hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
MEMSによる磁性材料の高アスペクト比微細加工と磁気MEMS医用マイクロポンプ

本研究の目的はフォトファブリケーション技術をベースにしたMEMS(Micro Electro Mechanical System)を利用して磁性材料に高アスペクト比微細加工法を施し、外部磁界遠隔電磁駆動方式の特徴を活かした磁気MEMS医用マイクロポンプ開発のための基礎技術を確立することである。1)永久磁石の微細加工:射出成形法により永久磁石薄膜を成形するために使用されるシリコン鋳型の高アスペクト比微細加工を実施した。自作した低温誘導結合RIE装置を使用してアスペクト比10程度までの加工に成功した。2)高エネルギ積薄帯磁石:樹脂と混合して射出成形により数10μmの永久磁石薄板を作成するための異方性急冷薄帯磁石の開発を進めた。その結果、粒界相の含有量と急冷速度を制御することにより磁化容易軸が面垂直に配向した異方性薄帯磁石を得た。熱処理による特性向上にはまだ成功していない。3)高吐出圧力マイクロポンプ機構:高粘性流体へ対応するための医用マイクロポンプをMEMSで実現するためには、シンプルな構造と高吐出圧力特性を両立させる必要がある。外部磁界で遠隔駆動できる電磁駆動型ポンプの拡大モデルを設計して上記目的の実現につとめた。直径3mmの円柱磁石にPET製の回転駆動脚を設け交番磁界中で外壁との摩擦により回転する機構を考案した。回転磁石にM3のスパイラル螺子を取り付けこれを回転させることで、期待値を遥かに超える圧力特性を示すポンプ機構を考案した。この特性は回転ではなく螺子の縦方向微小振動によるものであると推測している。
グリースの粘塑性流体モデルを導入したマクロ・弾性流体力学統合ＣＦＤ解析手法の開発

本研究は、グリース潤滑を用いた機械要素の長寿命化・低摩擦損失化設計確立を目的として、極少量グリース潤滑における機械要素内グリース挙動と油膜厚さ、そして摩擦損失の予測を可能とする数値解析技術の構築を行うことを目的としている。具体的には、グリースが有する非ビンガム塑性および高圧しゅう動における粘弾性特性を明らかにし、物理数学モデル化する。その上で、機械要素内のマクロな流体力学と高圧しゅう動部等のミクロ領域における弾性流体力学を統合した数値解析技術を構築する。合わせて検証実験も実施し、構築した手法の妥当性を確認する。【検証実験】グリースミクロ挙動、特に表面張力としゅう動部流れ場の関係を明らかにするための検証実験案を検討した。次年度すぐに実施案を絞り込み、実験に取り組む予定である。【数値解析手法構築】申請者はこれまでに構築した粒子法ソルバーに種々の高精度粒子法を導入し、初年度に実施したグリースダム崩壊実験の定量的な再現に成功した。また粒子法を流体潤滑の2大要素であるくさび膜と絞り膜問題に適用し、Reynolds方程式による数値解を概ね再現できることを確認した。更に転がり玉軸受の実形状に対してもMPS法を適用し、1600万粒子の大規模グリースマクロ挙動解析を試行して今後の課題を整理した。東京大学柴田准教授は、これまでに構築した粒子法ソルバーに可変解像度手法を導入し、線接触流体潤滑問題についてReynolds方程式の圧力分布を定量的に再現するとともに、計算コストの低減に成功した。【グリース物性モデル構築】名古屋大学福澤教授は、高圧しゅう動部におけるグリース粘弾性の計測を目的として、ファイバーウォブリング法による粘弾性計測手法を改良し、これによりグリース薄膜のずり粘弾性の計測データ取得に成功した。【検証実験】当初はグリースミクロ挙動の検証実験を実施する予定であったが、本年度は数値解析手法構築に注力して課題を整理した。これにより、今後行うべき検証実験の方向性を明確化し、実験案を具体化した。【数値解析手法構築】初年度に構築した粒子法ソルバーの改良と検証を進めることで、流体潤滑に係る種々の検証問題に対してその有効性を示すことができた。【グリース物性モデル構築】計画通りファイバーウォブリング法による粘弾性計測手法を改良した。【検証実験】・グリースミクロ挙動に関する検証実験を実施し、現象理解と検証データ取得を実施する。【数値解析手法構築】・これまでに構築した粒子法ベースの数値解析手法について、弾性流体潤滑も含めてグリースミクロ挙動の定量的な再現を目的とした改良と検証を進める。【グリース物性モデル構築】・これまでに構築したファイバーウォブリング法による粘弾性計測手法によりグリース粘弾性データの取得および物理数学モデルの構築を行う。【検証実験】グリースマクロ挙動の理解・検証を目的として、申請者は気液二相流の検証例題として知られるダム崩壊実験をグリースに応用し、グリースダム崩壊実験を実施した。実験では、初期に自重により崩壊したグリースが途中で運動を停止するという特異な挙動が観察された。グリースのマクロ挙動に関する検証実験は世界的にも類がなく、貴重な検証データとなる。【数値解析手法構築】申請者は、グリースの非ビンガム塑性を考慮可能な物性モデルを論文調査に基づき選定し、複雑形状や固気液混相流の計算に優位性がある粒子法(MPS法)に導入することで、前述したグリースダム崩壊挙動を定性的に再現することに成功した。更に東京大学柴田准教授は、従来のMPS法についてグリースミクロ挙動の解析を実現するべく、Navier-stokes方程式の粘性項の計算を陰解法化し、MPS法の勾配モデルに最小二乗法モデル、ラプラシアンモデルに安定化モデルを組み合わせた計算手法を構築した。【グリース物性モデル構築】名古屋大学福澤教授は、高圧しゅう動部におけるグリース粘弾性の計測を目的として、ファイバーウォブリング法による粘弾性計測手法を構築した。これによりグリース薄膜のずり粘弾性の計測データ取得に成功した。【検証実験】・計画通りグリースマクロ挙動に関する検証データが取得できた。【数値解析手法構築】・計画通りグリースの非ビンガム塑性を考慮可能な数値計算手法を粒子法をベースに構築することができた。また、次年度の研究に向けて、グリースミクロ挙動の解析に必要な数値計算手法の改良を行った。【グリース物性モデル構築】・計画通り高圧しゅう動部におけるグリース粘弾性の計測手法を構築した。

