hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
輝度生成メカニズムの光学的解析に基づく単眼カメラからの3次元形状獲得

(1)影と鏡面反射成分の存在下での物体形状獲得アルゴリズムの考案・実装昨年度までに、対象物体の光源との相対的な運動により表面に輝度変化が生じることを利用した形状獲得を行ってきた。特にGeotensity拘束に基づき、鏡面反射成分が含まれる状況への拡張を提案してきた。今年度は、更に影を含む状況への対応を検討した。具体的には奥行き探索を繰り返す枠組みにおいて、画素間で対応付けられた物体表面の輝度のセットから法線ベクトルを複数通りに計算し、その分散値から鏡面反射や影による外れ値の有無を判別する手法を考案した.鏡面反射などの影響を受けにくくすることで復元形状の精度が向上した。また同手法の環境光に対する有効性も確認した。(2)一般光源環境の推定初年度に、形状獲得に有効な情報源として光源環境の推定を陽に行う可能性を検討し、参照物体として中空の立方体を用いたセルフシャドウの解析に基づく手法を提案した。今年度は、この比較的シンプルなシステムによって、安定した光源推定が実際に可能となることを、環境光や近接光を含む環境下で撮影された実画像を用いて確認した。(3)物体形状獲得アルゴリズムにおける特徴点の対応付け本研究では対象の運動パラメタを正確に計算することが必要であるが、この手掛かりとなる画像間での特徴点のマッチングを、陰影変化に拘わらず行うことは重要な課題であった。昨年度に続きこの問題に取り組み、特に特徴点周辺の輝度パターンを局所的な画像基底で表すことで数理的に正しい対応付けの行える表現形式を導入した。原理的に、様々に変化する見え方をそれら基底の線形結合で近似できる手法であり、その有効性を実画像で確認した。初年度にあたる平成16年度に得られた主な研究実績は以下の通りである。(1)鏡面反射の存在下での3次元形状獲得アルゴリズムの考案・実装対象表面の輝度変化を手がかりとする3次元形状獲得の枠組みにおいて、対象の表面反射モデルの一般化(^*)を図り、従来は困難とされていた鏡面反射成分への対応を試みた。完全拡散反射表面(Lambertian表面)の仮定が成り立つ対象に関しては、4枚の入力画像の輝度間に一定の結合係数をした線形な関係が存在することを既に示してきたが、人物顔などを考慮する場合、対象表面には鏡面反射による非線形成分が含まれることが多い。このため、まず入力画像を5枚以上に増加させ、その中から鏡面反射成分の影響を強く受けている入力画像を対象表面の部分ごとに自動的に決定し、線形関係の保たれる画像を選択的に用いるアルゴリズムを開発した。非線形の成分を排除することにより鏡面反射の影響が大幅に軽減できることを実験で確認した。(2)光源環境の推定形状獲得に有効な情報源として光源環境の推定を陽に行う技術を検討し、セルフシャドウの解析に基づく手法を提案した。簡素なシステムでの実現を念頭に、特に参照物体として中空の立方体を用いることで、いかなる方向の光源に対してもセルフシャドウが生じる(自身の影が内壁に投影される)という性質により安定した推定が可能となることをシミュレーションにより確認した。(^*)光源環境の一般化に先立って計画を前倒しで取り組んだものである。平成17年度に得られた主な研究実績は以下の通りである。(1)3次元形状獲得アルゴリズムにおける運動パラメタ計算の高精度化本研究では主として単一固定カメラによる時系列の画像入力を前提に、対象の光源との相対的な運動により表面に物理的な輝度変化が生じることを利用した形状獲得を行っており、対象の運動パラメタを正確に計算することが重要である。この運動パラメタは、特徴点の対応付けを手がかりとして計算するが、画像間での陰影変化に拘わらず対応点の座標を正確に求めることは残された課題であった。この問題に対し、本年度は、局所的な位相情報を用いた対応付け手法を提案した。局所的な位相情報は、画像とGaborフィルタとの畳込みによって得ることができる。特に複数のフィルタの出力を選択的に利用することにより、位相情報が不安定になる状況を回避しながら、計算された局所位相に対して位相シフトと空間シフトの関係を用いて対応付けを試みた。特徴点の近傍に適当な形状モデルを定め、一定の条件下での安定性を理論的に確認した。また、実際に陰影変化を伴う実画像系列を対象として、特徴点の対応付けと運動パラメタがより正確に求められることを確認した。(2)入力画像の線形化-鏡面反射成分の除去前年度に、5枚以上の入力画像中で鏡面反射成分の影響を強く受けている入力画像を対象表面の部分ごとに自動的に決定するアルゴリズムを開発したが、この拡張として、各対応画素の並べ替えによる照明変動基底の生成において、鏡面反射成分をLambertian成分の線形結合との残差として除去する手法を提案し、実画像における有効性を確認した。

