hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
規整ナノ反応場の構築と新しい触媒機能の創出

本研究では、表面金属ナノクラスター触媒(酸化物担持金属触媒)と固定化金属錯体触媒を用いた環境浄化及びグリーン有機合成反応をターゲットとし、単結晶モデル表面を始めとした規整ナノ反応場の原子レベル構造評価と実触媒の開発を並行して行った。担持金属触媒では、特に金属/酸化物界面に形成される特異なナノ構造による分子活性化に着目し、固定化金属錯体触媒では錯体の空間的配列や配向などの局所構造が触媒活性に与える影響を検討した。また、情報学的手法を用いた新規触媒物質の高速かつ高精度探索法の開拓を行った。本A03(ケ)班では、表面金属ナノクラスター触媒や固定化金属錯体触媒を用いた環境浄化及びグリーン有機合成反応をターゲットとし、まず単結晶モデル表面上に規整ナノ反応場を精密調製し、先端的ナノ構造解析と活性評価を行うことで、触媒ナノ構造情報(ナノ構造と活性の相関)を得る。得られた情報を蓄積・統合し、実触媒材料開発の設計・創出のための理論予測と実験による最適化を行う。最適化した活性ナノ構造を実触媒(粉体触媒)で再現することで、新しくかつ合理的な触媒材料開発法として確立していく。本年度の成果として、固定化金属錯体触媒のモデル表面調製に関して、TiO2単結晶表面を機能性分子(メルカプト安息香酸)で修飾後に金属(Cu、Ni、Au)を蒸着することで、単原子種(表面金属錯体)の合成と三次元構造解析に成功した。金属原子は分子の硫黄原子及びTiO2の酸素原子に挟まれた直線型構造で安定化した。本手法は金属周りの局所構造を変化させず、金属原子の種類のみを変えることができるため、固定化金属触媒における金属の効果を厳密に議論するための良いモデル表面となる。また実触媒(粉末)において、TiO2をMoOxで一層程度修飾し、Ptナノ粒子を担持した触媒で、二酸化炭素の水素化を利用したN-メチルアラニンのメチル化によって、N,N-ジメチルアニリンを高収率・高選択性で得ている。生成物であるN,N-ジメチルアニリンは医薬品、染料、有機ゴム製品等の原料として有用化合物で、二酸化炭素を原料に用いると、メタノオールやギ酸を用いる従来法と比べて、sustainableかつ経済的である。活性・選択性は酸化物担体に大きく依存するため、Ptと酸化物との間に形成される界面ナノ構造が反応特性を支配していると推察され、モデル触媒表面の構築とナノ構造解析による評価(触媒ナノ構造の取得)が必要である。本A03(ケ)班では、表面金属ナノクラスター触媒や固定化金属錯体(表面金属錯体触媒)を用いた環境浄化及びグリーン有機合成反応をターゲットとし、単結晶モデル表面を用いた精密ナノ構造解析による活性ナノ構造の原子レベル評価と実触媒の開発を並行して行っている。本年度はまず、表面金属ナノクラスター触媒(担持金属触媒)において、金属ナノ粒子/酸化物界面に形成される特殊なナノ構造が触媒特性に与える影響を調べた。白金ナノ粒子を担持した二酸化チタン単結晶モデル触媒表面において、メタノール分解反応前後のSTM観察から、二酸化チタン上に一様に分布した中間体のメトキシが、高温で界面に移動して反応することを示唆する結果を得た。しかし、活性な界面ナノ構造の詳細を得るには反応中でのその場観察が不可欠で、来年度実施する。また、実触媒においては、近年、微細藻類由来の脂肪酸類の水素化によってディーゼル燃料を製造する試みが注目されているが、本班では担持金属触媒によるドデカン酸還元を検討した結果,酸化ニオブに白金を担持した触媒が最も高収率でドデカンを生成することを見いだした。さらにバイオマスや二酸化炭素からの化学品合成に有効な様々な新規担持金属触媒を開発するとともに、金属・担体・触媒調製条件と触媒性能の関係を網羅的にデータベース化し、機械学習による新規活性触媒開発のための準備を行った。また固定化金属錯体触媒に関しても、単結晶モデル表面と実触媒の両方に関して、ナノ構造解析と活性評価を行うことで、触媒ナノ構造情報の蓄積を行った。本A03(ケ)班では、表面金属ナノクラスター触媒(担持金属触媒)や固定化金属錯体触媒(表面金属錯体触媒)を用いた環境浄化及びグリーン有機合成反応をターゲットとし、単結晶モデル表面を用いた活性ナノ構造の原子レベル評価とそれに基づいた実触媒の開発を並行して行っている。本年度はまず、昨年度と同様、金属ナノクラスター/酸化物界面に形成される特殊なナノ構造の反応性について検討した。二酸化チタン単結晶表面に白金ナノ粒子を担持したモデル触媒表面において、メタノール分解サイトを直接同定するために、反応温度でのSTMその場観察を試みた。しかし、中間体であるメトキシの拡散が速く、STMの時間分解能が十分ではなかった。そこで、昇温脱離法により明らかにすることを計画し、装置の立ち上げを行った。実触媒に関しては、アミドやスルホキシド等の難還元性有機化合物を水素分子により還元し,有用化合物に変換する触媒反応に対して,既存の有機金属触媒を上回る性能を示す担持金属触媒を、ナノクラスター化、担体酸塩基点の協働効果を駆使して開発した。また、表面金属錯体触媒に関しては、配位性の有機分子で修飾した二酸化チタン単結晶表面において、ニッケルの均一な単核錯体を調製し、偏光全反射蛍光XAFS法によりその三次元構造解析に成功した。これまでの銅、金の結果と合わせ、単核金属錯体形成メカニズムを統一的に説明した。