その上で、機械要素内のマクロな流体力学と高圧しゅう動部等のミクロ領域における弾性流体力学を統合した数値解析技術を構築する。合わせて検証実験も実施し、構築した手法の妥当性を確認する。【検証実験】グリースミクロ挙動、特に表面張力としゅう動部流れ場の関係を明らかにするための検証実験案を検討した。次年度すぐに実施案を絞り込み、実験に取り組む予定である。【数値解析手法構築】申請者はこれまでに構築した粒子法ソルバーに種々の高精度粒子法を導入し、初年度に実施したグリースダム崩壊実験の定量的な再現に成功した。また粒子法を流体潤滑の2大要素であるくさび膜と絞り膜問題に適用し、Reynolds方程式による数値解を概ね再現できることを確認した。更に転がり玉軸受の実形状に対してもMPS法を適用し、1600万粒子の大規模グリースマクロ挙動解析を試行して今後の課題を整理した。東京大学柴田准教授は、これまでに構築した粒子法ソルバーに可変解像度手法を導入し、線接触流体潤滑問題についてReynolds方程式の圧力分布を定量的に再現するとともに、計算コストの低減に成功した。【グリース物性モデル構築】名古屋大学福澤教授は、高圧しゅう動部におけるグリース粘弾性の計測を目的として、ファイバーウォブリング法による粘弾性計測手法を改良し、これによりグリース薄膜のずり粘弾性の計測データ取得に成功した。【検証実験】当初はグリースミクロ挙動の検証実験を実施する予定であったが、本年度は数値解析手法構築に注力して課題を整理した。これにより、今後行うべき検証実験の方向性を明確化し、実験案を具体化した。【数値解析手法構築】初年度に構築した粒子法ソルバーの改良と検証を進めることで、流体潤滑に係る種々の検証問題に対してその有効性を示すことができた。【グリース物性モデル構築】計画通りファイバーウォブリング法による粘弾性計測手法を改良した。【検証実験】・グリースミクロ挙動に関する検証実験(ボールオンディスク試験等)を実施し、現象理解と検証データ取得を実施する。【数値解析手法構築】・初年度に構築したMPS法ベースの数値解析手法について、グリースマクロ挙動の定量的な再現性を目的として改良を図る。また、前述のグリースミクロ挙動実験を対象としたグリースミクロ挙動解析を実施し、手法の検証と改良を進める。【グリース物性モデル構築】・初年度に構築したファイバーウォブリング法による粘弾性計測手法を改良し、計測データの定量性を向上させる。【検証実験】・グリースミクロ挙動に関する検証実験を実施し、現象理解と検証データ取得を実施する。【数値解析手法構築】・これまでに構築した粒子法ベースの数値解析手法について、弾性流体潤滑も含めてグリースミクロ挙動の定量的な再現を目的とした改良と検証を進める。【グリース物性モデル構築】・これまでに構築したファイバーウォブリング法による粘弾性計測手法によりグリース粘弾性データの取得および物理数学モデルの構築を行う。
高等学校地理授業でのオリエンテーリング実習実践とその応用と普及についての研究

○研究目的...空間移動能力は日常生活では勿論、災害時には生死にもかかわるライフスキルである。GPSなど機器の進展によってナヴィゲーションの自動化は進んでいるが、基本は地図読図である。特に災害時等に電源喪失下では紙地図に頼らざるを得ない。地図を使ったナヴィゲーション技術を競い合うオリエンテーリング競技からの知見は非常に貴重なものであり、これを地図学習に位置付けることは極めて有効である。ナヴィゲーションの学習は移動を伴う。地図の学習だけではなく、移動を伴うことにより体力との密接な関係がある。そこで、授業の改良とともに地理学習に止まらない他科目他教科と連携した学習として意識する。○研究方法...授業実践をよりスムースに行うために、機材の充実(Eカード増強、機器の性能アップにより処理のスピードアップ、ネットワーク構築により速報のデジタル化など)による学習の効率化と、地理授業以外の場面での実践の可能性を探ることである。後者については他教科他科目の先生方による体験や、成績との相関関係から、効果や可能性を検討する。○研究成果...機材の充実によって、処理の効率化を図ることができた。このことによって指導側にとっても余裕が生まれ、学習側へもフィードバックが速やかに行われるようになり学習活動の効果が上がった。地歴科世界史1名、公民科1名、数学科3名、保健体育科3名、ALT1名の先生方に体験をしていただき、それぞれの視点からこの実習についてフィールドワーク(世界史)、実社会での活動(公民科)地図の論理性(数学科)、体力と空間的な見方(保健体育科)についての指摘をいただき、それぞれの教科科目との関連性について得られた。またオリエンテーリング結果と教科科目の学年末成績との相関関係を求めた。すべてにおいて正の相関が得られた教科科目は地理と体育であり、殆どが有意となり、この実習の総合的な学習の視点を得ることができた。
アパタイト結晶粒子の形状制御は、骨年齢に応じた骨材を産生する

本研究の目的は、骨密度の低い高齢者などにも適応可能な機械的特性を持つ骨補填材料の創成であった。平成26年度において、以下の実験を行った:1.様々な形態のオクタカルシウムリン酸塩(OCP)結晶を作製した。X線回折法により結晶相を同定し、光学顕微鏡とSEMにより結晶形態を調べた。2.得られた結晶を金型(内寸2x10x5mm)に充填し、200MPaで30分間加圧して成形体を作製した。3. 3点曲げ試験を行い、曲げ挙動、曲げ強さ、ヤング率、靭性、最大ひずみ率を求めた。4.加圧成形体の内部構造をSEMにより、結晶の配向状態をX線回折法により調べた。これにより次の結果を得た。この加圧成形体は、最大応力に達した時のたわみ量が大きく、最大応力に達した後に継続して応力をかけても破断しない、という特徴があった。曲げ強さと靭性の間には、正の相関があり(R=0.98)、Young率と最大ひずみ率の間には負の相関があった(R=0.95)。大きい板状結晶から成る成形体では、結晶が大きい程、板状結晶が配列した積層構造になっていた。強度とYoung率は小さいが、最大ひずみ率は26%と非常に大きかった。これは、積層構造では加えた応力が分散され、抗応力が大きくなるためと考えられた。一方、表面に小さな結晶が成長している微細粒子を用いた場合、成形体のYoung率は大きく、最も脆性的な曲げ挙動を示した。しかし、最大ひずみ率は10%で、皮質骨の最大ひずみ率(2%)よりも大きい値であった。これは、微細粒子の表層の小さな結晶同士の勘合効果によると考えられた。これらのデータに基づき、結晶形態と成形体の内部構造・力学特性の関連を検討した結果、様々な結晶形態を用いて任意の内部構造を持つ成形体を構築することにより、所望の機械的特性を持つ成形体を作製できると結論された。
敗血症性ショックにおけるアディポネクチンの役割と治療法の検討

