溶出に対する耐久性を把握する事を目的とし、乾湿を繰り返して抵抗性試験を行った結果、十分な耐久性を持つ事が認められた。さらに実際の環境下において曝露試験を行い、防菌コンクリートの防菌効果について検討を行った。曝露試験は気中、海中、土中の3環境下にて、菌数測定、同定試験、色差測定および目視による評価をそれぞれ行った。気中曝露試験では、防菌効果が認められるものもあったが、全体的に曝露期間が短く、より長期的な曝露の結果を見ないと判断できないことが分かった。

土中曝露試験では、土の付着等により色差による評価は困難であるが、菌数測定では特に樹脂混入の際に防菌効果を発揮した。しかし、気中曝露試験と同様、より長期的な曝露を必要とする。海中曝露試験においては貝類の付着が激しく、大量に防菌剤を混入した供試体について追加実験を行ったが、同様に貝類の付着が見られた。防菌剤単身では厳しい環境下で貝類の付着を防ぐのは難しく、表面形状、メンテナンス方法についても併せて検討していく必要がある。また、既存の評価方法に代わる新たな評価方法の確立も今後の課題である。使用防菌剤は有効菌数がそれぞれ237菌および32菌の有機系防菌剤2種と無機系防菌剤の合計3種類とした。防菌剤を混入したモルタルによるかび抵抗性試験結果から、有機系の防菌剤Aを添加した防菌コンクリートは使用に耐えうる物性値を持ち、さらに実験室レベルでは十分な防菌効果を持つことが分かった。そこで、平成11年度に引き続き、実際の環境下において曝露試験を行い、防菌コンクリートの防菌効果について検討を行った。曝露試験は気中、海水中、土中、淡水中の4環境下にて、菌数測定、同定試験、色差測定および目視による評価をそれぞれ行った。現段階で気中及び土中においては曝露2年、海水中及び淡水中においては曝露6ヶ月の測定を終えており、海水中以外の環境では暴露を継続中である。曝露試験の結果、目視および色差測定の評価から気中曝露ではすべての供試体において汚れはなく、土中、淡水中および海水中においては汚れていると判断されたが、菌数測定および同定試験の結果では、いずれの供試体においても一般に防菌効果があるとされる10^4以下の菌数となり、ある程度防菌効果を発揮していると判断される結果となった。しかし、海水中曝露に関しては、早期に多量の貝類が付着したため、防菌剤単独では厳しい環境下で貝類の付着を防ぐのは難しものと思われる。本研究においては、付着する汚れと供試体上で発育する菌数との関係が必ずしも一致する傾向になかった。また、曝露した供試体に対し再びかび抵抗性試験を行った結果、実環境では3年の曝露で防菌剤の効果に顕著な違いが見られる可能性が高いことがわかった。したがって、科研の研究としての研究期間は終了するが、今後も曝露を継続して防菌剤の防菌効果を評価するとともに、本研究で明らかになった色差測定の誤差や供試体表面形状の課題等についても検討し、コンクリートへの防菌剤の有効な適用を目指していく予定である。
サーモグラフィによる構造物表層部欠陥の定量的非破壊評価システム

サーモグラフィ法は、コンクリート構造物表層部分の欠陥(空隙)を検出するための非破壊試験法として、特に近年注目されている。この方法は、非接触計測のため検査効率が高く、熱画像から空隙の状態が直接視覚的に把握できるなどの利点を有している。しかしながら、従来の研究は、空隙の有無の判別にとどまっているものが殆どであり、構造物表面の局所的な温度変化に基づいて欠陥の定量的情報(空隙の大きさや厚さなど)を得るための検討が不足していた。本研究では、こうした課題を解決するため、鋼板で覆われたコンクリート部材において、鋼とコンクリートとの間に存在する空隙の検出に関する研究を行い、次のような成果を得ている。(1)液体窒素を冷却材として用いて熱負荷を与えるアクティブ法により、欠陥部分において安定的に温度差を生じさせることに成功している。(2)断熱温度場法の考え方に基づき、実験と解析の両面からのアプローチにより、2次元サーモグラフィ上の局所的温度変化領域での温度分布曲線の変曲点を空隙の端部とみなすことによって、空隙の直径を推定する手法を見出している。(3)3次元サーモグラフィにおける温度分布局面から算出した体積と空隙の実体積との相関関係を利用して空隙体積の推定を行った上で、あらかじめ推定した空隙面積でこの推定空隙体積を除することによって、空隙の平均厚さを推定するプロセスを提案している。