実触媒においては、配位性の有機分子を導入した規則性メソポーラス有機シリカの細孔表面に金属錯体を固定化し、高い触媒活性と特異な反応基質選択性を見出した。先端的なナノ構造解析手法を用いた単結晶モデル表面での触媒反応メカニズムの解明とともに、実触媒の開発も順調に進んでおり、ナノ構造と活性の相関に関する情報(触媒ナノ構造情報)の蓄積も進んでいる。また、本年度後半からは金属触媒の活性支配因子であるd-バンド中心に関して、従来は多くの時間及び計算コストを消費して理論計算により求めていたが、機械学習法により簡便に算出・予測する手法の開発を、班内及び領域内での連携研究により開始した。本テーマは、ナノ構造と機能との相関を、実験や理論計算のみならず、情報学的手法を取り入れることによって、より簡便かつ高速に明らかにするという本新学術領域の最も重要な課題の一つである。本班では、表面金属ナノクラスター触媒(担持金属触媒)や固定化金属錯体(表面金属錯体触媒)を用いた環境浄化及びグリーン有機合成反応をターゲットとし、単結晶モデル表面を用いた先端的ナノ構造解析による原子レベル評価と実触媒の開発を並行して行っている。また、情報科学的手法を用いた新規触媒物質探索法の開発も検討している。表面金属ナノクラスター触媒において、金属/酸化物担体界面に形成される特殊なナノ構造(ナノ界面)に着目し、触媒特性に与える影響を調べた。二酸化チタンに白金ナノ粒子を担持したモデル触媒表面において、メタノール分解反応特性が白金表面、二酸化チタン表面のみの場合と異なることを昇温脱離法により確認した。金属/酸化物ナノ界面が中間体であるメトキシの動的挙動と反応特性に重要であることを示唆しており、今後理論計算による機構解明を行う。また、実触媒においては、二酸化チタンを担体として様々な金属を担持した触媒を、カルボン酸水素化によるアルコール合成反応に適用し、反応の顕著な担持金属依存性を見出し、ナノ界面が大きく影響することを確認した。表面金属錯体触媒では、配位性の有機分子を導入した二酸化チタン単結晶表面(モデル表面)と規則性メソポーラス有機シリカの細孔表面(実触媒)に着目し、種々の金属種の固定化と金属による反応特性の差異について系統的に調べた。情報学的手法を用いた触媒物質探索法の試みとして、金属表面触媒反応の制御因子として知られるdバンド中心の機械学習による予測を試みた。dバンド中心はDFT計算により求めるため、多種の金属や合金系を扱う場合は多くの計算機コストを必要とする。そこで機械学習により、入手容易な記述子(密度や金属の融解エンタルピー等)を用い、回帰手法の最適化を行ったところ、高速・高精度での予測を行うことができた。これにより、金属触媒の高速・高精度活性予測の基盤を提供した。領域内での共通試料(例えば二酸化チタン)を中心にして、単結晶モデル表面、実触媒ともにナノ構造解析と触媒反応特性の解明が進んでおり、ナノ構造と活性の相関(触媒ナノ構造情報)の蓄積が順調に進んでいる。また、こうした触媒ナノ構造と情報科学をいかに融合させて、新しい触媒材料を探索していくかが、本新学術領域研究における重要なトピックの一つある。その試みとして、金属触媒の活性因子であるdバンド中心に関して、領域内での連携研究によって、機械学習による高速・高精度予測が可能であることを示した。これにより金属触媒の高速・高精度活性予測に向けて、情報科学を用いた新しいアプローチ法を提供することができた。
コウモリの音響センシング行動に基づいたナビゲーションアルゴリズムの提案

本実験では,動く標的に対するコウモリの超音波パルスの放射方向及び視野に相当するビーム幅の制御に関して,マイクロホンアレイを設置した室内の飛行実験より計測した.その結果, (1)獲物が逃避行動を開始する1m以内まで接近すると,ビーム幅を拡大させること,(2)ビーム幅の拡大は,獲物の移動角度よりも常に大きく,獲物の動きが音響視野内に収まること,(3)超音波パルスの周波数は一定であったことから,ビーム幅の拡大は放射部分である鼻孔やその周辺の鼻葉の形状変化による可能性がある,ことを明らかにした.本実験では,動く標的に対するコウモリの超音波パルスの放射方向及び視野に相当するビーム幅の制御に関して,マイクロホンアレイを設置した室内の飛行実験より計測した.その結果, (1)獲物が逃避行動を開始する1m以内まで接近すると,ビーム幅を拡大させること,(2)ビーム幅の拡大は,獲物の移動角度よりも常に大きく,獲物の動きが音響視野内に収まること,(3)超音波パルスの周波数は一定であったことから,ビーム幅の拡大は放射部分である鼻孔やその周辺の鼻葉の形状変化による可能性がある,ことを明らかにした.1.マイクロホンアレイによる3次元パルス放射方向計測システムについて,計測データから結果の導出を自動で行うためのプログラムを作成した.これでまで1回の実験データを解析するに要していた時間(数時間)が大幅に短縮され(数分程度),定量的な評価が可能なデータ数の確保ができるようになった.2.構築した上記の計測システムと,コウモリの頭部に小型FMワイヤレスマイクロホンを搭載したテレメトリ計測を併用し,障害物が設置された観測室内を飛行するユビナガコウモリの水平方向のパルス放射方向,放射タイミング,放射音圧と飛行軌跡を計測・分析した.その結果,コウモリは同じ障害物環境下を複数回飛行することで,飛行軌跡を平滑化させ,パルスの放射頻度や音圧を減少させることがわかった.また,軌跡を障害物の配置の複雑さに依らず,コウモリの注視方向と飛行の旋回率の間には先行時間0.12秒で一定の制御関係が成り立つことがわかった.さらに注視方向と飛行軌跡の関係について,ドライバーの視線変化の関係式に当てはまることを確認した.3.上記のマイクロホンアレイシステムとほぼ同様のシステムを改良し,複数のマイクロホンアレイによって野外での野生コウモリに対する飛行軌道の計測を行った.その結果,広範囲にわたってコウモリの獲物探索時の飛行軌跡を計測することができ,いくつかの新しい知見を得ることができた.たとえば長い放射パルス間隔が,捕食頻度が低い状況で多く観測されることから,獲物の分布密度が低い際には,時折探索範囲を広くすることによって哨戒距離を拡張し,効率的な探索経路選択の手がかりにしている可能性が示唆された.また獲物の分布密度によって,特徴的な飛行軌跡のパターンが見られることがわかった.1マイクロホンアレイによる3次元パルス放射方向計測システムの構築実験室内を飛行するコウモリの放射パルスを水平・垂直方向共に計測するために,補聴器用小型マイクロホンを複数利用した3次元マイクロホンアレイを構築した.キクガシラコウモリを観測対象種とし,CF-FMパルスのFM部分を利用することで,放射パルスの3次元方向の計測に成功した.従来からの高速度ビデオカメラを用いた飛行軌跡の計測とあわせることで,目標点に向かって飛行するコウモリの飛行軌跡とパルス放射方向の変化を詳しく調べたところ,コウモリが(1)ナビゲーションに重要と思われる方向(目標点や障害となる周囲壁)に対して強い音圧のパルスを放射し,エコーのS/Nを上昇させていること,(2)複数の地点からのエコーに対しては時分割的に処理していること,(3)ドップラーシフト補償行動中のパルスCF2周波数とパルス放射方向の変化とに相関があることを新たに見出した.2獲物探索時におけるエコーロケーション行動の計測及び数値シミュレーションの実行3次元空間において効率よく獲物を探索するためのアルゴリズムに関して,計測結果及び数値シュミレーションにより検討を行った.その結果,(1)獲物の分布密度に応じて探索距離を変化させていること,特に獲物の分布密度が低い場合,探索距離を数パルスに1度拡大する,(2)探索距離を拡大することによる発見効率の変化を数値シュミレーションにより検討した結果,探索距離の伸張によって発見効率が上がる場合があり,また探索距離に最適値がある可能性を見出した.本研究の目的は,生物ソナーと呼ばれるコウモリが有する高度な超音波センシングの仕組みを解明することを目的としている.本年度はまず(1)獲物を探索・追尾捕獲する際のコウモリのattentionの方向,及び視野に相当するビーム幅の計測を,室内の飛行実験より検討を行った.その結果,(1)獲物が逃避行動を開始する標的距離1m以内まで接近すると,コウモリは超音波パルスの指向性幅を拡大させることを計測により明らかにした.(2)ビーム幅の拡大は,逃避飛行する獲物の移動角度よりも常に大きく,獲物の動きが音響視野内に収まるように調整されていた,(3)超音波パルスの周波数帯域は変化していないことから,ビーム幅の拡大は放射部分である鼻孔やその周辺の鼻葉の形状変化による可能性が考えられる.また(2)複数個体を同時飛行させた際の混信回避行動の分析を室内飛行実験により進めた.その結果,(1)FMコウモリのパルスの音響的特徴を判別分析により検討した結果,単独飛行と2個体飛行時において,明らかな変化は見られなかった.(2)アブラコウモリのFMパルスは,80%以上の個体間の判別が可能であることがわかった.(3)inherentな個体間のパルス形状の違いに最も寄与しているのが,パルスの終端周波数(TF)であった.