アディポネクチン過発現マウスにおいて敗血症の生命予後が改善され、それらは炎症の抑制作用を介していることが判明した。血中アディポネクチン濃度が正常の50%低値を示す、糖尿病患者と同様の低アディポネクチン血症ヘテロ体低発現マウス敗血症の生命予後が敗血症の生命予後が悪化することも判明した。これらは、低発現マウスにおいて炎症がより激しくなっていた。アディポネクチントランスジェニック(Tg)マウスはワイルドタイプ(WT)マウスと比較して、18ゲージ針による盲腸結紮穿刺による、重症敗血症の予後が改善した。穿刺一週間予後において、WTは5/30匹の生存であったが、アディポネクチンTgマウスは18/30と著名な予後の改善をみた。なお、18ゲージより生命予後の良い、20ゲージ針によるTgマウスにおいては一週間予後は21/30で、WT群は15/30であり、軽症となる、22ゲージ針による比較では、Tg群28/30、WT群24/30と敗血症が重症なほどTg群とWT群にど大きな差があることが判明した。Tg群では、血清IL-6、TNF-αが低下しており、肝臓・肺のミエルペルオキシダーゼ活性もアディポネクチンTg群では低下していた。病理組織学的検討においても、TgマウスにおいてはCD11b陽性細胞の浸潤が、肝臓・肺ともに著名に減少していた。また肺の気管支壁の炎症・肝細胞の融解も軽減していた。これらの結果はアディポネクチンが減少している、糖尿病患者が敗血症が重篤化しやすいこと、またひとたび重症化すると治癒が難しく、予後が悪いことの裏付けとなると考えられた。また近年、重症の集中治療室に入室患者において糖尿病が存在しなくても血糖を厳重に管理することで予後が改善することとの関連も考えられ、次年度は細胞内メカニズムに関しても詳しい検討を行って行く予定である。昨年度の研究において重症敗血症の予後がアディポネクチントランスジニック(Tg)マウスにおいてワイルドタイプ(WT)と比較して改善されていること、炎症が抑制されていることが示された。本年度においては、まず二つある、アディポネクチン受容体(R1、R2)が炎症性細胞においてはR1がR2より多く発現していることが示された。しかし、敗血症マウスから分離されたマクロファージにおいては両者ともに発見が減弱していたが、R1がより優位に低下していた。このため、培養単核球系細胞である、J774とTHP-1にLPSを投与し、その前後で発現を確認したところ、同様の結果が得られた。単核球系細胞の炎症においてはR1がより重要なのか、抗炎症作用を発揮するためにR2が保たれているのか来年は検討する必要がある。また、アディポネクチンの下流にあると考えられている、AMPKの阻害剤である、compoundCによってInVitroの単核球系細胞のLPS・TNF-アルファによる炎症が抑えられたことから、AMPKを介した系が最も有力であると考えられた。さらにTNF-アルファによるTHP-1細胞の血管内皮細胞への接着もアディポネクチン投与にて抑制され、compoundCの投与にてアディポネクチンの効果が阻害された。これらに関しては最近セラミダーゼなどを介しているという報告もなされているので、このような系も検討する予定である。これらの検討の後、アディポネクチンの発現が約半分となっているアンチセンスTgマウスを使用して今まで行った実験を行い、低アディポネクチン血症という、糖尿病の本質と同様の病態における敗血症の炎症の経路についても検証していく予定である。敗血症性ショックにおいては、マクロファージや好中球などの炎症性細胞がサイトカインを放出し、さらに炎症が誘発される悪性サイクルが形成されて重症化する。このため炎症をある点で抑制することにより、ショック状態を改善させることができると考えられているが、強く炎症を抑制すると病原体に対する抵抗力が低下するため、両者のバランスを取らないとさらなる予後増悪因子となり得る。一方、、アディポネクチンは脂肪細胞が分泌するアディポカインの有力な分子であり、糖尿病の慢性炎症によるインスリン抵抗性を改善する働きを持つと考えられている。この、アディポネクチンの敗血症における働きをアディポネクチントランスジェニック(Tg)マウスを用いて検討してきた。昨年までの実験からアディポネクチンTgマウスにおいて敗血症の生命予後が改善され、それらは炎症の抑制作用を介していることが判明した。本年は、血中アディポネクチン濃度が正常の50%低値を示す、糖尿病患者と同様の低アディポネクチン血症ヘテロ体低発現マウスに盲腸結紮穿刺による敗血症の生命予後が7日間でワイルドタイプの30%に比して6.6%と悪化することが判明した。腹腔内マクロファージを採取して、アディポネクチン受容体1,2の発現を、定量PCRにて検討したところ、両者ともに低下していた。

さらにアディポネクチン下流のAMPカイネースの発現を検討したところ発現は変化せず、リン酸化の低下がウェスタンブロットにて証明された。炎症を司っているマップカイネース(ERK、JNK、p38)の検討を行ったところERK・JNKのリン酸化は低発現マウスにおいて上昇していた。また、臓器障害を示す、肝・肺における炎症性細胞の浸潤の増加、ミエロペルオキシダーゼ活性の上昇も認められた。これらからアディポネクチンの敗血症における役割の重要性を示すことができたと考えられる。マウスのタイピングと増殖に時間がかかったため、現在論文を作成中である。
マルチンゲ-ルの補間空間とノルム不等式

本研究の課題は、1.マルチンゲ-ルの空間上の2つの作用素の比を含む既知のノルム不等式が、補間空間のノルム、すなわち、再配分不変なノルムに対して成り立つか2.補間空間のノルムに関して、荷重ノルムマルチンゲ-ル不等式が成立するために、その荷重がみたすべき条件は何かを調べることにある。一年間の研究の結果、この2つの問題に関して十分といえる結果にはいたらなかったが、次の事が明らかになった。1、2の問題から派生して3.下記論文4で得られた増加確率過程に関するノルム不等式の類似が補間空間のノルムに対しても成立するかという問題が考えられるが、これを解明することが、問題1、2を考察する上で大変重要である。更にこの問題が肯定的に解明されれば、個々の補間空間のノルムに対して定義されるBMOマルチンゲ-ルの空間が、その補間空間のノルムによらず不変であること、すなわち、対応するBMOノルムの同値性が証明できる。現在、この問題3を解明すべく研究中であるが補間空間のノルムのBaydインデックスが有限であれば問題3が肯定的に示されると予想される。今後は、実解析的見地からこれらの問題1、2、3に取り組んでいきたい。
弦理論によるすべての相互作用の統一的記述