(2)一般光源環境の推定初年度に、形状獲得に有効な情報源として光源環境の推定を陽に行う可能性を検討し、参照物体として中空の立方体を用いたセルフシャドウの解析に基づく手法を提案した。今年度は、この比較的シンプルなシステムによって、安定した光源推定が実際に可能となることを、環境光や近接光を含む環境下で撮影された実画像を用いて確認した。(3)物体形状獲得アルゴリズムにおける特徴点の対応付け本研究では対象の運動パラメタを正確に計算することが必要であるが、この手掛かりとなる画像間での特徴点のマッチングを、陰影変化に拘わらず行うことは重要な課題であった。昨年度に続きこの問題に取り組み、特に特徴点周辺の輝度パターンを局所的な画像基底で表すことで数理的に正しい対応付けの行える表現形式を導入した。原理的に、様々に変化する見え方をそれら基底の線形結合で近似できる手法であり、その有効性を実画像で確認した。
ニワトリ脊髄acessory lobe内のニューロンにおける機能的検討

オンセル条件下でGABA_A受容体アンタゴニストであるbicuculline(50pM)とGABA_B受容体アンタゴニストであるCGP35348(100μM)を鶏Accessory Lobeのニューロン(以下ALニューロン)に作用させ、自発性活動電位を抑制するGABAの効果がどのように変化するのかを観察した。GABAの抑制作用は、bicucullineにより阻害され、CGP35348では阻害されなかった。更に、ホールセル条件下でALニューロンにGABAを適用したところGABA誘発性電流が観察された。GABA_A受容体アゴニストであるmscimol(100pM)適用時にも同様の電流が見られたが、GABA_B受容体アゴニストであるSKF97541(100μM)適用時には見られなかった。またGABA誘発性電流はbicucullineにより大きく阻害されたが、CGP35348ではほとんど阻害されなかった。このことからGABAの抑制効果は主にGABA_A受容体を介したGABA誘発性電流により引き起こされていることが示唆された。GABA誘発性電流は負の保持電位の増大に伴って大きくなり、ランプパルスを使って求めた反転電位は、計算上のCl^-の反転電位(-6.1mV)と近い値である-1.3±3.0mV(n=6)であった。このことからGABA誘発性電流は主にCl^-によって構成されていることが示唆された。更にグラミシジン穿孔パッチクランプ法を用いてALニューロンにおけるGABA誘発性電流の反転電位を求めたところ約-60mVであった。この値から生理的な細胞内Cl^-濃度は約16酬であることが明らかになった。この濃度は哺乳類の成熟ニューロンと同程度であり、生理的条件下ではGABAは過分極性の作用を持つと考えられた。次に細胞内カルシウム濃度測定実験でALニューロン内に存在が示されているムスカリン型ACh受容体が、活動電位発生機構に対して作用を持つのかを検討した。オンセル条件下でglutamate誘発性活動電位を示すALニューロンにACh(100pM)を、ホールセル条件下でglutamateまたはGABA誘発性電流を示すALニューロンにAChを適用した。いずれの場合もALニューロンに電気的変化が見られなかったことから、AChは活動電位発生機構に影響を与えないと考えられた。脊髄には上位中枢や末梢からのフィードバックを必要としない運動リズムを発生する神経回路、Central Pattern Generators(CPGs)が存在している。脊髄腰膨大のCPGs構成ニューロン(CPGニューロン)は両側の運動ニューロンに投射しており、脊髄動物が左右の協調した動き(歩行など)を行う際に重要な役割を果たしていると考えられている。Marginal Nucleus(MN)ニューロンはこのCPGニューロンと同様、両側の運動ニューロンに投射していることが形態学的に示されおり、MNニューロンもまた鳥類の歩行に深く関与しているのではないかと推測されている。