hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
壁装材料の室内空気質に対する影響とその対策に関する研究

本研究では、硫化水素およびホルムアルデヒドを汚染ガスとして、阿蘇周辺で採取できる鉱物資源「リモナイト」および6種類の壁装材料を対象に、独自に開発した装置による化学物質濃度の低減性能試験を実験的に検討した。その結果、(1)壁装材料の化学物質低減性能について、初期性能のみ有する物理吸着の材料と定常的に性能を発揮する化学吸着・分解タイプの材料とが判別でき、(2)定常的な低減性能を有する材料については、除去率ー流量特性が把握できた。つまり、単体ガス成分であれば、本試験装置によって壁装材料の濃度低減性能を短時間で安価に判断できることがわかった。内装材料6種について、二硫化水素(H2S)を汚染ガスとした濃度低減性能試験の開発研究を行っている。今年度は、繰り返し実験を行って再現性があることを確認し、物理吸着および化学分解による濃度低減メカニズムを分別することができることがわかった。物理吸着による濃度低減性能は効果がわずかで、寿命が短く、再放散する可能性が示唆された。化学分解による濃度低減性能は、気流速度によって変化することを確認し、次年度以降はさらにその解析を行うとともに、他の汚染ガスを対象とした実験を重ねる予定である。日本では、住宅の壁装仕上げ材料としてビニルクロスが一般的であるが、シックハウス症候群などの室内空気汚染による健康影響が問題となった頃から、空気中の化学物質を低減するという建材が登場し、少量ながら市場に流通している。このようないわゆる機能性建材の化学物質に対する低減性能は、日本工業規格(JIS)で定められた試験方法によって得られるが、それに供する前に、製品開発の時点で性能評価を行うことは難しい。そこで本研究は、内装仕上げ材料の化学物質低減性能について、短期間で安価に評価できる試験装置の開発を目的としている。本法は、建材を設置した小型の空気チャネルに試験ガスを層流で導入し、チャネルデバイスの前後におけるガス濃度の減少を調べることに基づいている。熊本県産のい草和紙や阿蘇周辺で採取できる「リモナイト」をはじめ、複数種の内装材料を対象に、ガス状汚染物質としては硫化水素(H2S)およびホルムアルデヒド(HCHO)を採用し、独自に開発した試験装置による実験を行い、簡易試験装置としての実用性について検討した。結果から、独自に開発した試験装置および方法により、壁装材料の化学物質に対する濃度低減性能について、初期性能のみ有する物理吸着の材料と、定常的に性能を発揮する化学吸着・分解タイプの材料とが判別できた。また、物理吸着による材料の低減性能について定量評価することができた一方で、これらの材料については再放散の可能性が示唆された。さらに、定常的な低減性能を有する材料については、除去率ー流量特性が把握できた。本研究では、壁装材料の化学物質に対する低減性能について、短期間で安価に評価できる試験装置の開発を目的としている。本年度は、試験装置を新たに設計・組立、その実用性について硫化水素(H2S)を用いた実験を行った。今年度新たに設計した試験装置は、流路はすべてSUSおよびPTFEのチューブで接続しており、除去対象とする汚染ガスをボンベから圧送、清浄空気を用いて所定の濃度まで希釈し、経路の最下流に設置したエアポンプにより吸引、マスフローコントローラーにより流量を一定に維持できるようになっている。この経路の途中に、壁装材料を施工したチャネルを接続し、チャネル内を通過した空気中の汚染物質濃度を分析機器で計測することにより、壁装材料の化学物質低減性能が得られる仕組みである。建材を設置するチャネルは塩化ビニル製で、上中下3枚の板で構成される。上板にはガス流路と接続する出・入口を設け、中板にはガス流路となる空洞部があり、これらを組合せてネジとナットで締め密閉、材料表面を汚染ガスが通過するようにした。除去対象となる汚染ガスとして、今年度は、リモナイトの脱臭性能に関する既往の研究で用いてきたH2Sを採用し、チャネル入口濃度を50ppbとして、本試験装置が正常に稼働するかどうかを確認した。実験対象とした壁装材料は、漆喰および珪藻土、乾式工法で化学物質低減性能をうたっている熊本県産い草を原料とした和紙クロス2種であり、比較対象として、建材ではないものの悪臭成分であるH2Sを低減できることが既に判明しているリモナイトと、一般的に使用されてきたビニルクロスを採用した。これらの実験結果から、今回新たに設計・製作した試験装置によって、内装材料の化学物質低減性能が容易に判断できることがわかり、さらに、珪藻土はH2Sの低減性能を有する可能性があることと、乾式工法ではH2Sを低減することができないことが判明した。実験装置の移動に伴い、流路など調整に手間取った。また、再現性を確認するため複数回の繰り返し実験を行って、日数がかかった。しかしながら、信頼性の高いデータは得られているので、やむを得ないと考える。試験装置の開発と吸着性能試験を目標としていたので、本年度はほぼ計画通りに進展した。

また、日本建築学会九州支部での発表も行い、次年度の同学会全国大会の発表論文としても、年度内に投稿を終えることができた。しかしながら、試験装置のガス圧送システム部分の組立と動作確認に予想以上の時間を要したため、硫化水素以外のガスについて試験を行うことができなかった。1)気流速度と濃度低減性能との関係を明らかにする2)ホルムアルデヒドを汚染ガスとして同様の試験を行い、日本工業規格の試験方法との整合性について検討する試験装置のガスライン接続については、本年度の作業で学んだことができたので、次年度新たに組み立てる装置を本年度より早めに稼働させることができれば、次年度以降の研究推進がスムーズになると考えている。ただ、ドイツ研究機関との連携については、先方の経済的および人材的理由で断念せざるを得ないことになったので、当方でできる限り研究目標を達成できるように努力する所存である。1)研究成果の学会発表登録費用、旅費2)ホルムアルデヒド分析に必要な部品類購入3)実験装置のメンテナンス費用次年度は、実験場の変更に伴い、新たに試験装置の組立が必要であり、また、ガス圧送システム改善のために、マスフローコントローラーを追加発注、配管・接続部の更新など、試験装置の部品購入が大半になると予想している。また、本年度の研究成果を国内外の諸学会で発表するため、一部は旅費として使用する計画である。
シアル酸結合性レクチンSBLの癌細胞に対する作用機構の解明