当研究代表者は、弦理論の非摂動的な定式化と、それから得られる量子重力の基本的な性質について研究を進めてきた。特に、10次元の超対称ゲージ理論を形式的に0次元におとした理論(IIB行列模型)が、臨界弦の構成的な定義になっていることを示し、その力学的な構造を調べてきた。この理論は、自然な形で重力子を含むなど、弦理論の非摂動的な定義にふさわしい、いろいろな良い性質を持っている一方、一般座標変換に対する不変性が見にくいなどの弱点もある。現段階のIIB行列模型は、一応、弦理論の非摂動的な定義にはなっているが、もっと本質的で単純なものが背後にあるのではないかと思われる。当研究課題では、曲がった時空がIIB行列模型によってどのように記述されているか、また、それに関連して、最近DijjkgraafとVafaによって発見された超対称ゲージ理論と行列模型の関係が、IIB行列模型とどのように関係しているかの、二点を中心として考察を進めた。第一の点については、時空が最も簡単な非可換空間である、ファジー球面あるいはファジー平面の直積で与えられる場合について、解析的・数値的両面からの分析を行い、IIB行列模型から曲がった時空が確かに生成されうることを示した。第二の点については、IIB行列模型の基礎であるlarge-N reductionをsuperspace上で定式化しなおすことによって、Dijjkgraaf-Vafa理論の一見深遠な結果が、実は非可換なsuperspace上でのlarge-N reductionに他ならないことがわかった。まだ、解決すべき点も多くあるが、弦理論を構成的に定義することによって、実際の真空を定め、時空の次元をはじめ、ゲージ対称性、世代数などを説明して見せることが、そろそろ可能になってきているように思われる。弦理論は、84年からの1次ブーム、94年からの2次ブームを経て現在最終段階とも言うべき3次ブームに入ろうとしている。これは、ちょうどゲージ場の理論が1970年代に摂動諭を理解する1次ブーム、摂動論の延長上で非摂動効果を理解する2次ブーム、そして格子ゲージ理論を使って、完全に非摂動効果を理解する3次ブームという具合に発展していったのと、よく似ている。すなわち、弦理論の84年からの1次ブームは、弦の摂動論を理解した時代であり、94年からの2次ブームは、D-Braneをはじめとした摂動論の延長上で、非摂動効果を理解する段階であった。その発展を経たのち、現在は、弦理論を完全に非摂動的に定式化する段階であるといえる。このような試みが完成した暁には、なぜ我々の時空が4次元であるかをはじめとしてゲージ群の構造、クオーク・レプトンの世代数をはじめとし、重力と標準模型を含む全ての現象が、全くフリーパラメーターをもたない理論から説明できることとなり、まさしく、theory of everythingが完成すると言える。このような見地から我々は、弦理論の構成的定式化として、考えうる種々のモデルについて吟味し、これらのモデルのもつ困難、特に、曲がった空間をどのようにして扱えばいいかという問題を考察した。また、超対称性のあるゲージ理論と、行列模型がある意味で双対的であるという最近の結果を、行列模型の一般論から見直し、弦理論の定式化につながる新しい知見を得た。共同研究がはじまってから半年足らずであるため、まだ発表した論文はないが、近々結果をまとめて公表するつもりである。
特定遺伝子増幅領域を利用した高発現増幅ベクター系構築とヒト細胞への応用

遺伝子増幅(Gene Amplification)」現象は、特定の「増幅遺伝子」がゲノム上に元々存在する数よりも極端にコピー数が増加する現象である。遺伝子増幅系においては、増幅遺伝子と同時に目的遺伝子を組み込んだベクターを用いることにより、宿主ゲノム内にて増幅遺伝子のみならず、目的遺伝子も数百から数千コピーに増幅できるという、「圧倒的な効果」を実現可能であるため、G-CSFやエリスロポエチン、抗体医薬に代表されるような組換え細胞培養を用いたバイオ医薬品生産においては、現在、すべて「遺伝子増幅システム」が用いられている。遺伝子増幅に関しては、物質生産の鍵を握るのは如何に優れた細胞株特にChinese hamster ovary(CHO,チャイニーズハムスター卵巣細胞)株を作成するかが非常に重要なポイントの一つである。これまで、申請者は、選択圧条件を様々に変更した選択系を構築し、そこから得られた細胞集団の全体および、細胞集団から選抜した多数の細胞株の性質を詳細に解析した結果、FISH(蛍光In situ hybridization)の手法を用いて、CHO染色体上の遺伝子増幅を引き起こしている位置を解析した結果、「特定染色体P」の末端付近における遺伝子増幅が極めて有効であることを見いだした。そこで、本年度は染色体特定部位配列決定を行うために、遺伝子増幅したCHO-4N細胞株の全ゲノムを含むBAC(bacterial artificial library)を構築した。CHO細胞のゲノムサイズはヒトと同様の3G程度あると推定されている。そこで、CHOのゲノムの5倍長の領域をカバーするBACライブラリーを構築した。さらに構築したライブラリーから遺伝子増幅領域ならびに染色体領域を同定し、遺伝子増幅のメカニズムを明らかにした。遺伝子増幅(Gene Amplification)」現象は、特定の「増幅遺伝子」がゲノム上に元々存在する数よりも極端にコピー数が増加する現象であり、古くは、ガンの耐性機構として知られていた。遺伝子増幅に関しては、物質生産の鍵を握るのは如何に優れた細胞株を作成するかが非常に重要なポイントの一つである。これまで、申請者は、選択圧条件を様々に変更した選択系を構築し、そこから得られた細胞集団の全体および、細胞集団から選抜した多数の細胞株の性質を詳細に解析した結果、FISH(蛍光In situ hybridization)の手法を用いて、染色体上の遺伝子増幅を引き起こしている位置を解析した結果、「特定染色体P」の末端付近における遺伝子増幅が極めて有効であることを見いだした。そこで、本年度は染色体特定部位配列決定に重要な情報である組み込みベクターの配列情報を取得した。組み込んだpSV2-dhfr/hGM-CSFベクターの全塩基配列をwalking primer法を用いて決定し、さらに得られた配列情報を元にして、組み込みに関するメカニズムの推定を行った。その結果25kb以上のユニットの繰り返しの組み込みにて増幅がおこっていると推定された。遺伝子増幅に関しては、物質生産の鍵を握るのは如何に優れた細胞株特にCHO(チャイニーズハムスター卵巣細胞)株を作成するかが非常に重要なポイントの一つである。