そこでCPGニューロンとMNニューロンの比較検討のための実験を開始したところ、MNニューロンに機械刺激誘発性または自発性スパイク活動と、代表的な興奮性神経伝達物質であるグルタミン酸によるスパイク活動が存在することが明らかになった。このスパイク活動は電位依存性Na^+チャネルブロッカーと代表的な抑制性神経伝達物質であるGABAによって消失した。グルタミン酸誘発性スパイク活動はイオン向性グルタミン酸受容体ブロッカーによって消失しなかったこと、顕著なグルタミン酸誘発性電流が観察されなかったことから代謝向性グルタミン酸受容体による可能性が考えられた。また、GABA_A受容体アゴニストをMNニューロンに作用させたところ各スパイク活動は消失または減弱したが、GABA_B受容体アゴニストではスパイク活動の消失はほとんど見られなかった。このことから、GABAのスパイク抑制作用は主にGABA_A受容体を介して行われていると考えられた。これらの性質は他のCPGニューロンで報告されている細胞生理学的性質と一致していた。今回の結果はMNニューロンがCPGニューロンとしての機能を有する可能性を示唆するものであり、新しいCPGsの発見が期待された。鶏Accessory Lobeのニューロン(以下ALニューロン)におけるグルタミン酸誘発性活動電位が、どのタイプのグルタミン酸受容体を介して引き起こされているのかを検討した。グルタミン酸誘発性活動電位と代謝向性グルタミン酸受容体との関連を検討するため、グループI代謝向性グルタミン酸受容体アゴニストであるDHPG(100μM)をオンセルモードでグルタミン酸誘発性活動電位を示すALニューロンに作用させた。しかしDHPGは活動電位を誘発しなかった。高濃度のNMDA型グルタミン酸受容体アンタゴニストのMK801(100μM)とnon-NMDA型グルタミン酸受容体アンタゴニストのCNQX(100μM)をグルタミン酸誘発性活動電位を示すALニューロンに作用させたところ、CNQXはグルタミン酸(100μM)による活動電位の誘発を抑制し、頻度を減少させた。しかし、MK801は活動電位に影響を与えなかった。またホールセルモードの電位固定下でALニューロンにグルタミン酸を作用させたところ、内向き電流が観察された。この内向き電流もまたCNQXによって抑制されMK801によっては抑制されなかった。更にNMDA型グルタミン酸受容体アゴニストのNMDA(100μM)とnon-NMDA型グルタミン酸受容体のうちAMPA

型受容体アゴニストのAMPA(100μM)、カイニン酸型受容体アゴニストのカイニン酸(100μM)を作用させたところ、カイニン酸のみがグルタミン酸と同様にオンセルモードで活動電位を、ホールセルモードで内向き電流を発生させた。このことから、グルタミン酸は主にカイニン酸型グルタミン酸受容体を介して活動電位を引き起こしていることが示唆された。以上の成績から、ALニューロンにはグルタミン酸またはグルタミン酸様物質を介した興奮性調節機構が存在することが細胞生理学的に示された。これはAL内でグルタミン酸またはグルタミン酸様物質が感覚情報の修飾を行っている可能性を示唆するものである。オンセル条件下でGABA_A受容体アンタゴニストであるbicuculline(50pM)とGABA_B受容体アンタゴニストであるCGP35348(100μM)を鶏Accessory Lobeのニューロン(以下ALニューロン)に作用させ、自発性活動電位を抑制するGABAの効果がどのように変化するのかを観察した。GABAの抑制作用は、bicucullineにより阻害され、CGP35348では阻害されなかった。更に、ホールセル条件下でALニューロンにGABAを適用したところGABA誘発性電流が観察された。GABA_A受容体アゴニストであるmscimol(100pM)適用時にも同様の電流が見られたが、GABA_B受容体アゴニストであるSKF97541(100μM)適用時には見られなかった。またGABA誘発性電流はbicucullineにより大きく阻害されたが、CGP35348ではほとんど阻害されなかった。このことからGABAの抑制効果は主にGABA_A受容体を介したGABA誘発性電流により引き起こされていることが示唆された。GABA誘発性電流は負の保持電位の増大に伴って大きくなり、ランプパルスを使って求めた反転電位は、計算上のCl^-の反転電位(-6.1mV)と近い値である-1.3±3.0mV(n=6)であった。