本研究では、これらの結果をもとに、サーモグラフィによる構造物表層部欠陥の定量的非破壊評価システムを提案している。これによってサーモグラフィ法の実用性が高められるとともに、欠陥の情報がより定量的なものとして得られるようになり、今後、補修や補強などの設計・施工において有用性が大きいと考えられる。サーモグラフィを用いて構造物表層部の欠陥を非破壊評価する既往の研究において,欠陥の形状が円形である場合は、その平面寸法が推定できることがわかっている。しかしながら、任意の形状の欠陥に対する評価法や、得られたデータの処理システムなどについては、未検討となっている。そこで本研究では、欠陥形状を変化させた場合について供試体実験を行い、欠陥の平面寸法の評価方法について検討した。さらに、得られた熱画像から自動的に平面寸法を同定し、判定結果を画像上に表示するプログラムの構築を試みた。その結果得られた内容をまとめると以下のようになる。(1)赤外線カメラにより撮影された熱画像をパソコンのモニタ上に表示し、温度変化領域を選択することで自動的に平面形状を推定し、結果を画像上に表示するプログラムを作成した。(2)欠陥評価プログラムの使用によって、短時間かつ効率的に、欠陥をある程度定量評価することができた。(3)温度差分布曲線の変曲点における温度と熱画像中の最低温度との比の関係は、約1.14となった。この関係から、あらかじめ変曲点の位置を予想して熱画像上にプロットし、欠陥評価範囲の選択の際に参考になるようにした。(4)欠陥評価プログラムにおける空隙の平面寸法の検出誤差は、本研究の範囲内では、±10%であった。(5)角張りを有する欠陥形状の場合は、熱伝導の影響等により、角部の温度変化領域が消散してしまい、欠陥端部を検出することは困難であった。
格助詞「が」「の」の歴史についての文献・方言対照的方法による研究

この研究では、格助詞「が」「の」の歴史について、文献国語史の成果に方言国語史の成果を対照・総合し、全国規模の歴史を構築することを目的とした。文献国語史と方言国語史とを有機的に統合する試みは文法の分野では新しく、今後の研究のための方法論の開拓を行なうことも意図した。このため、次作業を行なった。1.従来の研究成果の整理:特に、文献国語史上の成果について整理を行なった。すなわち、これまでさまざまに研究されてきた「が」「の」の歴史についての情報を整理し、そこから各時代を通じての記述に必要な観点を抽出する試みを行なった。また、各地の方言記述や『方言文法全国地図』の当該項目から得られる「が」「の」についての知見を収集した。2.調査項目の構築:上記1の作業をもとに、「が」「の」の歴史の考察に必要な文献国語史的・方言国語史的観点を包括的に整理することを試みたが、上記の作業が未完了のために、十分進展させることができなかった。3.準備的調査の実施:「が」「の」について方言的に問題となりそうな数地点で、上記1・2の成果を利用しながら準備的な調査を実施した。この結果は、ふたたび上記2の作業のために活用する予定である。4.他の格助詞についての検討:格助詞研究の一環として、「が」「の」のほかに、歴史的変遷としてはより単純な「へ」「に」に考察を加え、一定の成果を得た。これを一つの雛形として、「が」「の」の考察を進めたい。今後、この研究での成果をもとに、文献国語史的・方言国語史的観点の包括的な整理を完了させ、調査項目の体系的構築をめざしたい。
患者由来ゼノグラフトと3次元初代培養を用いた抗腫瘍薬感受性予測モデルの開発

前年度までに、我々は、乳癌患者由来ゼノグラフト(PDX)由来の細胞を3D培養し、脂肪幹細胞との共培養がスフェア形成を促進すること、腫瘍形成性の促進には脂肪幹細胞由来のadipsinが寄与していることを報告した。今年度は、さらに、adipsion阻害薬により、脂肪幹細胞によるin vivo、in vitro(3D)腫瘍形成性の促進が解除されることを示し、治療学的意義を確認した。以前我々は、殺細胞型化学療法薬の殺細胞効果は、従来の2D培養下で3D培養下に比べて高い傾向にあることを報告した。一方、PIK3CA活性化変異が抗HER2抗体であるトラスツズマブの耐性機構となりうることが、我々を含む複数のグループから報告があり、臨床的にもそれを支持するデータが蓄積しつつある。