これまで、申請者は、選択圧条件を様々に変更した選択系を構築し、そこから得られた細胞集団の全体および、細胞集団がら選抜した多数の細胞株の性質を詳細に解析した結果、FISH(蛍光In situ hybridization)の手法を用いて、CHO染色体上の遺伝子増幅を引き起こしている位置を解析した結果、「特定染色体P」の末端付近における遺伝子増幅が極めて有効であることを見いだした。そこで、本年度は染色体特定部位配列決定を行うために、遺伝子増幅したCHO-4N細胞株の全ゲノムをBAC(bacterial artificial library)を構築を行った。CHO細胞のゲノムサイズはヒトと同様の3000-4000Mあると推定されている。そこで、CHOのゲノムの3倍長の領域をカバーする挿入サイズ120-150kbの12万クローンからなるBACライブラリーを構築した。遺伝子増幅(Gene Amplification)」現象は、特定の「増幅遺伝子」がゲノム上に元々存在する数よりも極端にコピー数が増加する現象である。遺伝子増幅系においては、増幅遺伝子と同時に目的遺伝子を組み込んだベクターを用いることにより、宿主ゲノム内にて増幅遺伝子のみならず、目的遺伝子も数百から数千コピーに増幅できるという、「圧倒的な効果」を実現可能であるため、G-CSFやエリスロポエチン、抗体医薬に代表されるような組換え細胞培養を用いたバイオ医薬品生産においては、現在、すべて「遺伝子増幅システム」が用いられている。遺伝子増幅に関しては、物質生産の鍵を握るのは如何に優れた細胞株特にChinese hamster ovary (CHO,チャイニーズハムスター卵巣細胞)株を作成するかが非常に重要なポイントの一つである。これまで、申請者は、選択圧条件を様々に変更した選択系を構築し、そこから得られた細胞集団の全体および、細胞集団から選抜した多数の細胞株の性質を詳細に解析した結果、FISH(蛍光In situ hybridization)の手法を用いて、CHO染色体上の遺伝子増幅を引き起こしている位置を解析した結果、「特定染色体P」の末端付近における遺伝子増幅が極めて有効であることを見いだした。そこで、本年度は染色体特定部位配列決定を行うために、遺伝子増幅したCHO-4N細胞株の全ゲノムを含むBAC (bacterial artificial library)を構築した。CHO細胞のゲノムサイズはヒトと同様の3G程度あると推定されている。そこで、CHOのゲノムの5倍長の領域をカバーするBACライブラリーを構築した。さらに構築したライブラリーから遺伝子増幅領域ならびに染色体領域を同定し、遺伝子増幅のメカニズムを明らかにした。
自己免疫性多臓器内分泌障害の発症機構における自己抗体の解析

抗下垂体抗体のWestern blot法で陽性バンドとして多く確認された抗下垂体抗体対応抗原のひとつである22kDaタンパクの解析をラット下垂体から細胞質分画を抽出し,高速液体クロマトグラフィ(HPLC)により対応抗原の分離分取して抗下垂体抗体陽性患者血清と反応する蛋白のピークフラクションを用いてアミノ酸配列解析を行った結果,N末端側からP-A-M-L-S-S-L-F-N-A-V-L-Rのアミノ配列を解析した。この配列をホモロジー検索して解析した結果,種々の動物腫のソマトトロピン(成長ホルモン; GH)と一致する結果が得られた。ホモロジー検索結果においてソフマトロピンの分子量とHPLCのピークフラクション分画中の蛋白分子量が一致していることや臓器由来からもこの蛋白は,ソフトトロピンであると推定された。抗下垂体抗体(APA)のスクリーニングテストとしてEnzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)を用いた抗下垂体抗体測定法(ELISA/APA)を確立し,その臨床的有用性について検討した結果,自己免疫性甲状腺患者では約20%にELISA/APA陽性がみられ,橋本病に比べバセドウ病で抗体価が高い症例がみられた。陽性を示した患者検体をWB法により検索すると,橋本病11例中4例(36. 4%),バセドウ病21例中6例(28. 6%)に陽性バンドがみられ,その多くが22kDaのバンドが反応していた。糖尿病についてのELISA/APAによる検討成績では, IDDM64例中25例(39. 1%)と効率に陽性がみられ,そのうちWB法で25例中16例(64. 0%)が陽性を示し, 22kDaのバンドを認める症例が多くみられた。このことは, IDDMと抗下垂体抗体のうちとくに22kDaのタンパクに対する抗体がIDDMと密接に関与し,何らかの免疫学的発症の機序に関係しているものと推察され,自己免疫性多臓器内分泌障害の発症機構との関わりについて示唆される成績でもあり,今度さらに検討する必要があると思われた。抗下垂体抗体(APA)のスクリーニングテストとしてEnzyme-linked immunosorbent assay(ELISA)を用いた抗下垂体抗体測定法(ELISA/APA)を確立し、その臨床的有用性について検討した。ELISA/APAの抗原はラット下垂体の可溶性分画成分を用いた。その測定法は、間接酵素抗体法に準じて行った。結果の判定は,自己抗体陰性血清の吸光度で患者の吸光度を除算し,cut off index(C.I.値)として求めた。健常者37名と自己免疫性甲状腺疾患の橋本病27例,バセドウ病51例について検討した。健常者のC.I値の分布は,0.712.40で平均値1.22標準偏差(S.D.)0.47であった。橋本病では,平均値1.24,S.D 0.70,バセドウ病で平均値1.57,S.D 1.22であった。健常者の平均値+2S.Dをcut offとして,それ以上を陽性と判定すると,橋本病で27例中5例(18.5%),バセドウ病51例中9例(17.6%)に陽性がみられ,これら症例の多くは,Western blot法でも陽性バンドがみられた。

本法は,抗下垂体抗体のスクリーニング法として有用な方法であり,多くの症例について簡便に測定することができるので,疾患との関連性を追求する方法として有用な検査法である。本法で陽性を示した症例を既報のWestern blot法で確認することにより,血中抗下垂体抗体測定法の実用化が可能となると思われる。Western blot法で陽性バンドとして多く確認された抗下垂体対応抗原のひとつである22kDaタンパクの解析として,ラット下垂体から細胞質分画を抽出し、これを試料として高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により対応抗原の分離,分取を試み,抗下垂体抗体陽性患者血清と反応する蛋白のピークフラクションを用いてアミノ酸配列解析を行った。アミノ酸配列解析は,分取された試料をプロブロット膜(ABI)に固定化し,プロテインシーケンサ(Model4476A.ABI)により解析を行った。アミノ酸配列解析およびホモロジー検索を行った結果,N末端側からP-A-M-L-S-S-L-F-N-A-V-L-Rのアミノ配列を解析できた。この配列をホモロジー検索にて解析した結果,種々の動物腫のソマトトロピン(成長ホルモン)と一致する結果が得られた。ホモロジー検索結果においてソマトトロピンの分子量とHPLCのピークフラクション分画中の蛋白分子量が一致していることや臓器由来からもこの蛋白は,ソマトトロピンであると推定される。22kDaのタンパクは,ラット由来ソマトトロピンであり,precursorからsignal sequenceが切断されたものと思われる。この結果から,抗下垂体抗体の1グループは,下垂体ホルモンに対する抗体であり,成長ホルモン(GH)に対する抗体と考えられた。抗下垂体抗体の対応する抗原は,単一なものでなく,疾患および患者症例によって異なることは,WB法で確認されているが,その多くは,GHであると思われた。今後,さらに他の陽性バンドについて検討すべき課題であり,自己免疫性多臓器内分泌障害の発症機構との関わりについて追求する必要がある。抗下垂体抗体(APA)は,自己免疫性多臓器内分泌障害の病態形成のうえで重要な役割を担っていると思われる。我々は多くの症例を検討できるマス・スクリーニングテストとして抗下垂体抗体検出を目的としたELISA/APAを開発し,各種内分泌疾患の血清を用いてその臨床的有用性について検討した。多種内分泌疾患における抗下垂体抗体の検出は,免疫性甲状腺疾患についての成績では約20%にELISA/APA陽性がみられ,橋本病,バセドウ病とも陽性率はあまり変わらないが,橋本病に比べバセドウ病でC.I.値が高い症例がみられた。さらに陽性を示した検体をWB法により検索すると,橋本病11例中4例(36.4%),バゼドウ病21例中6例(28.6%)に陽性バンドがみられ,その多くが22kDaのバンドが反応していた。非臓器特異抗体である抗核抗体とELISA/APAとの相関をみたところ,抗核抗体とELISA/APAがともに陽性を示す症例は橋本病54例中3例(5.6%),バセドウ病106例中2例(1.9%)であり,ともに少数例であった。このことにより,抗下垂体抗体は臓器特異性抗体と考えられ,非臓器特異性抗体である抗核抗体とはオーバーラップしないものと思われる。糖尿病についてのELISA/APAによる検討成績では,IDDM64例中25例(39.1%)と高率に陽性がみられ,そのうちWB法で25例中16例(64.0%)が陽性を示し,22kDaのバンドを認める症例が多くみられた。また,NIDDM38例中2例(5.3%)にも陽性がみられ,WB法で2例中1例(50.0%)に陽性がみられた。
中世都市としての奈良の成立・展開・解体過程の研究