このことからGABA誘発性電流は主にCl^-によって構成されていることが示唆された。更にグラミシジン穿孔パッチクランプ法を用いてALニューロンにおけるGABA誘発性電流の反転電位を求めたところ約-60mVであった。この値から生理的な細胞内Cl^-濃度は約16酬であることが明らかになった。この濃度は哺乳類の成熟ニューロンと同程度であり、生理的条件下ではGABAは過分極性の作用を持つと考えられた。次に細胞内カルシウム濃度測定実験でALニューロン内に存在が示されているムスカリン型ACh受容体が、活動電位発生機構に対して作用を持つのかを検討した。オンセル条件下でglutamate誘発性活動電位を示すALニューロンにACh(100pM)を、ホールセル条件下でglutamateまたはGABA誘発性電流を示すALニューロンにAChを適用した。いずれの場合もALニューロンに電気的変化が見られなかったことから、AChは活動電位発生機構に影響を与えないと考えられた。
高荷重速度下での強化繊維複合材料の変形と破壊

この度の科学研究費用補助金により,新たに高速引張試験機(島津Lab-5u)を得て,広範囲の荷重速度にわたって精度良く実験が可能となり,高荷重速度下でのFRPの変形と破壊を調査できた.筆者らは平織ガラスクロス/エポキシ材を用いて破壊に及ぼすひずみ速度の影響を調査して,高ひずみ速度ではき裂先端に発生する損傷領域が大きく広がり,これがき裂先端の応力集中を緩和することを実験的にもモデルシミュレーション解析からも見出している.まず,ガラス/エポキシの擬似一方向材, 0°/90°材,平織りクロス材それぞれよりなる中央き裂試験片を用いて,ひずみ速度を10^<-4>1〔1/S〕と変化させて引張試験を行い,構成の相違による変形および破壊様相を調査した.擬似90°材はひずみ速度の影響がほとんど現われないが, 0°/90°材および平織クロス材は共にひずみ速度の影響を示した.特にその影響は後者より前者が激しい.この理由は平滑材の各種方向の単軸引張試験結果からのモデルシミュレーション解析により予定できることを示した.次に,それぞれ平織クロス強化材よりなるCFRP, KFRP,およびC/KハイブリッドFRPの四点曲げ試験を行い,ひずみ速度の影響を調査した.CFRPの変形はひずみ速度の影響は余りうけず負荷に対して線形であるが, KFRPのそれはひずみ速度の影響をうけて非線形である.これより単一複合材料の構成方程式を作り, C/Kハイブリッド材の変形を計算した結果と実験値は良い一致があったが,破壊についてはハイブリッド効果が認められた.曲げ破壊じん性評価については残された今後の問題で,引き続いて研究遂行中である.この度の科学研究費用補助金により,新たに高速引張試験機(島津Lab-5u)を得て,広範囲の荷重速度にわたって精度良く実験が可能となり,高荷重速度下でのFRPの変形と破壊を調査できた.筆者らは平織ガラスクロス/エポキシ材を用いて破壊に及ぼすひずみ速度の影響を調査して,高ひずみ速度ではき裂先端に発生する損傷領域が大きく広がり,これがき裂先端の応力集中を緩和することを実験的にもモデルシミュレーション解析からも見出している.まず,ガラス/エポキシの擬似一方向材, 0°/90°材,平織りクロス材それぞれよりなる中央き裂試験片を用いて,ひずみ速度を10^<-4>1〔1/S〕と変化させて引張試験を行い,構成の相違による変形および破壊様相を調査した.擬似90°材はひずみ速度の影響がほとんど現われないが, 0°/90°材および平織クロス材は共にひずみ速度の影響を示した.特にその影響は後者より前者が激しい.この理由は平滑材の各種方向の単軸引張試験結果からのモデルシミュレーション解析により予定できることを示した.次に,それぞれ平織クロス強化材よりなるCFRP, KFRP,およびC/KハイブリッドFRPの四点曲げ試験を行い,ひずみ速度の影響を調査した.CFRPの変形はひずみ速度の影響は余りうけず負荷に対して線形であるが, KFRPのそれはひずみ速度の影響をうけて非線形である.これより単一複合材料の構成方程式を作り, C/Kハイブリッド材の変形を計算した結果と実験値は良い一致があったが,破壊についてはハイブリッド効果が認められた.曲げ破壊じん性評価については残された今後の問題で,引き続いて研究遂行中である.