またambiguous functionの計算結果より,わずか1kHz程度のTFの変化でも,十分パルス間の相関性が脆弱になることがわかった.さらに(3)野生コウモリに対するエコーロケーション行動の分析として,(1)大型マイクロホンアレイの構築により,パルス放射方向の計測が十分な精度で可能なことを,校正実験および解析方法の改良により確認した.(2)シュミレーションにより,コウモリの探索軌道が複数の獲物を捕獲するのに効率的であること,またコウモリが行うtarget rangeの変化(パルス放射間隔より推定)は,獲物探索に効果的な戦略であることを見出した.
ネバリンナ理論における無限素点の研究

本年度の研究実績の概要は以下の通り。複素平面上の有理型関数の値分布論を研究。特に、第二主要定理の等号としての評価の研究を行なった。この問題はネバリンナ理論の草創期からすでに問題にされていたものである。しかしながら、安直な形では「等式」にならないため、どのような定式化を行なうかがすでに問題である。今年はまず、その定式化を見出し、特に位数有限な有理型関数に対しては証明を行なった。位数が無限の場合にも、定式化に若干の変更を施すことで証明が出来ると期待される。また、この評価と、当該研究者が以前に行なった、微動関数を標的とする場合の第二主要定理を組み合わせることで、有理型関数の高階微分の零点に関するGoldberg予想、及び有理型関数の微分に対する欠如指数評価式の精密化に関するMues予想を、位数有限な有理型関数に対して証明した。これらの諸結果を位数が無限の場合にも拡張するためには、微動関数を標的とする場合の第二主要定理の誤差項を評価して、標的の数の多項式オーダーでしか増大しないことを示さなければならない。そのために、タイヒミュラー空間の幾何学や、被覆面の理論をどのように精密化すればよいかを考察した。特に普遍曲線上の相対標準束に入る標準計量の、疑等角写像による変形や、点つき安定曲線の退化因子の近傍における単写半径を研究した。これらの研究に、被覆面の理論の精密化が完成すれば、Goldberg予想及びMues予想を、位数が有限とは限らない、一般の場合に拡張できると期待している。平成17年度の研究実績概要は以下の通り。1、基本群が非可換な代数多様体の正則曲線は代数退化する、というCanpana氏の予想を研究して、次の結果を証明した。基本群の線形表現で、像が非可換なものがあるような代数多様体の正則曲線は代数退化する。これの証明のために、単純代数群ヘザリスキー位相に関して稠密な像を持つ表現が存在する代数多様体の正則曲線は代数退化する、というKatzarkovの予想を解決した。また、同様の結果を基本群の可解商に対しても証明した。これらの結果を証明するために、複素平面の有限分岐被覆からアーベル多様体への正則写像に関する第二主要定理が必要になる。これらの結果は、小林疑距離が消える代数多様体の基本群に関して応用が期待される。2、コンパクト小林双曲多様体への正則写像の除外集合を研究して次の結果を得た。単位円盤から、ある種の一般カントール集合を除いた領域から、コンパクト小林双曲多様体への正則写像は、常に単位円盤からの正則写像に拡張できる。このカントール集合には対数容量が正の集合も含まれているが、一方で対数容量が0の集合は常にコンパクト小林双曲多様体への正則写像に関して除外できるか?というのは未解決問題である。この問題は来年度以降の研究テーマとして継続したい。また関連して、アーベル多様体の部分多様体に含まれる開リーマン面の構造を研究して、リーマン・フルヴィッツ型の評価式を証明した。3、この他、有理型函数の高階微分の零点の問題や、劣調和関数の増大度に関するNevanlinna予想などに取り組んでいる。これらの問題も、来年度以降の研究テーマとして継続していく。平成18年度の研究実績は以下の通り。1、複素平面上の有理型関数の高階微分の零点に関するゴールドベルグ予想を研究した。特に位数が有限の場合に研究して、次の結果を証明した。複素平面上の位数有限な有理型関数の高階微分の零点は相異なる極の数より沢山ある。この結果は本研究課題の主要な目的の一つであった。この結果を証明するための方法は概ね、以下の二段階からなる。まず、第一段階として、以前に私が証明した、微動関数に対する第二主要定理の誤差項を精密化して、一様な第二主要定理を導く。第二段階として、第二主要定理の逆向きの評価を求める。そして、第一段階で得た、微動関数に対する一様な第二主要定理と、第二主要定理の逆向きの評価を組み合わせて、主結果を得る。第一段階では被覆面の理論の他、安定曲線のモジュライの理論が必須である。第二段階はポテンシャル論である。有理型関数の高階微分の零点に関する研究は、20世紀の前半から様々に行われてきたが、上記のような枠組みでの研究は新しい試みである。この点が、本研究の特色といえよう。2、しかしながら、上記1の研究にはまだいくつか課題が残されている。まず、位数有限でない有理型関数を扱うための手段の開発である。この問題を解決するには、微動関数に対する第二主要定理の誤差項の評価のいっそうの精密化が求められる。また、除外集合の評価をさらに精密にすることも重要な問題になる。微動関数に対する第二主要定理の誤差項の評価は、異なった文脈において、以前から専門家の間で議論されてきたことであるが、本研究の進展によって、新しい視点が提供されたことになる。3、その他、コンパクト小林双曲多様体への正則写像の除外集合や、劣調和関数の増大度に関するネバリンナ予想に取り組んでいる。

しかしながら、安直な形では「等式」にならないため、どのような定式化を行なうかがすでに問題である。今年はまず、その定式化を見出し、特に位数有限な有理型関数に対しては証明を行なった。位数が無限の場合にも、定式化に若干の変更を施すことで証明が出来ると期待される。また、この評価と、当該研究者が以前に行なった、微動関数を標的とする場合の第二主要定理を組み合わせることで、有理型関数の高階微分の零点に関するGoldberg予想、及び有理型関数の微分に対する欠如指数評価式の精密化に関するMues予想を、位数有限な有理型関数に対して証明した。これらの諸結果を位数が無限の場合にも拡張するためには、微動関数を標的とする場合の第二主要定理の誤差項を評価して、標的の数の多項式オーダーでしか増大しないことを示さなければならない。そのために、タイヒミュラー空間の幾何学や、被覆面の理論をどのように精密化すればよいかを考察した。特に普遍曲線上の相対標準束に入る標準計量の、疑等角写像による変形や、点つき安定曲線の退化因子の近傍における単写半径を研究した。これらの研究に、被覆面の理論の精密化が完成すれば、Goldberg予想及びMues予想を、位数が有限とは限らない、一般の場合に拡張できると期待している。
認知機能低下を早期に察知する口腔保健指標の同定及びその展開可能性の検討