主婦の友社・お茶の水図書館成簣堂文庫所蔵大乗院文書は、所蔵者のご都合により、やむなく筆写を中心とした収集となったが、その分浮いた予算を、京都市山田氏所蔵文書、興福寺所蔵史料、奈良国立文化財所蔵収集史料および公文書館所蔵史料などの調査・収集に充て、所期の目的を追求することができた。紙焼きの形で収集した史料を整理し、読解・分析を行なった結果、1奈良の市街発達と平安末期の領主の土地所有が密接に関連すること、2地子が地主的土地所有に対応すること、3神仏への贈与を名目として新しい都市的課役が懸けられてくること、4「地下の堂」とよばれる各市街付属の集会所が郷民の自治の拠点となったこと、5奈有支配をもくろんだ新興の武士勢力もまたこの「地下の堂」の掌握につとめたこと、6奈良の市民全体を巻き込んで行なわれた共同体的行事(たとえば雨乞い)ばのちの「奈良惣中」成立のバネとなったこと、7春日若宮のおん祭りとあわせて東大寺転害会や祇園会が都市民の祭礼として把握されるべきこと、以上のようないくつかの新知見・見通しを得ることが出来た。かくして中世都市奈良の成立と展開に関してはある程度の枠組みを構想することができたが、その解体および近世的再編については、時間の関係から十分に行なったとはいえない。今回の成果を踏まえて、今後さらに織田・豊臣政権下の奈良の変遷について、掘り下げていくことにしたい。
退化型及び特異型ケーラー・シーゲル系の適切性に関する新展開

退化型,特異型を共に考慮した放物放物型方程式Keller-Segel系(KS)の弱解の一意性について考える.多孔質媒質方程式の弱解については連続性がHoler連続性が最適な正則性であることから,(KS)についてもHolder連続なクラスで一意性を確立することは妥当である.我々は全ての空間次元において,m>max(1/2-1/N,0)のもとでHolder連続な(KS)の弱解について一意性定理を確立した.我々はその証明において,所謂“duality argument"と“vanishing viscosity method"と呼ばれる手法を組み合わせることで退化性に由来する困難さを克服している.研究成果:Keller-Segel方程式系は個体密度と化学物質の濃度という2つの未知関数をもつ連立方程式系であり,強い非線形性のために統一解放の適応が困難な方程式系である.Keller-Segel方程式系は多くのパラメーターを有し,その取り方によって半線形型,退化型,特異型が現れるといった豊富な構造を内在している.特に退化型の場合,主要項の係数に未知関数が含まれるため一様楕円性が保証されない困難さを生ずる.同方程式系自身は,放物-放物型および放物-楕円型に分類されるが,ともに重要な研究対象であり,適切性を論じる際,それぞれの特性に応じた解析が求められる.今年度は,両型の解法で生じる固有の困難さの差異を明らかにしつつ,退化型及び特異型の双方の方程式系に対して,Hoelder連続な関数空間における弱解の一意性を証明し,2論文を投稿した.重要性:偏微分方程式の研究において解の存在,一意性,安定性といった"適切性"の解明は,非線形偏微分方程式に共通する極めて重要な問題意識である.我々の研究はKeller-Segel方程式系に対して,この基本的な問題に真正面から取り組んだものである.可微分性を課さないHoelder連続な関数空間に属する弱解の一意性定理の確立は,重要な未解決問題として残されてきた.解のHoelder性は既知であるため,我々の研究は全ての空間次元に対して,また(適当な初期条件をもつ)全ての弱解に対して,同問題に完全解答を与えたものである.退化型,特異型を共に考慮した放物放物型方程式Keller-Segel系(KS)の弱解の一意性について考える.多孔質媒質方程式の弱解については連続性がHoler連続性が最適な正則性であることから,(KS)についてもHolder連続なクラスで一意性を確立することは妥当である.我々は全ての空間次元において,m>max(1/2-1/N,0)のもとでHolder連続な(KS)の弱解について一意性定理を確立した.我々はその証明において,所謂“duality argument"と“vanishing viscosity method"と呼ばれる手法を組み合わせることで退化性に由来する困難さを克服している.研究成果:生態系のモデルであるKeller-Segel方程式系は個体密度と化学物質の濃度という2つの連立方程式系であり,強い非線形のために統一解法の適応が困難である.本年度には,同方程式系の時間大域解の一意存在定理を証明した.方程式系固有のスケール則や自己相似性に焦点を当てることにより,解の構造を明らかにしているところに特色がある.スケール不変空間で非線形偏微分方程式を扱うことは,解析的な解法の基本である.実際,我々は弱解を対象として,可微分性を仮定しないスケール不変な関数空間で,Keller-Segel方程式系の局所適切性を明らかにした.意義: Keller-Segel系の弱解の一意性に対する新たな指標を与えた.すなわち,弱解に対しもっとも広いと思われるスケール不変関数空間において一意性定理を確立した.更に可解性に対しても同じ関数空間で論じることが出来,少なくとも局所適切性については,最良な定理を得たと言えよう.重要性:偏微分方程式の研究において解の存在一意性,安定性といった"適切性"の解明は,非線形偏微分方程式に共通する極めて重要な問題意識である.我々の研究は,Keller-Segel方程式系に対して,この基本的な問題に真正面から取り組んだものである.関数に可微分性を課さないスケール不変空間に属する弱解の一意存在定理の確立は,1970年以来,未解決問題として幾多の研究者を悩まし続けてきた.我々の研究成果は,少なくとも空間4次元以上の場合に同問題に完全解答を与えたものである.Keller-Segel方程式系の最も重要な空間2次元おける問題については,この研究成果の延長線上にあると期待され,懸案の問題解決まで今一歩のところまで来ている.Keller-Segel方程式系は多くのパラメーターを有し,その取り方によって半線形型,退化型,特異型が現れる豊富な構造を内在している.同方程式系自身は,放物放物型および放物楕円型に分類されるが,ともに重要な研究対象であり,適切性を論じる際,それぞれの特性に応じた解析が求められる.本年度は、放物放物型方程式系と放物楕円型方程式系を共に研究対象とし,全空間の“非線形方程式に支配される流れの場"における半線形型方程式系を取扱い,尺度不変の関数空間において,初期データが小さい場合に時間大域的な軟解を構成することに成功した.我々の手法は,軟解をある時空間の関数空間に値をとる初期データの陰関数として求めることに特徴がある.陰関数定理の帰結として軟解の初期データに対する連続依存性が得られ,それ故,時間大域的存在に加えて解の漸近安定性が従う.関数空間を弱空間にとることを可能とし,初期データが小さな斉次関数である場合に,自己相似解の存在を証明することが出来る.