ウシガエル卵由来シアル酸結合性レクチン(SBL)は、様々な癌細胞に対して細胞死を誘導する。また、SBLはRNase Aスーパーファミリーに属するリボヌクレアーゼであり、そのRNA分解活性は細胞死誘導に関連する。しかしながら、どのようにSBLのRNA分解活性が細胞死誘導に関連するか未だ解明されていない。そこで、SBLの癌細胞に対する作用機構を解明するため、(1)SBLの細胞内局在、(2)SBLのRNA分解活性による細胞内タンパク質の変化、(3)その変化による細胞死誘導、について解析を行った。その結果、乳癌細胞において、SBLは初期エンドソームから核近傍に移行することが明らかとなった。この移行は、SBLのRNA分解活性と関連しないことから、RNA分解活性は細胞内への取り込みに関与しないと考えられた。SBLのRNA分解活性に依存して、ストレスキナーゼおよびカスパーゼ3が活性化することを初めて明らかにした。ストレスキナーゼおよびカスパーゼ3の活性化がSBLによる細胞死誘導に関与することを示した。本研究の結果より、SBLによる癌細胞に対する作用機構の一つとして、SBLが細胞内に取り込まれた後、RNAを分解することで、ストレスキナーゼおよびカスパーゼ3を活性化させ細胞死を誘導させることが初めて明らかとなった。ウシガエル卵由来のシアル酸結合性レクチン(SBL)による癌細胞に対しての毒性発現について解析するため、SBLに感受性を示した乳癌細胞を用いて、1SBLの取り込み機構および細胞内局在、2SBLのシアル酸結合性と細胞毒性について解析をおこなった。1について、乳癌細胞の培養液にSBLを添加して、生理的条件下に細胞を静置してSBLを取り込ませ、時間経過毎にSBLの局在を免疫染色法で調べた。その結果、添加1時間後でSBLは初期エンドソームに含まれ、添加6時間以降で大部分のSBLは核近傍に留まっていた。また、SBLを取り込ませた後の乳癌細胞を、細胞質、膜/細胞小器官、核、細胞骨格の4つに分画して、それら画分に含まれるSBLをイムノブロッティング法で調べた。その結果、SBLは細胞質画分に多く検出された。これらのことから、SBLは初期エンドソームを経て核近傍に局在するものの、それらは細胞質側に移動していることが示唆された。また、SBLの一部が後期エンドソーム/リソソームマーカータンパク質と重なること、細胞内に一定量取り込まれたSBLがある時間経過後に細胞内から消失することから、SBLの一部はリソソームでの分解を受けている可能性を初めて示した。2について、乳癌細胞に対しSBLがシアル酸依存的に結合するのかビーズを結合させた組換え型SBLを用いて調べた。その結果、何もつけていないビーズに対し、SBLがついたビーズは細胞表面によく結合した。さらに、その結合は細胞をシアリダーゼ処理することで減少することを確認した。このことは、SBLは乳癌細胞表面上に存在するシアル酸を認識して結合することを示している。現在、シアル酸単糖によるSBLの結合阻害ができていないことから、シアル酸がつく糖の種類およびその結合様式を含めて解析することを検討中である。その一方で、SBLは正常細胞に対して細胞死を誘導しない。このことから、SBLの癌細胞に対する細胞死誘導機構を研究することで、抗がん剤の開発や癌のマーカー検索に応用できると期待される。今までに、SBLはRNase Aスーパーファミリーに属するリボヌクレアーゼであり、そのRNA分解活性は細胞死誘導に関連することが示されている。その結果、(1)乳癌細胞において、SBLは初期エンドソームから核近傍に移行することが明らかとなった。

この移行は、SBLのRNA分解活性と関連しないことから、RNA分解活性は細胞内への取り込みに関与しないと考えられた。(2)SBLのRNA分解活性に依存して、ストレスキナーゼおよびカスパーゼ3が活性化することを初めて明らかにした。(3)ストレスキナーゼおよびカスパーゼ3の活性化がSBLによる細胞死誘導に関与することを示した。これらの結果より、SBLによる癌細胞に対する作用機構の一つとして、SBLが細胞内に取り込まれた後、RNAを分解することで、ストレスキナーゼおよびカスパーゼ3を活性化させ細胞死を誘導させることを初めて示した。
前眼部炎症モデルと抗炎症剤薬効評価法の確立

本研究においてはレ-ザ-フレア-セルメ-タ-、ダッチラビットをもちい(1)基礎研究としてプロスタグランディンF2(PGF2α,15ーproーPGF 2α,PGF 2β)点眼による房水蛋白濃度変化、(2)エンドトキシン静脈注射による房水蛋白濃度測定および、FITC標識アルブミン静注によるフルオロフォトメトリ-を同時におこない以下の結果を得た。(1)PG点眼実験。各PGs濃度0.050.5μmを点眼し12時間経時的に測定した。点眼後12間後に房水蛋白濃度は150170mg/dlに達し、その後12時間の経過で他眼(対照)の蛋白濃度50mg/dlに減少しPGF2は容量依存性の房水蛋白濃度の増加を生じることが判明した。(2)エンドトキシン誘発ぶどう膜炎(Endotoxin Induced Uveitis:EIU)。エンドトキシン(S.Typhimurum,E.coli)を0.25,0.5,2.5μg/ml/kg静注。静注後36時間で房水蛋白濃度はピ-クに達しその後の濃度は0.25μgの場合500(E.Coli),1500(Salmonella)mg/dl,0.5μgで6000,5500であった。同時におこなったフルオロフォトメトリ-で房水フルオレセイン濃度と房水蛋白濃度との間に有意の相関(P<0.001)が得られた。その後房水蛋白は24時間で投与前値に回復した。経時的濃度変化カ-ブから得られる房水蛋白濃度積分値には容量依存性が得られ、この変化はSalmonellaではE.coliの約2倍であった。以上よりPGF 2α,Endotoxinにより容量依存性の房水蛋白濃度の増加を生じ、レ-ザ-フレアセルメ-タ-は非侵襲的にこの変化を測定できることから本研究により前眼部炎症モデルが確立し得た。現在、抗炎症剤の薬効評価について継続研究中である。(1)PG点眼実験。
加齢黄斑変性における自然免疫の関与解明と臨床への応用

本年度は、マウス実験的脈絡膜新生血管(CNV)における、HMGB1の関与解明を目的とした。1.抗HMGB1抗体によるマウス実験的CNVの抑制効果の検証C57BL6Jマウスの眼底にレーザーを行い、CNVを作成した。レーザー施行直後に硝子体内に抗HMGB1抗体を投与した。反対眼にはアイソタイプのIgG抗体を同様に投与した。レーザーと硝子体注射6日後にフルオレセイン蛍光眼底造影検査(FA)を行い、CNVを染色し、CNVの活動性を比較した。また7日後に眼球摘出した後フラットマウントを作成し、レクチンで標識したFITCでCNVを染色し共焦点顕微鏡で撮影し、ImageJソフトウェアを用いてCNVの体積を測定し比較した。抗HMGB1抗体を投与したものでは、対照と比較して有意にCNVが抑制されていることが確認できた。またFAでもCNVの活動性が抑制されていた。2.抗HMGB1抗体投与による炎症性サイトカインの抑制C57BL6Jマウス眼底にレーザーを施行し、CNVを作成後、12h, Day 1, Day 3, Day 7で眼球摘出し、網膜とRPE-Choroid複合体を分離し、ELISA kitでMCP-1, IL-6, VEGFのタンパク量を測定した。12h、Day 1、Day 3で、それぞれのタンパク量が過剰に発現していることが確認できた。次に、同様にマウス眼底にレーザーを行った後に抗HMGB1抗体あるいはアイソタイプIgGを硝子体中に注射し、過剰に発現したサイトカインが抗HMGB1抗体を投与したものでは抑制されることが確認できた。以上より、HMGB1阻害は、細胞外炎症性サイトカインの発現を抑制し、CNVが縮小することが確認できた。CNVを有する加齢黄斑変性患者の前房水サンプルの収集が遅れている。未治療症例数が少ないためである。また関連病院に出向になり、動物実験に十分な時間を確保することが困難になっているため。未治療症例の前房水サンプルの収集に励む。最終的には学会発表、英文論文作成を目標とする。