本研究は岩手県花巻市大迫地区に居住する55歳以上住民を対象としたオープンコホートを用いて検討する.検診参加者に対して,口腔内診査および質問紙調査,咬合力や咀嚼能率等の口腔機能検査も実施する予定である.採取した口腔保健指標が認知機能低下と関連するかを横断的,縦断的に検討する.口腔に関する病識の欠如が認知機能低下の予測因子となるかについても検討する.本研究は岩手県花巻市大迫地区に居住する55歳以上住民を対象としたオープンコホートを用いて検討する.検診参加者に対して,口腔内診査および質問紙調査,咬合力や咀嚼能率等の口腔機能検査も実施する予定である.採取した口腔保健指標が認知機能低下と関連するかを横断的,縦断的に検討する.口腔に関する病識の欠如が認知機能低下の予測因子となるかについても検討する.
金属フリーシリコンクラスレート化合物の合成と熱電変換材料への応用

金属フリーシリコンクラスレートを合成する方法として、希ガスSi化合物を合成し、それを加熱することによりクラスレート化させる実験を行なった。最初に用いた合成法は,希ガスSi化合物の合成にはSiを希ガスプラズマで叩いて成膜するスパッタ法である。しかし、希ガスの含有率が少ないこと酸素が不純物として含まれたため、次にイオン注入法を用いて結晶SiウエハにXeイオンを打込むことでXeとSiの化合物を合成した。真空中の加熱ではXeが抜けたので、Ar雰囲気で100気圧で加熱することにより、530°CでXeの抜けを防止することに成功した。今後の希ガスをゲストとしたシリコンクラスレートの合成の基礎データが得られた。本研究は、半導体である金属フリーシリコン(Si)クラスレート化合物の合成プロセスを確立させ、その化合物の物性を測定し、熱電変換材料としての応用の可能性を見出すことを目的とする。本研究では、クリプトン(Kr)等の希ガスを放電させSiをスパッタすることで希ガスSi化合物を合成し、それをアニール処理することでクラスレート化を目指す。従来、半導体Siクラスレートの合成は金属内包Siクラスレート化合物をアニールして金属を取り除く方法がとられていたが、金属を完全に除去できなかった。しかし本手法では金属を用いないため、純度の高い完全に金属フリーのSiクラスレート化合物が薄膜として合成でき、その物性を評価できることが特長である。平成24年度は、新しく構築したスパッタ装置で、アモルファスSi(a-Si)薄膜を合成した。使用したガスはArである。酸素の含有量はSiに対し2at.%未満となり、旧装置で合成したときよりも大幅に改善した。Ar/Siは最高で12at.%であり、旧装置よりも5, 6%減少した。しかし、アモルファスのSiネットワークの中にArが潜り込んだ不純物が少ない理想的な希ガスSi化合物となっていると考えられる。この薄膜を350°C、Arガス中100気圧、4時間アニールした。このときArの減少は10%程度であった。XRDではクラスレートに起因する回折ピークは観測されなかった。クラスレート化するための熱エネルギーまたは時間が足りないためと考えられる。今後は、さまざまな条件でアニールを行い、クラスレート化の条件を見いだす予定である。本研究は、半導体である金属フリーシリコンクラスレート化合物の合成プロセスを確立させ、その化合物の物性を測定し、熱電変換素子としての応用の可能性を見いだすことを目的としている。本研究ではKrやXeの希ガスをSiネットワークに混合させ、それをアニール処理することでクラスレート相に構造変化させることを目指している。従来、半導体Siクラスレートの合成は金属内包シリコンクラスレートから金属を取り除く方法がとられていたが、完全には除去しにくい。しかし、本手法は金属を用いないため完全に金属フリーのSiクラスレート化合物が薄膜として合成でき、その物性を評価できることが特徴である。平成25年度は、Krガスを用いてシリコンKr混合薄膜を合成した。Krの含有率は約5%であり、さらなるKrの混入が必要と考えられた。そこで、希ガスを結晶Si基板にイオン注入により打込むことにより希ガスを混入させた。注入条件は、ガスはXe、ドーズ量5.4e16cm2、エネルギー180kVで2cm2の範囲で行なった。最大でXe/Si比は18at%である。アニール温度による構造変化をX線回折、Xe/Si比をEDXにより測定した。500°CまではアニールによるXeの抜けは観測されていない。しかし、アニールによる構造変化はダイヤモンド相に起因するもので現在クラスレート相によるものは観測されていない。今後はアニール条件を変化されて実験を行なう予定である。平成23年度は、Siクラスレートの出発材料として、希ガスSi化合物の合成を行う環境を整えることを中心に行った。

希ガスはクラスレートの結晶格子の間を通り抜けないもので、かご構造に収まる原子としてKrを用い基板温度を低温でも行えるマグネトロンスパッタ装置を構築した。装置は、高周波電力最大300W、ターゲット2インチの仕様である。今年度までに、スパッタリングにより、Kr混合のアモルファスシリコン薄膜が合成することを確認した。今後は、成膜条件を変化させて合成し、EDX等の組成分析によりKr/Si比および不純物の酸素の混入について調べ、クラスレート化するのに適した薄膜を合成していく予定である。本研究は、半導体である金属フリーシリコン(Si)クラスレート化合物の合成プロセスを確立させ、その化合物の物性を測定し、熱電変換材料としての応用の可能性を見出すことを目的とする。得られた実積は以下の通りである。1(希ガス混合Si薄膜の合成)希ガスをチャンバ内に導入しSiをターゲットにしてスパッタリングすることで希ガスSi化合物を合成した。希ガスにKrを用いた場合Kr/Si比はEDXの測定により最大18%以上の混合比の薄膜が合成できた。また、低温合成によりKr/Si比の向上を目指したが実現できなかった。さらに、イオン注入法によりSiウエハにXeイオンを注入してXe/Si比が最大18%の薄膜(層)が合成できた。2(希ガス混合薄膜のアニール処理)Si(100)面のウエハに合成したXeSi混合薄膜について次の結果が得られた。(1)真空中で500°C、100時間のアニール処理を行なうとSi(111)の回折ピークが現れた。これはアモルファスであったXeSi混合層が結晶化し多結晶になったためと考えられる。Xeの含有量はアニールより約1/100減少していた。したがって結晶化が進んだのはXeが熱拡散したためである。(2) 100気圧で530°C、200時間のアニールを行なった場合、XRDでは多結晶化による回折ピークは観測されなかった。また、EDXによる測定でもXeの減少は観測されなかった。すなわち圧力によりXeの熱拡散が阻害できることが確認できた。しかしながらSiネットワークがクラスレートに変化することは確認できない。これはクラスレートに転移するためのエネルギーポテンシャルが高いためである。半導体材料クライオ装置の構築が遅れているものの、スパッタリングによる希ガスSi化合物の合成は、酸素の低減が実現でき順調である。クラスレート化の実験は、XRDではまだ確認できておらず重点的に研究する必要がある。クライオ装置の不具合のため使ったスパッタ実験ができていない。イオン注入実験と平行して実施する予定である。装置の構築が遅れたが、主要な機能は完成している。成膜の条件がまだ十分見いだせていないので平成24年度は成膜条件を中心に研究を行っていく。希ガスSi化合物の合成法としてスパッタ法が有効であるのでこれを中心に合成を行う。イオン打ち込みによる合成法も検討したが、今年度は実施できなかった。平成25年度は、XeのSiへの打ち込みで希ガスSi化合物を合成を行う計画である。本手法でクラスレート化はまだ確認できていない。今年度は最終年度なのでできるだけ多くのアニール条件で実験を行ない、クラスレート化の手かがりを見いだしたい。
２光子励起顕微鏡を用いた大腸癌化及び癌、周囲間質応答の新規確証提示