更に流れの初期攪乱度に独立条件下で,有限時間爆発解の構成に成功した.非線形偏微分方程式論本研究課題では, (1)空間高次元における解の有限伝播性; (2)KS方程式系固有の解の界面の特徴づけ; (3)Aronson-Benilan評価式;(4)解の一意性:弱解が一意的である関数空間の確立.以上を主たる研究目的としている.2013年度には,半線形型KS方程式系に対して成果を挙げることに成功し, 2012年10月九州関数方程式セミナーや2013年1月九州における偏微分方程式研究集会(国際研究集会),更に2013年10月南大阪応用数学セミナー成果発表を行っている.まだ同研究に関する成果は, Journal of Differential Equationsに掲載されている.また2013年度には,半線形型のみならず,退化型,特異型KS方程式系を放物-放物型および放物-楕円型ともに扱い,Hoelder連続な関数空間における弱解の一意性を証明し,2論文を投稿した.同研究成果は2014年春季日本数学会で発表済みである.本研究課題では(1)空間高次元における解の有限伝播性の解明;(2)解の界面の特徴づけ:KS固有の界面を考察;(3)Aronson-Benilan評価式;(4)解の一意性:弱解が一意的である関数空間の確立を主たる研究目的としている.本年度は(4)について研究成果を挙げることに成功し,2012年10月九州関数方程式セミナーと2013年1月九州における偏微分方程式研究集会(国際研究集会)で成果発表を行った.また同結果はJournal of Differential Equationsに掲載されている.(1)から(3)についても研究を遂行中であり,25年度・26年度に成果発表ができる見込みがある.現在,科研費申請課題について,ソウル国立大学のKi-ahm Lee教授と共同研究を行っている.Skypeを利用した定期的な研究打ち合わせに加え,2014年8月には同大学を訪問し,同氏との研究推進をはかる予定である.また,九州大学の学生・教員が参加するセミナーで科研費申請課題の研究テーマについて議論の機会を定期定期に設けている.今後,同セミナー参加メンバーらと共同研究推進をはかっていく予定である.現在、大阪府立大学・川上竜樹講師と本研究課題について共同研究を行っています。毎月同大学を訪問し,研究推進をはかる予定である.またBonn大学のVelazquez教授・関氏・筒井氏との共同研究も並行しているが,5月と9月に同大学を訪問することを予定している.Imperial College LondonのCarrillo教授と進めている課題については,スカイプを利用しての議論とともに,9月に訪問し投稿論文を完成させることを計画している.本年度は,大阪市立大学から九州大学への異動があった.このため,大阪に居住していることを前提とした旅費計画を見直すことを余儀なくされた.また,授業などの学内業務が軽減されたため,外国への出張が可能となった.「研究が促進できる環境が整ったこと」と,「福岡在住の場合は関西を基軸とした出張計画よりも旅費が嵩む」といった事情が重なり,研究費が不足することとなった.
ランタノイド金属イオンの発光を利用した遺伝子発現モニターリングシステムの開発

昨年度の検討に基づいて、リポーター分子となり得るペプチド分子の設計を行った。光増感剤としてはチロシンが有望であることがわかったので、チロシンを配列内に組み込んだモデルペプチドを合成した。その配列としてはひとまず水溶性とランタノイド金属との錯形成能を重視して、EGEGEGTGEGというようなグルタミン酸とグリシンを組み合わせた配列を検討した。このペプチドのランタノイド金属イオン共存下での発光挙動を検討したところ、テルビウムイオン共存下で顕著な発光が確認できた。次に、遺伝子発現のモデルシステムとして、RKI1の発現系を選び、RKI1のC末端に上記のペプチドを繋げたタンパク質を発現させることにした。そのためにまずその発現プラスミドの作成をおこなった。まずRKI1の遺伝子をpET発現ベクターに組み込み、その末端に上記のペプチドをコードするDNA断片を組み込んだ。このプラスミドで大腸菌を形質転換し、発現確認を行ったところ、目的とするタンパクが大量に発現していることがわかった。このタンパクの酵素活性を測定した結果、野生型と同様の活性を保持していることがわかった。また、テルビウムイオンを共存下で発光挙動の確認を行ったところ、テルビウムイオンに特徴的な発光バンドが確認できた。しかしながら、その発光強度はペプチドの場合よりも低下していることがわかった。これは金属イオンがリポーター部位よりもタンパク質の他の部位に結合するためであると考えられた。そこでより金属イオンとの錯形成能が高くしかも発光強度の強いペプチド配列を探すことを目的として、ランダムな配列のDNA断片を作成した。それを発現プラスミドに組み込み大腸菌に形質転換し、多種類のアミノ酸配列をリポーター分子として有するタンパク質を同時に発現させることを試みた。しかし残念ながらリポーター分子として有望な配列を持つタンパクは得られなかった。ランタノイド金属イオンの発光を利用した遺伝子発現モニターリングシステムの構築を目指して、本年度は以下のような検討を行なった。まず、発現確認を行なうモデル系を構築するために、何種類かの遺伝子を市販のベクターDNAに組み込み、タンパク発現ベクターを構築した。モデルとなるタンパク質としては、ピルビン酸カルボキシラーゼ(130kDa)、ビオチンカルボキシラーゼ(50kDa)、グルタミナーゼ(25kDa)等の分子量の異なるいくつかの酵素を選んだ。これらの酵素はすべて酵素活性の測定法が確立されており、リポーター遺伝子導入による活性の影響を調べることが可能である。また、市販のベクター遺伝子としては、pTrc99AやpET等のタンパク質高発現ベクターを利用した。いずれ系についても予想通り、目的のタンパク質を大量に発現させることに成功した。一方で、リポーター分子として機能するアミノ酸とランタノイド金属イオンの発光挙動についても検討を行なった。アミノ酸については光増感剤として機能することが期待される芳香族系のアミノ酸について注目し、ランタノイド金属イオンについてはこれまで発光が確認されているテルビウムイオン、ユウロピウムイオン、サマリウムイオンに注目した。その結果、金属イオンに関してはテルビウムイオイオンについて紫外部領域(250300nm)の光励起に基づき、顕著な発光が確認できた。また、アミノ酸については、検討したものの中ではチロシン、フェニルアラニン、トリプトファンについて発光が確認できた。チロシンに関しては溶液のpHに依存して蛍光挙動が大きく変化することがわかった。
シクロオキシゲナーゼ2阻害剤による肺癌の増殖抑制及び化学予防に関する研究