12h、Day 1、Day 3で、それぞれのタンパク量が過剰に発現していることが確認できた。次に、同様にマウス眼底にレーザーを行った後に抗HMGB1抗体あるいはアイソタイプIgGを硝子体中に注射し、過剰に発現したサイトカインが抗HMGB1抗体を投与したものでは抑制されることが確認できた。以上より、HMGB1阻害は、細胞外炎症性サイトカインの発現を抑制し、CNVが縮小することが確認できた。CNVを有する加齢黄斑変性患者の前房水サンプルの収集が遅れている。未治療症例数が少ないためである。また関連病院に出向になり、動物実験に十分な時間を確保することが困難になっているため。次年度以降は、未治療症例の前房水サンプルの収集に励む。また、マウス実験的CNVを用いた炎症性サイトカインのmRNAも解析する予定である。最終的には学会発表、英文論文作成を目標とする。未治療症例の前房水サンプルの収集に励む。(理由)予定していた実験を遂行できなかったため、物品の購入を見合わせている。(使用計画)物品費として使用する。購入を予定していた試薬など物品の納品が間に合わなかったため。次年度に購入する。
異構造光トラップ場を用いた非接触３次元マイクロ操作の高機能化と汎用化の研究

本研究では,光学的干渉の発生しない2組の光トラップ場の3次元時空間構造を精密に実時間制御できる双腕3D光ピンセット(以下3D-OT)を試作し,高度自動化技術と統合・融合化することで,光学顕微鏡下の多様な物質を高精度に3次元マイクロ操作するための基盤技術を開発することを目的としている.本年度に得られた主な成果は以下のとおりである。1.微粒子の全自動マイクロ操作:昨年度試作したエンドエフェクタを交換することで大規模または複雑な3次元マイクロ操作が可能な双腕型OTシステムのうち,2組の3D-OTを構成した双腕システムに円ハフ変換を用いた微粒子認識技術と衝突回避アルゴリズムを融合することで,数十個の微粒子を一括捕捉・操作し,2組の文字パターンや細胞把持・ねじり用の六角形状把持ツール等の作成が自動的に行えることをデモ実験により検証した。これにより,これまでは実施が想定されていないマイクロ環境下での細胞のねじり操作を行うことも可能になると思われる。2.多指による多点光ピンセットの制御:OTは,時分割走査などで1本のビームから,複数個のトラップ点を生成でき,生成した複数のトラップ点で1個の対象を捕捉することで,多指ハンドのように剛体の姿勢を操作することもできる。多点OTをマイクロ操作用多指ハンドとして利用するためのユーザインタフェースとしてLeap Motion Controller (以下LMC)を検討した。微小球を操作ツールとして複雑形状の操作対象を間接トラップする場合や,多指ハンド双腕マニピュレータを協調させながら把持した対象を3D操作するような,事前の作業計画が困難である複雑な操作などには,LMCをユーザインタフェースとして行う操作は有効と考えられる。しかし,実空間での対象の精密操作にLMCを用いるには,制御ソフトウエア上の解決すべき課題が数多くある事もわかった。本研究では,光学的干渉の発生しない2組の光トラップ場の3次元時空間構造を精密に実時間制御できる双腕3D光ピンセットを試作し,高度自動化技術と統合・融合化することで,光学顕微鏡下の多様な物質を高精度に3次元マイクロ操作するための基盤技術を開発することを目的としている.初年度に得られた主な成果は以下のとおりである.1.ハイブリッド・双腕3D光ピンセット光学系の試作:申請者の発明に基づいた既存のハイブリッド光ピンセットと,同じく申請者の発明に基づいた電気式焦点可変レンズと2軸ジンバルミラーによる高速高精度な時分割同期走査を行える3D光ピンセットを,各々最適な双腕型光学配置に改造することで,高精度な3次元マイクロ操作の行える2組の双腕光ピンセット制御システムを構築した.2.試作システムの基本性能評価:双腕型,すなわち,2ビーム3D光ピンセットの1本のビーム系にマイクロレンズアレイを組み入れることで,高価な空間光変調器を用いることなく100個以上のトラップ点を生成できる多点光ピンセット光学系を考案した.また,このマイクロレンズアレイの基本格子から生成される光トラップ点を時分割同期走査することで,基本格子の整数倍の格子状光トラップ点を生成し,この時分割走査による格子状光トラップ点へ,2ビーム3D光ピンセットのもう1本のビーム系を用いて生成した3D光トラップ点をマウス操作で位置制御することで,12x12以上の格子,すなわち百数十個の微粒子からなる動的微粒子アレイなどを極めて容易に作成できることを示し,本手法の有効性を実証した.この結果は,多数の微粒子や細胞を一度に光ピンセット操作できる安価かつ構築の容易な光学系を提供するものであり,今後,試料の一括操作が不可欠となるライフサイエンス分野などにおける汎用ツールとしての光ピンセット技術の有用性をより高めるものと考える.予定していた2組の双腕型3D光ピンセット光学系の試作がほぼ完了し,本装置に関する特許出願を行うと共に,本装置を用いた実験で高IF値を有する国際誌への論文掲載を行うことができた.本研究では,光学的干渉の発生しない2組の光トラップ場の3次元時空間構造を精密に実時間制御できる双腕3D光ピンセットを試作し,高度自動化技術と統合・融合化することで,光学顕微鏡下の多様な物質を高精度に3次元マイクロ操作するための基盤技術を開発することを目的としている.本年度に得られた主な成果は以下のとおりである.1.試作システムの基本性能評価と改良:昨年度双腕光ピンセットの1本のビーム系にマイクロレンズアレイを組み入れることで,高価な空間光変調器を用いることなく100個以上のトラップ点を生成できる多点光ピンセット光学系を試作開発した.この光学系を2枚のレンズを交換するだけでSおよびP偏光を用いて分割した2本のビームの何れの3D光ピンセット系へも容易に導入,調整できるようレンズ配置を改善した.この結果,マウスを用いた光トラップ点への微粒子の挿入,取り出し性能等が向上した.2.マイクロレンズアレイを用いた広域トラップ場の制御:昨年度提案したマイクロレンズアレイの基本格子から生成される光トラップ点を時分割同期走査することで基本格子の整数倍の格子状光トラップ点を生成する動的微粒子アレイ作成法を,エッシャーの絵画のように任意の図形の周期パターンとして微粒子を配置することも可能な方法として一般化した.生成した多様な形状の光トラップ場へ,大きさ,色,蛍光特性の異なる100個以上の微粒子を精密に配置し,その後全て同時に縮小,回転などの幾何学操作できる事を示し,本手法の有効性を実証した.