大腸癌幹細胞が発癌過程または浸潤及び転移過程で周囲間質と相互作用をしながら進展していく様を二光励起顕微鏡で生体内可視化すること試みた。大腸癌肝転移モデルの早期では、癌細胞と肝類洞内皮細胞との接着及び停止、癌細細胞に胞血小板が付着するtumorcell induced plateletaggregation、癌細胞と白血球との相互作用が観察できた。後期では癌細胞塊と周囲間質及び腫瘍血管が観察できた。平成21年度は、大腸癌肝転移における癌幹細胞や上皮間葉移行の関与を検討するため、大腸癌肝転移モデルを作成した。HT-29ヒト大腸癌細胞株をヌードマウスの脾臓に注入することで4週後には肉眼的肝転移が確認できた。RFP発現-ヒト大腸癌細胞株は作成中ではあるが、実験計画遂行に支障をきたすようであれば、commercially available RFP-HT29とGFP-actin transgenic nude mouse (green nude mouse)を用いる予定である。Green mouseにおいてアゾキシメタン(Azoxymethane : AOM)/デキストラン硫酸ナトリウム(Dextran sulfatesodium : DSS)誘発自然発生大腸癌の作成に成功し、その癌細胞を用いたcarcinogenesisモデルや肝転移モデルやの作成に取り掛かっている。現在、癌幹細胞や上皮間葉移行を細胞レベルで解明するための強力な武器となる高解像度、高分解能を兼ね備えた二光子レーザー顕微鏡を用い、癌幹細胞の振る舞いや転移における上皮間葉移行という現象をリアルタイム画像で捉えられるよう、鋭意、実験を計画的に進めている。また、癌幹細胞や上皮間葉移行に関連する臨床研究も平行して遂行し、国内外の学会や論文等で精力的に発表を行っている。平成22年度は、GFP標識マウスの脾臓にRFP標識大腸癌細胞株を接種する大腸癌肝転移モデルにおける二光子励起顕微鏡下生体内リアルタイムイメージング法を確立した。RFP標識大腸癌細胞株はAnticancer社から購入した。われわれの方法によりRFP標識癌細胞が、肝類洞内に接着、停止する像、血小板凝集を伴って肝類洞内で停止する像、肝類洞からDisse腔へ形態変化と伴いながら浸潤する像などが600倍以上の倍率でとらえられることが可能となった。生きた癌細胞が、生きたマウスの生きた肝臓内でどのように転移巣を形成するかが観察可能となったことで、現在、大腸癌肝転移における癌幹細胞振る舞いや癌幹細胞の上皮間葉移行の関与の検討に着手している。異種移植肝転移モデルだけでなく、アゾキシメタン(Azoxymethane:AOM)/デキストラン硫酸ナトリウム(Dextran sulfatesodium:DSS)誘発自然発生大腸癌細胞を用いた同種移植肝転移モデルを用いることで、癌幹細胞や上皮間葉移行における腫瘍-宿主相互作用の関与も検討中である。以上、研究計画を鋭意進めるだけでなく、癌幹細胞や上皮間葉移行に関連する臨床研究も平行して行い、国内外の学会や論文等で精力的に発表を行っている。平成23年度は、GFP標識ヌードマウスの脾臓にRFP標識大腸癌細胞株を接種させた大腸癌肝転移モデルを用い、転移標的部位である肝臓で癌細胞が周囲の間質応答を伴いながらどのように増殖、進展するのかを継時的に二光子励起顕微鏡を用いて生体内観察した。とくに肝転移巣における腫瘍血管では血管内皮に血小板が凝集する像が得られ,腫瘍血管内皮細胞の未熟性もしくは何らかの凝固異常が生じていると考えられた。転移巣において着床したsingle cell levelの癌細胞がどのように増殖していくのか、すなわち、肝類洞内増殖か肝類洞外遊出後に増殖するのかを生体内観察中である。また、5-fluorouracilやirinotecanに抵抗性を示す肝転移巣の癌細胞と周囲間質細胞の生体内観察を行い、抗癌剤抵抗性癌細胞の形態学的特徴を捉える予定である。さらに、抗癌剤抵抗性肝転移巣における腫瘍血管では、さらに血流低下と血小板凝集が亢進しており、形態学的変化を分子生物学的手法も用いながら解明する予定である。上記結果は国内外の関連学会および関連雑誌に精力的に発表してきた(TanakaK,et al.2011AACRannual meeting,Tanaka K,et al.2011ASCOannual meeting,Tanaka K,et al.Microsc Res Tech.2012,Tanaka K,etal.J Oncol.2012)。さらに、アゾキシメタン(Azoxymethane:AOM)/デキストラン硫酸ナトリウム(Dextran sulfatesodium:DSS)誘発自然発生大腸癌細胞を用いた同種移植肝転移モデルを用いることで、免疫系が正常な状態での腫瘍-宿主相互作用の関与も検討中である。以上、二光子励起顕微鏡で可視化できたものを分子生物学的に検証し、癌細胞と宿主細胞間の様々な応答のメカニズムを解明していく。抗癌剤または放射線により癌細胞は一般的に増殖抑制や細胞死が誘導される。