イヌの肺における浮遊粒子状物質(SPM)の蓄積:SPMによる生体への影響

大気汚染物質の一種の浮遊粒子状物質(Suspended particulate matter、以下SPM)には、ディーゼル排気粒子、鉄やカドミウムなどの金属元素、黄砂などが含まれる。SPMのうちでも、特に100ナノメートル以下の超微細粒子(ナノ粒子)は、空気血液関門Air-Blood-Barrierを突破し、血液循環系を介し、脳、免疫系、胎児を含めた生体組織全体へ移行することが示されている(ヒト、実験動物モデル)。しかし、その詳細(侵入機序、生体への影響、影響の発生機序)は不明なまま残されている。本研究の目的は、自然例および実験例を用いてSPMの生体への影響を詳細に解析することである。自然例のイヌ(平成17年度)および実験例のマウス(平成18年度)の呼吸器および全身諸臓器・系の病理学的・生化学的解析を実施し、SPMのうち特にナノ粒子(カーボンブラック、シリカ、黄砂)のAir-Blood-Barrier突破機序、生体への影響、影響の発生機序を解明した。最終年度(平成19年度)は、特に、疾患モデル(エンドトキシン前処置マウス)を用い、疾患罹患状態(風邪などの気道炎)にある動物個体へのSPMの影響を解析するため、リポポリサッカライドLPS曝露による疾患状態の肺(気道炎症モデル)におけるカーボンブラックナノ粒子の肺胞壁通過機序を電顕的に解析した。この結果、以下の成果が得られた。1.イヌの呼吸器系、特に肺胞壁および肺リンパ節にナノ粒子を含むSPMが年齢とともに蓄積し肺組織の線維化や気腫などの病理学的変化との関連性が示唆された。2.黄砂粒子およびシリカ粒子による肺組織傷害像、傷害へのアポトーシスの関与が示された。3.疾患状態(急性気道炎症)では、肺胞壁の傷害に伴い健康状態に比べナノ粒子が通過しやすい状態であることが示された。自然例および実験例を用いて浮遊粒子状物質(Suspended particulate matter、以下SPM)の生体への影響を詳細に解析する計画のうち、本年度は、自然例のイヌの呼吸器の病理学的・生化学的解析を実施し、SPMの生体への影響、影響の発生機序を検討した。また、マウスを用いた動物実験も実施した(黄砂粒子曝露実験)。1.イヌの肺の解析:老齢犬11症例(7.620歳齢)全ての症例の肺において気腫性変化、線維化、気管支軟骨の石灰化、および黒色粒子(浮遊粒子状物質)の沈着が認められた。また、これらの形態学的変化は肺葉16箇所全てに観察された。線維化巣では著明なコラーゲンの増生、基底膜の断片化およびエラスチン陽性所見の減少が認められた。組織学的に正常様の部位でも、電顕検索により、コラーゲン線維の増加および基底膜の肥厚が認められた。また、若齢犬と比較して老齢犬の肺において細胞外基質分解酵素(MMP-2、MMP-9)の陽性所見の増強が認められた。2.黄砂粒子曝露実験ICRマウス(10週齢、雌)に生理食塩水に懸濁した黄砂粒子(中国砂漠系標準試料CJ-1)50,200,800,3000μg(オートクレーブ処理)を気管内投与し、2時間後および24時間後に安楽殺を行なった。その結果、(1)黄砂投与2時間後にBALFの総タンパク濃度の上昇が認められた。黄砂投与24時間後にBALF総細胞に対する好中球および死細胞の割合の増加が認められた。

(2)黄砂粒子による肺組織の破壊が見られ、粒子周囲の気管支上皮細胞および肺胞上皮細胞は変性していた。肺胞腔および肺胞壁において肺胞マクロファージおよび好中球を主体とした炎症性細胞の濔慢性浸潤が見られた。炎症の程度は2時間後より24時間後の方が強かった。(3)電子顕微鏡学的検索:黄砂粒子の付着が見られたI型肺胞上皮細胞の変性性変化が認められた。毒性の認められていないカーボン粒子(14nm)が肺胞上皮細胞の間隙を利用して肺胞壁の空気血液関門を突破する微細構造が確認された。その際、血管内皮細胞の飲み込み小胞を介した粒子の移動を示唆する重要所見も認められた。また、シリカ曝露実験では、異なるサイズのシリカ粒子のうち、より小さいサイズの粒子ほど肺毒性が強く、肺胞上皮細胞のアポトーシスを引き起こすことが確認された。直径14nmおよび230nmのコロイド状シリカ粒子3mgをマウスの気管内に投与した。ナノサイズの粒子曝露個体では、肺の出血性変化が投与30分後から見られた。12時間から24時間の間では、ナノ粒子曝露群においては、気管支粘膜上皮の顕著な壊死性変化および好中球浸潤像が見られた。