この結果は,多数の微粒子や細胞を一度に光ピンセット操作できる安価かつ構築の容易な光学系を提供するものであり,試料の一括操作や非接触精密3D操作などが不可欠となるライフサイエンス分野などにおける汎用ツールとしての光ピンセット技術の有用性をより高めるものと考える.昨年度試作した双腕系を更にレンズ配置を改善し,目的に応じて多様な光ピンセット実験を行えるシステムを容易に構築することができ,本装置を用いた実験で,国内外で2件の研究発表を行うことができたため.本研究では,光学的干渉の発生しない2組の光トラップ場の3次元時空間構造を精密に実時間制御できる双腕3D光ピンセットを試作し,高度自動化技術と統合・融合化することで,光学顕微鏡下の多様な物質を高精度に3次元マイクロ操作するための基盤技術を開発することを目的としている.本年度に得られた主な成果は以下のとおりである。1.万華鏡状トラップ場の制御:マイクロレンズアレイから生成される格子状のトラップ点を時分割走査し,エッシャーの絵画のように任意の図形の周期パターンとして100個以上の微粒子を一度に精密配置する方法を,多様な微粒子や細胞のクラスタを作成できるよう拡張した。マウスを用いて,様々な周期状トラップ場へ選択的に大きさ・色・蛍光特性の異なる微粒子を配置し,その後,縮小と回転の幾何学操作を行うことで,指定した特定の箇所でのみこれらの微粒子が互いに接触する異種微粒子クラスタを簡便に作成できることを実証した。この結果は,多数の微粒子や細胞を一括して光ピンセット操作し,これらの凝集した細胞クラスタなどを容易に作成できる方法を提供するものであり,3次元バイオロジー研究などライフサイエンス分野における汎用研究ツールとしての光ピンセット技術の有用性をより高めるものと考える。2.エンドエフェクタを交換可能な双腕光マニピュレータ:電気式焦点可変レンズ,2軸走査ジンバルミラー,マイクロレンズアレイの容易に入手可能な3種類の市販光学素子を用いて,一般的な1ビームの多点光ピンセット光学系では実施の困難な,大規模または複雑な3次元マイクロ操作を可能とする2種類の双腕型光ピンセット制御システムが,容易に選択交換できる光学系を設計試作した。また,マウスに代わる双腕系の3次元操作用マン・マシンユーザインターフェースとしてLeap Motionコントローラーの可能性を検討した。目的に応じて多様な光ピンセット実験を使い分けて行える双腕システムの光学系の最適化が完了し,本装置を用いたマイクロ操作実験で,国内外で計4件の研究発表と国際誌での論文発表を行うことができたため。本研究では,光学的干渉の発生しない2組の光トラップ場の3次元時空間構造を精密に実時間制御できる双腕3D光ピンセット(以下3D-OT)を試作し,高度自動化技術と統合・融合化することで,光学顕微鏡下の多様な物質を高精度に3次元マイクロ操作するための基盤技術を開発することを目的としている.本年度に得られた主な成果は以下のとおりである。1.微粒子の全自動マイクロ操作:昨年度試作したエンドエフェクタを交換することで大規模または複雑な3次元マイクロ操作が可能な双腕型OTシステムのうち,2組の3D-OTを構成した双腕システムに円ハフ変換を用いた微粒子認識技術と衝突回避アルゴリズムを融合することで,数十個の微粒子を一括捕捉・操作し,2組の文字パターンや細胞把持・ねじり用の六角形状把持ツール等の作成が自動的に行えることをデモ実験により検証した。
抗炎症作用を有するエンドペプチダーゼを用いた歯周病予防・治療薬の開発

口腔上皮におけるneutral endopeptidase(NEP)ならびにendothelin-converting enzyme-1(ECE-1)の抗炎症反応の役割を解明するため、ヒト培養口腔ケラチノサイト(hOMK)におけるNEPと神経ペプチドで炎症関連因子の一つであるsubstance P(SP)、同じく炎症関連因子の一つであるinterleuikin-1β(IL-1β)との関連について検証を行い、NEPは口腔ケラチノサイトにおいて,細胞から産生されるSP及びIL-1βの産生量を制御することが示された.また, ECE-1はhOMKにおいて, NEPと協働で炎症因子を制御し,抗炎症作用を有している可能性が示唆された。平成21年度は、抗炎症作用を有するエンドペプチダーゼを用いた歯周病予防・治療薬の可能性を検証するため、口腔ケラチノサイト(HOK)における膜結合性ペプチダーゼ[neutral endopeptidase(NEP;EC3.4.24.11;CD10)やendothelin converting enzyme(ECE-1)について基礎的データーの収集がされた。HOK及び口腔扁平上皮癌細胞(SCC)において、NEP及びECE-1のmRNAの発現が確認され、リアルタイムPCRにより、初期培養細胞と癌細胞のNEPの発現量の違い、ならびにNEPのエンドペプチダーゼ活性の違いを検証した結果、NEPのmRNAならびに活性はSCCがHOKと比較して高い傾向が認められた。また、HOKのNEPの発現に対するたばこに含まれる化学物質の影響を調べるため、ニコチン添加細胞のNEPのmRNAの発現量および活性について試験されたが、本研究に関しては現在も追試中である。口腔上皮細胞におけるNEPおよびECE-1と歯周疾患や口腔癌といった口腔疾患の病態との関連についてはほとんど解明されていないが、本研究によりそれらの病態の関連について、一部解明されるものと期待される。平成22年度は、口腔ケラチノサイト上のneutral endopeptidase (NEP)の抗炎症作用について明らかにするため基礎的データを収集することを目的とした.ヒト培養口腔ケラチノサイト(hOMK100, hOMK107)を用いて,炎症誘発因子(NicotineとLPS),または炎症誘発因子に加えNEP活性阻害剤(phosphoramidonとthiorphan)を添加した培養細胞のNEP酵素活性ならびに,培養細胞から培養上清中に産生された炎症因子であるsubstancePとinterleuikin-1β(IL-1β)濃度をELISA法にてそれぞれ測定し比較検討を行った.その結果,LPS添加細胞群では,LPSのみの添加時に比べ,NEP阻害剤添加時においてNEP酵素活性が低下する傾向が認められた.またNicotine添加細胞群においては,Nicotineのみの添加時に比べ,NEP阻害剤のうちphosphoramidon添加時に大幅なNEP酵素活性の減少が認められた.LPSとNicotine添加細胞群において,培養上清中のSubstance P濃度は,LPS,またはNicotineのみの添加時においては無添加細胞と同様,低濃度であったが,NEP阻害剤を合わせて添加した際には大幅な増加が認められた.一方,IL-1β濃度は,LPS,またはNicotineのみの添加時に無添加細胞に比べて,増加する傾向が認められ,NEP阻害剤を合わせて添加した際はより増大する傾向は認められた.従って平成22年度の研究成果により,NEPは口腔ケラチノサイトにおいて,細胞から産生されるSubstance Pの産生量を直接制御していることが示され,一方,IL-1βの産生量の制御には,substance PほどにNEPの関与は認められなかったが,NEPが炎症ネットワークの制御に関わっている可能性が示唆された.本研究ではhOMKを用いて,炎症誘発因子(NicotineとLPS),または炎症誘発因子に加えNEP・ECE-1活性阻害剤(Phosphoramidon)とNEP特異的阻害剤(Thiorphan)を添加し,hOMKのNEP酵素活性と,培養上清中に産生されたECE-1によって生成されたendothelin-1(ET-1)濃度,そして炎症因子であるSP及びIL-1β濃度をELISA法にて各々測定し比較検討を行った.その結果、NEP酵素活性は,Phosphoramidon及びThiorphan添加時にNEP酵素活性の減少が認められた.一方,ECE-1活性に影響されるET-1濃度はThiorphanを添加した場合には減少は認められず,Phosphoramidonを添加した場合に有意に減少した.また,培養上清中のSP濃度は,PhosphoramidonとThiorphanの添加時においては,それぞれが単独で添加された場合に比べて増加する傾向にあり,同様にIL-1β濃度も,PhosphoramidonとThiorphanの添加時においては,それぞれ単独で添加した場合に比べてより増大する傾向にあった.