癌幹細胞はこれら治療に抵抗すると考えられるため、治療後の遺残した癌細胞集団の中に癌幹細胞が高率に存在すると仮定した。ヒト臨床検体を用いた解析では、直腸癌化学放射線療法後の遺残癌細胞の遺伝子発現は癌幹細胞の分子生物学的特徴に関連することが分かった。また、癌細胞周囲の宿主間質細胞も癌の進展に重要な役割を果たしており、癌幹細胞においても周囲微小環境(ニッチ)は重要と考えられている。直腸癌化学放射線療法後の遺残癌細胞周囲間質細胞の遺伝子発現も癌の進展に関連することが分かった。大腸癌細胞株の放射線誘導性上皮間葉移行を形態学的及び分子生物学的に解析し証明できた。この放射線照射後の生存(遺残)した大腸癌細胞ではCD133が高発現しており、癌幹細胞が高率に存在している可能性がある。これらの細胞(RFP標識HT29)をGFPマウスに移植し癌細胞(赤色)と周囲間質応答(緑色)の二光子励起顕微鏡による生体内可視化を試みているが、今のところ開示できる十分なデータは得られていない。大腸癌発生における癌幹細胞の関与を二光子励起顕微鏡により生体内可視化するために、CEA-GFPトランスジェニックマウスを用いた実験系を考案したが、その作成は技術的に困難であった。アゾキメタンとデキストラン硫酸を用いたマウス大腸癌モデルにおける微小大腸癌の癌-間質反応や癌幹細胞への関与を、二光子励起顕微鏡を用いた生体内リアルタイムイメージングにより時空間的解析を継続して行っていく必要がある。平成24年度は、GFP標識ヌードマウスの脾臓にRFP標識大腸癌細胞株を接種させた大腸癌肝転移モデルを用い、肝類洞内の単一癌細胞がそのまま肝類洞内で増殖するのか肝類洞外に遊出後増殖するのかを継時的半定量を行った。また、5-fluorouracil(5-FU)投与下での肝類洞内の単一癌細胞の継時的変化を観察した。肝類洞内増殖を示す癌細胞はほとんどなく、多くの癌細胞はextravasationし増殖した。5-FUは肝類洞内癌細胞のextravasation、72時間以内のextravasation後の増殖には影響を及ぼさなかったが、7日後以降ではcontrol群に比べ、5-FU投与群では肝微小転移巣の増殖に差を認めた。すなわち、5-FU投与群では癌細胞死と網内系細胞による反応と思われるVitamin A貯蔵細胞の反応が観察され、5-FUの殺細胞効果と間質反応と考えられた。大腸癌肝微小転移巣における抗癌剤反応の形態学的変化は中心性壊死に陥るパターンと辺縁壊死に陥るパターンが観察され、抗癌剤抵抗性を示す癌細胞は後者である可能性が示唆された。さらに癌細胞及び周囲間質細胞の生体内観察を行い抗癌剤抵抗性癌細胞の形態学的及び分子生物学的特徴を捉える予定である。また、GFP標識ヌードマウスに通常の大腸癌細胞株を接種させた大腸癌肝転移モデルでは、癌細胞は標識されず、マウス由来の腫瘍血管による肝微小転移巣が観察できる。ヒト癌細胞が産生したVEGFがマウス肝におけるxenograft tumor内でAlexaFluor
形質転換植物を用いた光合成組織における窒素酸化物代謝応答の分子機構の解析

1.ホウレンソウNiRcDNAを有する形質転換シロイヌナズナ植物の作成とそのNO_2同化能力の測定:ビアラフォス耐性遺伝子を選抜マーカーに、ホウレンソウNiR cDNAを持つプラスミド(いずれもCaMV35S promoter、NOS terminatorを持つ)を遺伝子導入して、ビアラフォス耐性株11系統を得た。うち3系統の再分化当代でのサザン分析の結果、導入したNiR遺伝子が認められた。しかし、これらの自殖後代を用いたサザン分析では、NiR遺伝子は確認されなかった。また、選抜マーカーをハイグロマイシン耐性遺伝子とした上記と同様のプラスミドを導入して、ハイグロマイシン耐性株2系統を得た。うち1系統のR_2世代でサザン分析の結果、NiR遺伝子の導入が確認された。現在、この系統の株を増やし、NO_2暴露によるNO_2同化能力の測定を実施中である。2.シロイヌナズナNiR cDNAのクローニング:前年度シロイヌナズナNiR遺伝子全長を含むと考えられる4.4kbのゲノムDNA配列を得た。ホウレンソウNiR遺伝子と相同性(73%)を持つことによりこの配列の翻訳開始点上流と考えられる点から第4エクソン途中までが増幅されるプライマーを設計し、RT-PCR法によりcDNAを得た。塩基配列を決定した結果、ゲノミックNiR遺伝子の解析から予想される3つのイントロンと4つのエクソンを持つ構造がこのcDNAより確認された。今後、完全長のcDNAを得て、CaMV35Sプロモーターの制御下においたプラスミドを構築し、パーティクルガン法によるシロイヌナズナ形質転換個体の育成を行う予定である。3.シロイヌナズナのNO_2暴露に対する遺伝子発現応答の解析:シロイヌナズナNR,NiR遺伝子をプローブとしてノザン解析を行った結果、両遺伝子ともNO_2暴露後15分30分で転写量の増加が認められた。その後、急激に転写量は低下し、以後、調べた24時間目まで低い値であった。NO_2暴露においても硝酸誘導と同様、NR,NiR遺伝子の発現誘導が起こることからNO_2が少なくとも一部は硝酸として取り込まれていることが確認された。
企業活動におけるリスクマネジメントと取締役の法的責任