肺腺癌にcyclooxygenase-2(COX-2)の過剰発現を高頻度に認め、COX-2の過剰発現と浸潤・リンパ節転移との関連、肺腺癌I期症例の予後との関連性について報告した。これらの知見は、従来の化学療法剤の作用点と異なり、正常細胞に比べて癌細胞で過剰発現しているCOX-2を分子標的とするCOX-2阻害剤を用いた新しい肺癌治療法の可能性を示唆しており、臨床への導入を目的として検討した。その結果、1)臨床的到達可能濃度域のCOX-2阻害剤によりCOX-2を発現している肺癌細胞に選択性を持った増殖抑制、アポプトーシスが観察された。またこの系においてはアポプトーシスの機序としてwild-type p53の関与はなく、bcl-2、baxのレベルに変化は認められなかった。2)COX-2阻害剤と化学療法剤との併用効果について、肺癌の化学療法に期待されているアムルビシン、イリノテカン、タキソテール、シスプラチン、エトポシドとCOX-2阻害剤との併用により5剤とも併用増強効果が観察された。イソボログラムを用いた解析ではアムルビシン、イリノテカンで相乗効果が観察され、それぞれ最大60%、77%IC_<50>が低下した。一方COX-2を発現していない正常細胞由来細胞株BEAS2B、HPL1Dでは併用増強効果は見られず肺癌細胞に選択性を持った効果増強が観察された。3)限局型肺癌に対する有力な治療手段である放射線とCOX-2阻害剤との併用においても相加的ではあるが効果増強が認められた。これらの新知見は、化学療法剤あるいは放射線療法に伴う副作用と基本的に重複せず、かつ元来副作用が軽微なCOX-2阻害剤を併用することにより、より高い効果をより少ない副作用で得られる可能性を示している。急増が予想される予備力の少ない高齢者肺癌患者への適応も含めCOX-2をターゲットとした治療法の臨床への幅広い応用が示唆された。肺癌においてプロスタグランジン生合成を司るcyclooxygenase2(COX-2)の過剰発現が、肺癌、特に肺腺癌の70%に検出されること、しばしば浸潤部位やリンパ節転移巣に強く発現されていること等を見出した。これらの知見を背景に、従来の化学療法剤の作用点とは異なる、このCOX-2を分子標的とする新しい治療法の導入について検討するため、本年度は、肺腺癌におけるCOX-2発現の臨床的意義の検討とともに、COX-2特異的阻害剤による肺癌の増殖抑制効果について検討した。愛知がんセンターで1986年1月より1990年12月に連続的に切除された130例の肺腺癌治癒切除術施行例を対象にCOX-2発現の予後因子としての有用性について、抗COX-2ポリクローナル抗体を用い、免疫組織染色を施行し詳細な検討を行った。その結果COX-2陽性症例は130例中93例、72%で認められ、陰性症例は37例、28%で認められた。COX-2発現と年令、性、病期、喫煙歴との間に関連性は認められなかった。全症例を対象にした生存曲線の解析では、COX-2陽性群で予後不良な傾向が見られたが、統計学的に有意差は見られなかった。

しかし病期I期症例81例を対象にした解析では、COX-2陽性群で統計学的に有意に生存期間の短縮が認められ、COX-2の高発現は病期I期症例における予後因子として有用である可能性が示された。COX-2特異的阻害剤による肺癌の増殖抑制効果についての検討では、COX-2を種々の程度発現している肺癌細胞株、正常気管支上皮細胞株、正常肺胞上皮細胞株を用いMTT assayにより検討した。臨床的到達可能濃度域のCOX-2阻害剤により、選択性を持った増殖抑制とアポプトーシスの誘導がCOX-2発現株で得られた。現在、化学療法剤との併用効果についての検討をin vitro、in vivoにおいて施行中であり、副作用の軽微なCOX-2特異的阻害剤の臨床導入へ向け検討を続けている。肺腺癌にcyclooxygenase-2(COX-2)の過剰発現を高頻度に認め、COX-2の過剰発現と浸潤・リンパ節転移との関連、肺腺癌I期症例の予後との関連性について報告した。これらの知見は、従来の化学療法剤の作用点と異なり、正常細胞に比べて癌細胞で過剰発現しているCOX-2を分子標的とするCOX-2阻害剤を用いた新しい肺癌治療法の可能性を示唆しており、臨床への導入を目的として検討した。本年度の検討では、1)臨床的到達可能濃度域のCOX-2阻害剤によりCOX-2を発現している肺癌細胞に選択性を持った増殖抑制、アポプトーシスが観察された。またこの系においてはアポプトーシスの機序としてwild-type p53の関与はなく、bcl-2、baxのレベルに変化は認められなかった。2)COX-2阻害剤と化学療法剤との併用効果について、肺癌の化学療法に期待されているアムルビシン、イリノテカン、タキソテール、シスプラチン、エトポシドとCOX-2阻害剤との併用により5剤とも併用増強効果が観察された。イソボログラムを用いた解析ではamrubicin、イリノテカンで相乗効果が観察され、それぞれ最大60%、77%IC_<50>が低下した。一方COX-2を発現していない正常細胞由来細胞株BEAS2B、HPL1Dでは併用増強効果は見られず肺癌細胞に選択性を持った効果増強が観察された。3)限局型肺癌に対する有力な治療手段である放射線とCOX-2阻害剤との併用においても相加的ではあるが効果増強が認められた。これらの新知見は、化学療法剤あるいは放射線療法に伴う副作用と基本的に重複せず、かつ元来副作用が軽微なCOX-2阻害剤を併用することにより、より高い効果をより少ない副作用で得られる可能性を示している。急増が予想される予備力の少ない高齢者肺癌患者への適応も含めCOX-2をターゲットとした治療法の臨床への幅広い応用が示唆された。