本研究の結果より,NEPは口腔ケラチノサイトにおいて,細胞から産生されるSP及びIL-1βの産生量を制御することが示された.また,ECE-1はhOMKにおいて,NEPと協働で炎症因子を制御し,抗炎症作用を有している可能性が示唆された。
カオス的ダイナミックスを用いた非ノイマン型情報処理機能の実現

(1)既にて提案済みの神経回路網モデルにおける複雑な(カオス的)ダイナミックスを用いてのメモリサーチのシミュレーションを更に進め、カオス的ダイナミックスの動的構造に立ち入ってなぜ乱数発生器より良いものがあるかを追求した。(2)ある特定なサーチ目的に適合するカオスが他のサーチではかえって悪い検索効率を与える例、またその逆の例を示し、その動的構造に立ち入って理由を追求した。(3)こうした学固有のカオス的ダイナミックスを用いた非ノイマン型情報処理機能としての検索(サーチ)において、外部装置としての乱数発生装置より有用な場合が割合として少くないことを示した。(4)与えられた処理のcontextに依存して有用あるいは非有用なカオスが存在することを示し、それを有用な動的構造を持つように変えるために「学習ルール」を提案し、それによって非有用であったカオスが極めて有用なものに変わって行く例のプロトタイプモデルを示した。
境界の密性がもたらす領域のポテンシャル論的・幾何的性質について

まず,既に京都大学数理解析研究所講究録1293"ポテンシャル論とその周辺"(2002),154-167,に発表済みの「ある密性条件を満たす集合の一般化容量の評価」についてはその後もその後一般距離空間について一般化するなどの改良を加えた上で,英文の論文として現在発表準備中である.また,Seong-A Kim教授との双曲的凸領域の特徴付けに関する共同研究が一旦完了し,その後はリーマン計量を持つリーマン面上の高次の不変微分作用素に関する研究を行い,これまでに知られていた作用素を一般化することに成功した上,驚くべき漸化式を発見するに至った.これについては現在発表準備中である.Yong Chan Kim教授,S.Ponnusamy教授とは単葉函数とシュワルツ微分,双曲幾何,擬等角写像との関連について共同研究を行い,部分的な結果を得た.既にいくつかの論文で結果を発表し,それ以外についても現在論文を投稿中または発表準備中である.Stanislawa Kanas教授とは単位円板から楕円の内部への等角写像について共同研究を行い,懸案であった係数の正値性予想を解決した(現在論文投稿中).またさらに,現在は強凸状函数の強星状性について微分従属式の理論を使って研究を行った(現在発表準備中).Matti Vuorinen教授とは平面領域の双曲計量,またより一般に錐特異性を持つ双曲計量についての共同研究を行った.領域の境界点の様子を用いて双曲密度や双曲距離を評価することに成功した論文が最近Mathematische Zeitschriftに受理されたほか,もう1編を投稿準備中である.今年度は研究計画にしたがって、与えられた密性条件を満たす閉集合が満たす、ポテンシャル論的・解析的な性質について研究を行った。中でも特筆すべき研究成果としては、これらの定式化がユークリッド空間だけではなく、より一般に完備距離空間においても可能であり、結果もその枠組みで述べられるということが挙げられる。特に、一様完全集合が正のハウスドルフ次元を持つことが、一般の距離空間において示されたことは、我々の方法の普遍性を示す証左の一つと考えられる。また、一様完全性を緩めて、内半径が外半径のα乗(ただしα>1)に比例する円環と必ず交わるような密性条件を満たす集合を考えた場合、その対数容量が正になるかどうかが、α=2のところで正確に分かれることが証明できた。このような一種の分岐現象が起こることは想定外であり、非常に興味深いことである。以上の研究以外にも、双曲的に凸な領域の双曲計量による特徴付け(Seong-A Kim氏との共同研究)、ある種の非線形積分作用素と単葉関数論との関連について(Ponnusamy, Y.C.Kim氏らとの共同研究)、Fedete-Szego問題についての新しいアプローチ(J.H.Choi, Y.C.Kim氏らとの共同研究)などを行った。今年度は,まず5月に以前からの共同研究者であるV.Gutlyanskii氏をウクライナから招聘し,約1ヶ月にわたって,主に退化ベルトラミ方程式や,領域の発展を記述する微分方程式であるレヴナー方程式に関する研究を行い,非常に興味深い結果をいくつか得た.これらについては現在も研究が進行中であり,完成にはまだ多少の時間がかかると思われる.一様完全集合に関しても,R.Stankewitz氏とメールによる議論などを通して研究を進め,特にルベーグ測度が正であるような集合が必ず一様完全集合を含むか,という問題について深く考察した.さらに,その後のY.C.Kim氏,Ponnusamy氏らとの共同研究により,領域が単位円板からどの程度離れているかを計〓指標である等角写像の前シュワルツ微分の双曲ノルムについて非常に詳しい研究を行った.現在は一部を成果としてまとめ,論文として投稿中である.また,Jia Kim氏とは,シュワルツ微分の増大度条件から元の函数が受ける制約について研究を行い,それも論文として投稿中である.また,双曲平面内における領域が双曲的凸であるための必要十分条件がどのようなものかをSeong-A Kim氏と共同で研究し,また広島大学や山口大学における何度ものセミナーにおける議論により,その理解がさらに深まった.それに関する研究の成果は現在論文として投稿中であるが,ある重要な予想を巡って現在もなお研究が進行している.まず,既に京都大学数理解析研究所講究録1293"ポテンシャル論とその周辺"(2002),154-167,に発表済みの「ある密性条件を満たす集合の一般化容量の評価」についてはその後もその後一般距離空間について一般化するなどの改良を加えた上で,英文の論文として現在発表準備中である.また,Seong-A Kim教授との双曲的凸領域の特徴付けに関する共同研究が一旦完了し,その後はリーマン計量を持つリーマン面上の高次の不変微分作用素に関する研究を行い,これまでに知られていた作用素を一般化することに成功した上,驚くべき漸化式を発見するに至った.これについては現在発表準備中である.Yong Chan Kim教授,S.Ponnusamy教授とは単葉函数とシュワルツ微分,双曲幾何,擬等角写像との関連について共同研究を行い,部分的な結果を得た.既にいくつかの論文で結果を発表し,それ以外についても現在論文を投稿中または発表準備中である.Stanislawa Kanas教授とは単位円板から楕円の内部への等角写像について共同研究を行い,懸案であった係数の正値性予想を解決した(現在論文投稿中).