本研究においては、企業活動の際に生じるリスクについて、取締役がどのような役割を果たし、どこまで法的な責任を負うべきかということを明らかにした。リスクマネジメントは、企業の戦略にとって重要であるとされてきた。そこでは、取締役会は重要な役割を果たすことが期待され、より具体的には、適切なリスクマネジメントプログラムを設置した経営者を監督する責任を負うと考えられている。企業活動によって生じるリスクにはいくつかあるが、本研究においては法的リスクとビジネスリスクとに大別し、リスクごとの取締役の役割や責任を明らかにした上で、リスクへの事後的な対処における取締役の責任について明らかにした。今年度は、企業活動におけるリスクマネジメントの中でも、特に、法的リスク(コンプライアンスリスク)に対する取締役の責任について検討を行った。法的リスクと取締役の責任についての総合的な研究は「企業不祥事と取締役の民事責任(一)(四・未完)」で論じた。同研究では、取締役の法令遵守体制構築義務の歴史的展開と近時の取締役の誠実義務論との関係を検討し、最終的には法令遵守体制構築義務に加えリスク発生後の対応を中心とした義務(Red Flag対処義務)をより強調することで、責任範囲の明確化が図られるとした。また、法的リスクの中でもより具体的な労働法違反リスクとの関係について、労働者に対する取締役の法的責任を「取締役の労働者に対する損害賠償責任」において検討した。他方で、法的リスク以外のリスク、特にサブプライムローン市場への参入と、そのビジネスリスクの管理と取締役の責任との関係をアメリカ法における近時の2つの裁判例(AIG事件判決、Citigroup事件判決)を素材にし、基礎的考察を行った(「リスク管理と取締役の責任」)。アメリカ法においては、法的リスクとそれ以外のリスクとを区別し、それに対する管理についての取締役の責任論が異なることを明らかにした。法的リスクについては法令遵守体制構築義務(内部統制システム構築義務)の問題として、それ以外のリスクについては管理方法について経営判断原則が適用されることを示した。日本法では、いずれのリスクについても一律に内部統制システム構築義務の問題として扱われる傾向にあるが、その傾向への再考を促す一端といえよう。最後に、企業活動のうち海上運送にかかるリスクについては、共同海損に関する裁判例の検討を行った(「商事判例研究」)。平成22年度までは、事前のリスクマネジメント-とりわけコンプライアンス・リスクの発生を予め防止する方策-と取締役の責任について検討を行った。そして、平成23年度においては、コンプライアンス・リスクを防止する法令遵守体制(内部統制システム)構築に係る取締役の責任について検討を重ね、同時に、会社内で生じたコンプライアンス・リスクに対する事後的な対処に係る取締役の責任について検討を行った。本研究の目的は、企業活動の際に生じるリスクについて、取締役がどのような役割を果たし、どこまで法的な責任を負うべきか、ということを明らかにすることであるが、平成23年度においては、コンプライアンス・リスクに対する事前及び事後の対処方策と取締役の責任について明らかにした。事前のリスクマネジメントについては、既に平成22年度において、いくつかの成果を公表したが、平成23年度においては、事後のリスクマネジメントを中心に検討を行い、以下のような結論を導いた。すなわち、第一に、アメリカ法においては、会社内で発生した違法行為等の徴候(RedFlag)に対して、適切に対処すべき義務が存在することが判明した。第二に、取締役がRedFlagを認識していたか否かを判断するに当たっては、直接取締役の主観を立証するのではなく、長期にわたる違法行為等の継続から判断されていることが示唆された。また、第三に、Red Flagへの対処についても、それを調査したり、専門家を交えての善後策の検討・公表をしたりすることが、取締役に義務づけられることを指摘した。加えて、取締役のRed Flagへの対処については迅速的に行われるべきと考えられていることも重要であると考えられる。つまり、アメリカ法においては、事後のリスクマネジメントとして、発生リスクに迅速に対応することの重要性が説かれるのである。そして、これらのことを検討した結果、日本法においても同様の考え方が取られるべきであると指摘する。本研究では、企業活動の際に生じるリスクについて、取締役がどのような役割を果たし、どこまで法的な責任を負うべきかということを明らかにした。まず第一に、企業活動におけるリスクマネジメントの観点から、取締役会の役割を明らかにした上で、企業に生じるリスクについて、法的リスクとそれ以外のビジネスリスクに大別して、取締役がどのような法的責任を負うのかということを検討した。取締役がいずれのリスクについてもリスクマネジメントの一環として、内部統制システム構築義務を負うべきであると考えた。そして、それは法的リスクに対応するための法令遵守体制構築義務だけではなく、より広いリスク管理体制構築義務をも包含するものとして位置づけられる。しかしながら、取締役の内部統制システム構築義務違反に基づく法的責任については、米国法を比較検討した結果、法令遵守体制構築義務よりもそれ以外のリスク管理体制構築義務については、より広範な裁量が取締役に認められることを明らかにした。

第二に、上記第一の点は、あくまで事前のリスクマネジメントの問題として考えることができるが、他方で、事後のリスクマネジメント、すなわちリスクが実際に具体化した際、取締役はどのような措置を執るべきであるか、ということも検討した。この点、米国法との比較検討により、上述のように内部統制システムの構築については広範な裁量が認められる一方、実際に、リスクが顕在化したような場合には、取締役は迅速かつ適切な対応をとるべき義務が生じ、それについて適切な対応をしなかった場合には、厳格な責任が問われるべきであるということがわかった。つまり、事前のリスクマネジメントの一環としての内部統制システムの構築については広範な裁量が認められる一方、事後のリスクマネジメントともいうべきリスク対処義務については厳格な責任が取締役に課されているということを明らかにした。平成24年度は、企業に生じるリスクについてどのような法的問題があるのかということを中心に検討した。また、引き続き、平成23年度以前に検証した企業の法的リスク以外のリスクについてどのようなものがあるのか、そして、リスク管理に伴う取締役の責任のあり方について考察した。現段階においては、明確な結論までは導くことができていないが、海外における資料収集も行い、海外とりわけアメリカやヨーロッパにおいて金融危機とコーポレート・ガバナンスに関する考察がなされていることを確認した。それらの多くは、サブプライムローン問題に端を発した世界的な金融危機に対応するコーポレート・ガバナンスのあり方について検討したものである。これらの研究は、以前検討した法的リスク以外の企業リスク、特に市場リスクに対応するガバナンスについて考察したものであったが、これらの研究は取締役の責任を検討するに当たっても重要であることがわかった。ただし、アメリカにおける法的リスク以外のリスク管理に伴う取締役の責任については肯定された事例がほとんどないことが判明したが、それは取締役の責任を厳格にすることによってのみ、取締役に優れたリスク管理を行わせているわけではないと思われる。すなわち、リスク管理にとって重要な内部統制システム構築についても当該義務違反によって、取締役のリスク管理にかかわる規律を強化するものではないのではないか、と考えられる。そうすると、リスク管理にとって重要な内部統制システムの構築を取締役の責任による規律だけではなく、他の手段によって規律を図っているのではないかとの推測するに至った。したがって、最終年度は、この推測の検証と平成24年度までの研究成果を公表することが目標となる。申請時の研究計画では、平成23年度において事後のリスクマネジメントや取締役の不正行為是正義務の比較法的考察を行う予定であったが、アメリカにおける取締役のRedFlag対処義務の検討を通じて、当該目的の多くは達成できたと考えられる。
軟部肉腫の発生起源と分化に関する研究