これらを背景に、我々は、PIK3CAの遺伝子型の異なるHER2過剰発現乳癌細胞株を用いて、抗HER2抗体トラスツズマブの効果を、よりin vivo環境に近いと信じられる3D培養下に評価し、2D培養下での結果と比較した。その結果、PIK3CA野生型細胞を3D培養したときのみ、トラスツズマブ単剤にて細胞死が確認され、生体内で観察される腫瘍縮小を反映していることが示唆された。すなわち、トラスツズマブの効果は3D培養下で2D培養下より高いことになり、殺細胞型化学療法薬でみられた傾向と逆であった。3D培養下には、接着因子等からのシグナルが2D培養下よりも弱いため、細胞がHER2に強く依存することが要因として示唆され、PIK3CA遺伝子型のトラスツズマブ感受性に及ぼす影響も強くなると推測された。この所見の治療学的意義をさらに深めるため、PIK3CA変異による抗HER2剤への耐性を、PI3K経路阻害薬で克服できるかを検討した。その結果、PIK3CA変異型細胞株でのみ、PI3K経路阻害薬の上乗せ効果が観察された。研究計画では、7種類の乳癌患者由来ゼノフラフト(patient-derived xenograft、PDX)を用いて、3次元(3D)初代培養の方法を確立する予定であった。しかし、PDX腫瘍細胞は、間質組織成分や壊死組織の混入により、安定して3D培養をすることは困難であった。患者腫瘍では、PDX腫瘍以上に癌細胞以外の成分の混入が予想されるため、腫瘍からの3D培養に取り組む前に、患者胸水、腹水(体腔液)由来の癌細胞の3D初代培養にまず取り組むこととした。体腔液の3D培養では、当初癌細胞に加え、マクロファージや中皮細胞の増殖が観察された。中皮細胞の増殖は、3D培養プレート上に播種する細胞数を十分少なくすることで抑制できたが、マクロファージには足場依存性がないためか未だ増殖がみられる。現在マクロキラーを用いてマクロファージを予め取り除くことで、体腔液中の癌細胞を純化できないか試みている。3D初代培養下の腫瘍細胞と由来腫瘍の分子学的プロファイルの相違についても本年度中に検討する予定であったが、上記の如く、PDX腫瘍の3D初代培養が予想以上に困難なため進んでいない。しかし、PDX腫瘍から3D培養が可能であった1例に関して、PDX腫瘍の2D培養および3D培養、PDX腫瘍、患者腫瘍の4検体間のki67の発現を免疫組織学的に評価した結果、PDX→3D→2Dの順に元々の患者検体における発現レベルを反映していることが分かった。この結果は、3D初代培養が2D培養に比べ、よりin vivo腫瘍の形質を反映していることを示唆する。上述のように、PDXからの初代培養の最適化が進まず、体腔液からの3D初代培養に舵をきったことで、遅れが生じている。今年度は主に、1患者由来の悪性体腔液(胸水、腹水)からのがん細胞の3次元(3D)初代培養、2patient-derived xenograft (PDX)由来がん細胞の間質系細胞との3D共培養に取り組んだ。1は、SphereMax(日産化学)を用いて行った。当初の問題であった、がん細胞とともに混在するマクロファージと中皮細胞の増殖は、培養液中の血清濃度を10→2%に減じることで、ある程度抑制された。8症例の悪性体腔液から3D培養が可能であったのは、3例であり、うち継代が可能であったのは1例(甲状腺がん由来)であった。現在、その1例を用いて、2D初代培養と3D初代培養のいずれが、由来となった体腔液中のがん細胞の形質を保っているか、網羅的解析を用いて検討している。2は、Nanoculture plate(Organogenix)を用いて行った。ある間質系細胞との共培養によりがん細胞の増殖が修飾されることを見出した。また、その原因となりうる分子を候補として見出した。現在、同分子の機能解析を行っている。当初の研究計画では、PDX由来の細胞から3D培養することを想定していた。しかし、予想よりも困難であったことから、昨年度から患者体腔液からの3D初代培養と、PDX由来がん細胞に関しては、間質系細胞との共培養系の確立に力を注いでいる。今年度は、その方向性で一定の成果は得られたが、当初予定していた、薬効試験には至っておらず、当初の予定よりは遅れていると言わざるをえない。前年度までに、patient-derived xenograft (PDX)