またさらに,現在は強凸状函数の強星状性について微分従属式の理論を使って研究を行った(現在発表準備中).Matti Vuorinen教授とは平面領域の双曲計量,またより一般に錐特異性を持つ双曲計量についての共同研究を行った.領域の境界点の様子を用いて双曲密度や双曲距離を評価することに成功した論文が最近Mathematische Zeitschriftに受理されたほか,もう1編を投稿準備中である.
ＳＴＭ・ＳＴＳから見た銅酸化物高温超伝導体の電子ネマティック状態とストライプ

Fe添加のBi2212で2つの周期の2次元変調構造が観測された。Fe-free試料で観測された約5倍周期のものと,Fe添加によって新たに誘起された約4倍周期のものである。後者はFeによるストライプのピン留めに起因すると考えられる。また,Dyを添加したBi2212ではホール濃度p1/8付近でTcの大きな低下が見られた。そこでの変調周期は約3.3倍周期であった。これらの変調周期をフェルミ面のネスティングで説明することは難しい。またDy添加のBi2212(p1/8)では探針形状やスキャン方向によらず4回対称性が失われており,2次元変調構造は本質的に電子ネマティック状態と矛盾しないと結論した。近年、新規な電子ネマティック状態に注目が集まっている。銅酸化物高温超伝導体の擬ギャップ状態はまだ完全解明に至っていないが、最近、擬ギャップ状態が電子ネマティック相である可能性が指摘され、あらためて擬ギャップに注目が集まっている。本研究では、銅酸化物の擬ギャップ状態が電子ネマティック相かどうかについて、走査トンネル顕微鏡・分光(STM/STS)実験から知見を得ることを最終的な目的とする。平成26年度は、主に以下の2つの項目について研究を推進した。1.擬ギャップを示す銅酸化物高温超伝導体の良質単結晶作製。2.試料回転機構およびXYステージの設計・作製およびSTM装置への組み込み。上記1の単結晶作製では、擬ギャップ状態で電荷秩序が報告されているビスマス系銅酸化物に注目した。本研究では、ピュアな試料と少量の鉄不純物を添加した試料の両方の単結晶を、赤外線イメージ炉を用いた溶媒移動浮遊帯域法により作製した。得られた試料を、X線回折、磁化率、電子比熱、ゼーベック係数の測定から総合的に評価し、目的とする単結晶試料であることを確認した。さらに、作製した単結晶を用いて低温STM実験を行い、十分な原子分解能を持つSTM像の観測に成功した。来年度以降、低温STM/STS実験により局所状態密度の空間依存性(LDOS像)を測定する予定であるが、そのためには良質な表面を持つ単結晶が不可欠である。今年度得られた単結晶試料は来年度以降のSTM/STS実験に十分適した試料であることが分かった。また、上記2の回転機構とXYステージについては、研究計画通りに回転機構およびステージの新規設計・組み込みを行うことが出来た。これにより来年度以降、STM/STSデータの探針スキャン方向依存性を調べることが可能となり、擬ギャップ状態におけるネマティシティと探針形状との関連性について明らかにしていくことが可能となった。走査トンネル顕微鏡や共鳴X線散乱実験などから銅酸化物高温超伝導体の擬ギャップ状態において電荷秩序が発見され、その電荷秩序の起源が注目されている。本研究では、電荷秩序が発達している擬ギャップ状態が電子ネマティック相かどうかについて、走査トンネル顕微鏡(STM/STS)実験から知見を得ることを最終的な目的とする。平成27年度は以下の3つの項目について研究を推進した。2.シェアピエゾ駆動型回転機構の予備実験3.不純物を添加したビスマス系銅酸化物単結晶試料の作製および評価上記1の制御プログラム開発では、STM/STSの測定と連動して試料台を回転するように設計した。今回は試料台回転機構用とSTM/STS測定用とでコンピューターを分けたため、STM/STSのスキャン時間を入力し、その時間によって試料台の回転を制御する時間ベースの駆動型とした。また、2の予備実験では、Bi2212単結晶のSTM像を観測し、その像の動きから試料台の回転を確認できた。さらに、3では、不純物として少量のFeを添加したBi2212単結晶を作製し、そのSTM/STS実験を行った。本研究では、回転軸を探すためのマーカーとしてFe不純物の位置を使う予定であり、Fe不純物の位置を特定する方法を見出すことが重要となる。平成27年度の研究において、Fe不純物の位置が強調されるように正バイアスと負バイアスのSTM像の差をとることにより、Fe不純物の位置の特定に成功した。これらにより来年度において、探針形状を考慮した上で擬ギャップ状態におけるネマティシティについて明らかにしていくことが可能となった。本研究では、銅酸化物超伝導体の擬ギャップ相が電子ネマティック相かどうかについて、走査トンネル顕微鏡(STM/STS)実験から知見を得ることを目的とし、平成27年度の研究では、2.シェアピエゾ駆動型回転機構の予備実験3.不純物を添加したビスマス系銅酸化物単結晶試料の作製および評価について推進することを計画した。1の制御プログラムの開発では、時間駆動型ではあるが、研究計画通り、試料台の回転機構を制御することができた。また、2の予備実験においても平成26年に移動浮遊溶融帯域法により作製したビスマス系銅酸化物の単結晶試料(ピュア試料と少量の鉄を添加した試料の両方)を用いて試料台の回転を確認した。さらに、Feを添加した単結晶試料を作製し、その低温STM/STSの実験から、Fe不純物の原子レベルでの位置の特定に成功した。これらの結果について、査読付き英語論文(5報)、日本物理学会2015年秋季大会(2件)と国際会議(2件;SUPERSTRIPES 2015(招待講演、イタリア)、ICM2016(スペイン))で既に報告している。以上の理由により、現在までの達成度を「(2)おおむね順調に進展している」とした。