1.脂肪腫様粘液型脂肪肉腫と高分化脂肪肉腫は混同されるが,前者ではt(12;16)と融合遺伝子FUS-DDIT3が特異的であるのに対して,後者は余剰環状染色体と巨大マーカー染色体を有していた。2.単クローン抗体FU3は未分化多形肉腫および血管周囲間葉系細胞と強く反応するが,今回FU3抗原がCD13であることを同定した。3.GFP発現骨髄細胞を,骨髄抑制したマウスに移植し,皮下に3-メチルコラントレンを投与すると,小血管周囲に未熟な間葉系細胞が出現し,未分化多形肉腫が発生し,約1/4のマウスで肉腫細胞がGFPを発現した。肉腫の起源には骨髄間葉系幹細胞と局所の間葉系細胞の二つの経路がある。(1)ヒト肉腫組織の病理学的検討。本年度は粘液型脂肪肉腫で脂肪腫様の高分化成分を伴うものと、高分化脂肪肉腫の粘液変性との違いについて、免疫組織化学的に検討し、前者ではCDK4,MDM2が陰性であるのに対し、後者では陽性であり、両者の発現プロファイルが全く異なることから、起源を異にすると考えられた。(2)多くのヒト肉腫細胞系について,染色体・遺伝子分析を施行した。未分化多形肉腫(悪性線維性組織球腫malignantfibrous histiocytoma; MFH)には二つの系列があり、未分化間葉系細胞から生ずるde novo MFHの系列と分化した肉腫から脱分化を生じてMFHへと変化する系列の存在が考えられた。染色体分析で、前者は多数の複雑な異常を示したが、後者特に脱分化型脂肪肉腫由来の腫瘍では巨大マーカー染色体が認められた。また後者ではしばしばCDK4とMDM2の増幅があったが、前者ではほとんど見られなかった。(3)肉腫発がん実験として、GFP発現グリーンマウスから採取した骨髄細胞を,骨髄抑制したマウス(C57BL/6)の尾静脈から注射して移植し,さらに背部皮下に3-メチルコラントレン(3-MC)を投与すると局所の肉芽組織の小血管周囲に腫大した間葉系細胞が出現し,経過を追うと1620週で多形型MFH類似の高悪性度の肉腫が発生し、約1/4のマウスで腫瘍細胞がGFPを発現した。発生した肉腫の多くはMFHに類似していたが、一部のマウスでは線維肉腫や横紋筋肉腫に類似した腫瘍も発生した。肉腫の起源をさらに明らかにするためのin vitro発がん実験として,グリーンマウスから骨髄間葉系幹細胞を回収し, 3-MCに1週間暴露した後,さらに培養をつづけたところ、トランスフォームした細胞が得られ、in vivoの発癌実験で得られた肉腫細胞と同様の形態を示した。(1)ヒト肉腫組織の病理学的検討:種々の肉腫について病理学的検索を行った。組織学的に高分化脂肪肉腫で粘液変性を示すものと粘液型脂肪肉腫で成熟脂肪細胞が出現するものとの鑑別が困難であるが、免疫組織化学的マーカーの発現パターンに差があり、脂肪肉腫はCDK4、MDM2が陽性のグループ(高分化脂肪肉腫と脱分化脂肪肉腫)と陰性のグループ(粘液型脂肪肉腫)に分けられた。また、脱分化脂肪肉腫ではしばしば平滑筋アクチンが陽性であり、一部の例はデスミンも陽性であった。これらの結果から、免疫組織学的マーカーの発現パターンを診断に応用できることが明らかとなった。(2)染色体・遺伝子分析:多くの腫瘍について、染色体・遺伝子分析を継続した。本研究では各腫瘍において、通常の染色体分析に加えてFISH法およびRT-PCR法を施行し、遺伝子検索の精度を向上させた。従来、組織学的に鑑別が困難であった高分化脂肪肉腫で粘液変性を示す腫瘍と粘液型脂肪肉腫で成熟脂肪細胞が出現するものは上記の遺伝子検索で識別が可能となり、前者ではt(12;16)とFUS-DDIT3が陰性であったが、後者では陽性であった。(3)肉腫発がん実験:GFP発現グリーンマウスから採取した骨髄細胞を,骨髄抑制したマウス(C57BL/6)に移植し,さらに背部皮下に3-メチルコラントレン(3-MC)を投与するすることにより、1620週後に肉腫が発生した。約1/4のマウスで腫瘍細胞がGFPを発現したことから、肉腫の一部は骨髄由来の未分化間葉系幹細胞から発生すると思われるが、他方、GFP陰性の肉腫は局所の間葉系幹細胞の腫瘍化によって発生する可能性が考えられる。ヒト軟部組織には多種類の肉腫が発生するが,起源細胞の同定に関する研究はきわめて不十分である。

本研究では軟部肉腫の起源を明らかにし,肉腫の診断・治療法の確立に有用なデータを得ることを目的とする。本年度の研究実績は以下のごとくである。(1)ヒト軟部肉腫の病理学的検討として、多くの軟部腫瘍の組織標本について,免疫組織化学的に種々の間葉系分化マーカーの発現を検討した。特に分化型脂肪肉腫では,CDK4,MDM2およびP16の発現が診断に有用なマーカーになり得ることを確認した。(2)ヒト軟部肉腫の培養細胞系の分析に関しては、当研究室で確立された多くの肉腫細胞系について,染色体・遺伝子分析を施行した。その結果,脱分化型脂肪肉腫と一部の悪性線維性組織球腫(MFH)には共通点(複雑な染色体異常とCDK4,MDM2の発現)があり,分化型脂肪肉腫から脱分化型脂肪肉腫が生じ,さらにMFHへと変化する一連の進展の可能性が考えられた。(3)肉腫発がん実験として、GFP発現グリーンマウスから採取した骨髄細胞を,骨髄抑制したマウス(C57BL/6)の尾静脈から注射して移植し,骨髄がGFP発現細胞で置換された状態のC57BL/6マウスの背部皮下に3-メチルコラントレン(3-MC)を週1回ずつ,計10回投与すると、投与終了から数週間で局所の肉芽組織の小血管周囲に腫大した間葉系細胞が出現し,さらに1620週で多形型MFH類似の高悪性度の肉腫が発生した.腫瘍を形成した12匹のマウスのうち,3匹では,腫瘍細胞がGFPを発現したが,残り9匹ではGFPを発現しなかった。これらの結果から,肉腫の発生には骨髄由来間葉系幹細胞(bone marrow-derived MSC)ないし前駆細胞が腫瘍化する経路と局所の間葉系細胞(resident MSC)が腫瘍化する経路の二つの可能性が考えられた。本年度はヒト肉腫の追加検索を行い、特に脂肪腫様の形態を示す粘液型脂肪肉腫の本態と起源を解明するために、自験例軟部腫瘍ファイルとコンサルテーションファイルを検索し、本腫瘍8例を抽出し、通常の組織学的および免疫組織学的検索に加えて、染色体分析、FISH分析、RT-PCR分析を行った。対照例として通常型粘液型脂肪肉腫11例、高分化型脂肪肉腫4例、脱分化型脂肪肉腫6例についても同様に検討した。組織学的に脂肪腫様粘液型脂肪肉腫は腫瘍の30%90%が成熟脂肪細胞からなり、高分化型脂肪肉腫に類似していたが、免疫組織化学的にMDM2およびCDK4は陰性であった。粘液状部は通常の粘液型脂肪肉腫と同様の形態を示していた。染色体分析では脂肪腫様粘液型脂肪肉腫は通常の粘液型脂肪肉腫と同様に特異的染色体転座t(12;16)(q13;p11)を示し、組織切片のFISHでDDIT3のbreak apartが認められ、さらに全例で特徴的な融合遺伝子FUS-DDIT3が検出された。脂肪腫様粘液型脂肪肉腫の脂肪腫様の部分と粘液状の部分はいずれもDDIT3のbreak apartとFUS-DDIT3を示し、同一の遺伝子異常を有することが明らかとなった。これに対して、高分化型脂肪肉腫と脱分化型脂肪肉腫はMDM2およびCDK4に陽性で、余剰環状染色体と巨大マーカー染色体を有していたが、t(12;16)(q13;p11)やDDIT3のbreakapartはなく、FUS-DDIT3も陰性であった。これらの所見から、脂肪腫様粘液型脂肪肉腫と高分化脂肪肉腫は類似の組織像を示すが、免疫組織化学的発現パターン、および染色体・遺伝子異常は全く異なることが明らかとなった。脂肪腫様粘液型脂肪肉腫は通常の粘液型脂肪肉腫と同一の染色体・遺伝子異常を示しており、両者が同一起源の腫瘍であることが明らかとなった。