擬ギャップは銅酸化物高温超伝導体の大きな特徴の一つであり,その起源について議論が続いている。最近,擬ギャップ状態は電子ネマティック相であるとの報告があり,特に注目されている。走査トンネル顕微鏡(STM/STS)や共鳴X線散乱実験などから擬ギャップ状態において電荷秩序が発見され、その起源と電子ネマティック相との関連も注目されている。本研究の最終年度では、電子ネマティック相と電荷秩序の関連について知見を得る目的で,擬ギャップ状態における電荷秩序と電子ネマティック状態についてSTM/STS実験から詳しく調べた。STM/STSから電子ネマティック状態の特徴である4回対称性の破れを調べる際には,探針形状の影響を避けるために平成26,27年度に開発したシェアピエゾ駆動型試料回転機構およびその制御プログラムを利用した。試料は,ビスマス系銅酸化物の伝導層に不純物として少量のFeを添加した単結晶試料およびブロック層にDyやEuを少量添加した単結晶試料を用いた。単結晶試料は,微小単結晶X線装置を用いた結晶構造解析,SQUID磁化測定装置,低温比熱測定から評価した。得られた結果は,(1)オーバードープの試料では,Feを添加することにより,電荷秩序が増強される傾向があり,さらにその特徴的な波数qが0.20から0.25へ変わるように見える。(2)Dy添加試料のホール濃度0.125付近では,電荷秩序が増強され,その特徴的波数qはY系銅酸化物で報告されているq=0.3に近い。(3)Fe添加試料やDy添加試料で観測された電荷秩序は本質的に2回対称的である。以上より,電荷秩序の波数依存性が明らかになった。しかし,その波数依存性が連続的か離散的かについてははっきりしなかった。また,不純物を添加して増強した電荷秩序は本質的に4回対称性が破れているように見えることが明らかとなった。Fe添加のBi2212で2つの周期の2次元変調構造が観測された。Fe-free試料で観測された約5倍周期のものと,Fe添加によって新たに誘起された約4倍周期のものである。後者はFeによるストライプのピン留めに起因すると考えられる。また,Dyを添加したBi2212ではホール濃度p1/8付近でTcの大きな低下が見られた。そこでの変調周期は約3.3倍周期であった。これらの変調周期をフェルミ面のネスティングで説明することは難しい。またDy添加のBi2212(p1/8)では探針形状やスキャン方向によらず4回対称性が失われており,2次元変調構造は本質的に電子ネマティック状態と矛盾しないと結論した。本研究では、銅酸化物超伝導体の擬ギャップ状態が電子ネマティック相かどうかについて、走査トンネル顕微鏡(STM/STS)実験から知見を得ることを目的とし、平成26年度の研究では主に、1.ビスマス系銅酸化物超伝導体(ピュア試料および少量の鉄を添加した試料)の良質単結晶の作製と評価、2.試料回転機構およびXYステージの設計・作製およびSTM/STS装置への組み込み、について推進することを計画した。上記1の単結晶作製では、研究計画通り、ビスマス系銅酸化物の単結晶試料(ピュア試料と少量の鉄を添加した試料の両方)を溶媒移動浮遊帯域法により作製し、X線回折や磁化率測定等の物性評価実験から、目的の単結晶試料が得られていることを確認した。
動脈硬化性病変における色素上皮由来因子（PEDF）の機能解析

色素上皮由来因子(PEDF)はこれまでに神経保護作用と強力な血管新生抑制作用を有しているとの報告がある。そこで我々はPEDFを組織特異的に過剰発現させるトランスジェニックマウス作製後、各種血管病変モデルを用いた解析により、PEDFの各種血管病変への関連性を検討しようと試みた。しかし、トランスジェニックマウス用コンストラクトは作製できたが、ES細胞への導入はできなかった。受精卵への遺伝子導入も試みたが、マウス作製には至らなかった。心筋梗塞や脳梗塞などの動脈硬化性疾患は日本のみならず世界の死因としても重要な基礎疾患となっている。その素地となる動脈硬化は最近の研究を通して“血管新生病"と認識されており、ヒト冠動脈では新生血管を認め、動脈硬化巣プラークの進展に関与していると推測される。この際、血管内皮増殖因子(VEGF)が血管新生において重要な役割を果たしていると考えられており、VEGF-A発現量と動脈硬化巣や新生内膜の程度との間に相関があるなどの報告がある。しかしながら血管新生抑制因子と動脈硬化巣との関連性に関する報告は皆無である。色素上皮由来因子(PEDF; pigment epithelium-derived factor)は、網膜色素上皮細胞より分離された約50kDのセルピンファミリー蛋白であり、神経保護作用と血管新生抑制作用を有することが報告されている。PEDFは、これまでに哺乳動物の眼球で発見された最も強力な血管新生インヒビターであり、抗アポトーシス因子及び神経栄養因子の発現を誘導すNFκBが活性化すると、ニューロンの生存を促進する。最近の研究で、眼球におけるPEDFレベルの減少が、糖尿病性網膜症や他の網膜神経萎縮症に関連があることが示されている。さらに、PEDFの神経向性や抗血管新生の性質から、このタンパク質が、腫瘍の成長に関与する血管新生をコントロールする能力を持つことも示唆されている。一方、ヒト動脈硬化巣ではPEDFの沈着が不均一な部位に特異的に血管新生が発生し、その進展に関与することを明らかになっている。しかしながら、PEDFが種々の血管病変に関与するという直接的証明は、未だなされていないのが現状である。本研究は、血管新生抑制作用を有する色素上皮由来因子(PEDF;pigment epithelium-derived factor)が各種血管病変形成に関与していることを証明し、PEDFの発現調整を通して動脈硬化性疾患の予防が可能かどうか、解明することを目的としている。色素上皮由来因子(PEDF; pigment epithelium-derived factor)は神経保護作用と血管新生抑制作用を有することが報告されている。PEDFはこれまでに哺乳動物の眼球で発見された最も強力な血管新生インヒビターであり、抗アポトーシス因子及び神経栄養因子の発現を誘導すNFκBが活性化すると、ニューロンの生存を促進する。本研究では、血管新生抑制作用を有するPEDFが各種血管病変形成に関与していることを証明し、PEDFの発現調整を通して動脈硬化性疾患の予防が可能かどうか、解明することを目的としている。血管外科トランスジェニック作製のためのコンストラクトは作成し、培養細胞での遺伝子・タンパク発現は確認済みだが、そのコンストラクトを受精卵ないしはES細胞へ導入する際に、効率よく導入できていない。トランスジェニック作製のため、効率の良い遺伝子導入法を検討、実施する。
免疫不全動物移植腫瘍株の動物実験材料としての規格管理に関する基礎的検討

研究の背景:免疫不全動物移植ヒト腫瘍株(Human Tumor Xenograft, HTX)は、新規抗癌剤の評価などの癌研究に有用な実験材料である。我々は、過去多くのHTXを樹立してきたと共に、これらを用いた臨床予見性の高い抗癌剤評価システムを開発してきた。研究目的:HTXの実験材料としての品質管理上の問題、例えば、継代中の腫瘍が宿主マウス由来する腫瘍(多くの場合移植部位に発生する原因不明の線維肉腫)に置換されてしまうことや、人為的ミスによるクロスコンタミネーション、継代による特性変化などに対する検査方法と対策を確立するために、ヒト腫瘍株の遺伝的キャラクタリゼーション、長期継代における増殖速度や薬剤感受性の変化について検討した。実験方法:腫瘍の種を特定する方法として腫瘍組織抽出物のアイソザイム検査を、腫瘍個々の鑑別を行う方法としてDNAフィンガープリントとHLADQタイピングの解析を行った。また、腫瘍株を長期にヌードマウス内で継代して、継代前後の腫瘍株の増殖速度や薬剤感受性を検討した。さらに、抗癌剤感受性試験に用いる腫瘍株の単一ロットからなる凍結保存を整備した。成績:ヒト由来であるとして我々が維持している腫瘍株のアイソザイム検査によって、検討腫瘍中5株がマウス由来腫瘍株であることが明らかとなった。DNAフィンガープリントとHLAタイピングによって個々の腫瘍株を鑑別することが可能であった。ヒト乳癌1株とヒト脳腫瘍株1株の長期継代は、DNAフィンガープリント像には影響を及ぼさなかったが、増殖速度と薬剤感受性に影響することが示された。結論:抗癌剤評価試験などでは、実験材料であるヒト腫瘍株の定期的更新が実験成績の再現性と信頼性の保証に重要であることが確認された。我々の維持するHTXが、今後、ヒト癌研究のためのバイオメディカル・リサーチ・リソースとして貢献できることを期待したい。新規抗癌剤のスクリーニングなどの薬効評価の動物実験材料として免疫不全動物移植ヒト腫瘍株を利用する場合には、実験材料/実験動物/動物実験の再現性、信頼性の保証が、ヒトにおける臨床試験の科学性と倫理性を確保するうえで必要最低限の条件である。いっぽう、本移植株は、病原微生物に対する抵抗性の弱い宿主マウスに移植され、かつ、異種の細胞が混ざった組織であるので、細胞の微生物汚染やマウス腫瘍細胞への変化の危険性が絶えず付きまとう。また、株の取り違えなど人為的な間違えの危険性もある。本研究では、これらの問題に対処するために、ヒト腫瘍株が動物実験材料として具備すべき条件や項目、管理方法の検討することを目的として、本年度は以下の検討を行なった。1。抗癌剤評価に用いるヒト腫瘍株のレファレンス株の吟味と凍結保存の整備。我々がこれまで検討してきた約80株のヒト腫瘍株からなる抗癌剤感受性パネルからスクリーニングに多用される株について、薬剤感受性や組織学的検討によって基準となる株を選び、1ロットの大量凍結保存を行なった。このことにより腫瘍細胞株の定期的入れ替えの体制が整備できた。2。細胞の種の識別。アイソザイム検出法を応用し、腫瘍細胞の迅速的な動物種の鑑別法を開発した。また、我々が維持している400株のヒト腫瘍Xenograftsのうち一部の腫瘍株がマウス腫瘍に変化していることを摘発した。3。腫瘍細胞株の個別的鑑別。DNAフインガープリントのサザンハイブリダイゼーション法により、上記のヒト腫瘍株の個別的鑑別を行なった結果、これらの細胞株は株特異的なパターンを示した(ie。薬剤感受性パネル腫瘍間での株の取り違えを否定した)。

今後、各研究機関に対し、基準株を分与し、定期的な入れ替えを行なうことにより、本ヒト腫瘍株を用いた抗癌剤評価の再現性を向上させることができると思われる。免疫不全動物に可移植性のヒト腫瘍株は抗癌剤の薬効評価(スクリーニング)などの動物実験に有用な実験材料として広く用いられている。これらの腫瘍株を用いた動物実験の再現性と信頼性を向上させるためには、移植腫瘍株の遺伝的ならびに微生物的品質の保証が実験動物自体のそれらと共に重要であると考えられる。そこで、本研究では、種々の動物実験で用いられる免疫不全動物移植腫瘍株の動物実験材料としての規格管理に関する基礎的な検討を行うことを目的とした。本年度は、我々が抗癌剤スクリーニング用に開発した抗癌剤感受性パネルに用いられている各種ヒト臓器由来腫瘍株のHLADQα遺伝子の多型性とK-ras遺伝子の活性化の頻度について検討し、各腫瘍株のプロファイリングを行うと共に、ヒト臨床におけるこれらの遺伝子型や活性化の頻度と比較した。HLADQα法で増幅した多型領域を特異的プローブを用いたドットハイブリダイズ方によって検出した。K-rasはコドン12領域を挟むPCR産物を用いたオリゴヌクレオチドサザン法によって検討した。抗癌剤スクリーニングに汎用されている57株における、HLADQαを構成する1.1、1.2、1.3、2、3、4のハプロタイプの頻度は、それぞれ1.1/1.1;5.3%、1.1/1.2;1.8%、1.1/1.3;5.3%、1.1/2;0%、1.1/3;5.3%、1.1/4;5.3%、1.2/1.2;1.8%、1.2/1.3;1.8%、2/2;0%、1.2/3;10.5%、1.2/4;0%、1.3/1.3;7.0%、1.3/2;0%、1.3/3;19.3%、1.3/4;3.5%、2/2;0%、2/3;0%、2/4;0%、3/3;19.3%、3/4;12.3%、4/4;1.8%であった。K-rasコドン12の検討では、活性化が認められた臓器癌の主なものは、脾臓癌;88.9%、大腸癌;23.8%、乳癌;20.0%であった。また、樹立株と元の患者材料を比較検討できた例では検討した21の組み合わせですべて変異のタイプが一致し、本遺伝子変異は移植腫瘍として樹立された細胞株においても安定して維持されていることが示された。免疫不全動物に移植されたヒト腫瘍株(Human Tumor Xenograft,HTX)は、新規抗癌剤の評価などの癌研究にとって、有用な実験材料である。我々は、過去多くのHTXを樹立、維持してきたと共に、これらを用いた臨床予見性の高い抗癌剤評価システムを開発してきた。本研究では、HTXの動物実験材料としての品質管理上の問題、例えば、継代中の腫瘍の宿主マウス由来腫瘍への置換や継代中の人為的なミスによるクロスコンタミネーション、継代による特性変化などに対する検査方法と対策を確立するために、ヒト腫瘍株の遺伝的キャラクタリゼーション、長期継代における増殖速度や薬剤感受性の変化について検討した。腫瘍の種を特定する方法として腫瘍組織抽出物のアイソザイム検査を、腫瘍個々の鑑別を行う方法としてDNAフィンガープリントとHLADQタイピングの解析を行った。