細胞外基質成分であるラミニンの免疫染色陽性像の肺胞壁での減弱像もナノ粒子曝露群において認められた。電顕レベルでは、I型肺胞上皮細胞の変性・剥離および肺胞壁の基底膜の変性がナノ粒子曝露群で頻繁に見られた。以上の結果から、超微細粒子のほうが粗大粒子よりも毒性が強いことが示された。より少ない投与量の超微細コロイド状シリカ粒子を用いた亜急性毒性試験を実施した。0.3,3,10,30,100μgの直径14nmのシリカ粒子をマウスの気管内に投与し、1日後から30日後までの期間内の変化(体重、気管肺胞洗浄液成分、病理形態像)を解析した。その結果、30μgの粒子は、一過性の急性炎症像を引き起こすこと、気管肺胞洗浄液の炎症性変化は病理形態像と一致すること、アポトーシス像が肺実質で認められること、活性酸素種による傷害の指標としての8-OHdG陽性所見が肺胞上皮細胞およびマクロファージに認められることが示された。以上の結果から、比較的少ない量のコロイド状シリカ粒子の肺毒性の機序に、酸化傷害およびアポトーシスが関与することが示唆された。大気汚染物質の一種の浮遊粒子状物質(Suspended particulate matter、以下SPM)には、ディーゼル排気粒子、鉄やカドミウムなどの金属元素、黄砂などが含まれる。SPMのうちでも、特に100ナノメートル以下の超微細粒子(ナノ粒子)は、空気血液関門Air-Blood-Barrierを突破し、血液循環系を介し、脳、免疫系、胎児を含めた生体組織全体へ移行することが示されている(ヒト、実験動物モデル)。しかし、その詳細(侵入機序、生体への影響、影響の発生機序)は不明なまま残されている。本年度は、自然例および実験例を用いてSPMの生体への影響を詳細に解析する計画のうち、実験例のマウスの呼吸器および全身諸臓器・系の病理学的・生化学的解析を実施し、SPMのうち特にナノ粒子(カーボンブラック)のAir-Blood-Barrier突破機序、生体への影響、影響の発生機序を解明した。特に、疾患モデル(エンドトキシン前処置マウス)を用い、疾患罹患状態(風邪などの気道炎)にある動物個体へのSPMの影響を解析するため、リポポリサッカライドLPS曝露による疾患状態の肺(気道炎症モデル)におけるカーボンブラックナノ粒子の肺胞壁通過機序を電顕的に解析した。その結果、疾患状態(急性気道炎症)では、肺胞壁の傷害に伴い健康状態に比べナノ粒子が通過しやすい状態であることが示された。
超原子として見た金属クラスターの化学反応性に関する研究

本研究では、貨幣金属クラスターの「超原子」としての電子構造に着目することで新たな化学反応を開拓していくことを目指し、以下の成果を得た。(1)クラスターを調べていく上での基礎となる金原子(Au)を取り上げ、固体ネオン中でのヨウ化メチル(CH3I)との反応を調べた。赤外分光によって新規化学種[(CH3)2-Au-I2]を同定し、この化学種に可視光を照射することでC-Cホモカップリングが誘起されてエタン(C2H6)が生成することを見出した。(2)金クラスター負イオン(Aun(-)、n = 2-4)とCH3Iの気相反応を調べた。新規生成物AunI(-)の構造を負イオン光電子分光によって明らかにした。質量分析と擬1次反応速度解析に基づき、アルカリ金属に類似の開殻電子配置を持つAu2(-)が他のサイズと比べて顕著に高い反応性を示すことを見出した。その際、CH3IのI側から攻撃してI原子を引き抜くという実際のアルカリ金属と同様の機構で反応が進行することを、量子化学計算によって明らかにした。(3)さらに大きなサイズの金クラスターの気相反応を調べるためにクラスター生成法の改良を行った。具体的に、湿式還元合成された金クラスターを前駆体として気相クラスターを生成するためのマトリックス支援レーザー脱離イオン化装置の立ち上げを行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度までに、超原子軌道1Sに2個の電子が収容された閉殻電子配置を持つ金原子負イオン(Au(-))に着目し、ヨウ化メチル(CH3I)に対する求核的な酸化的付加反応によってC-I結合を活性化して[CH3-Au-I](-)を生成することを見出してきた(J. Phys. Chem. A 2016, 120, 957.)。本年度は、開殻電子構造を持つ中性金原子(Au)とCH3Iの反応を調べた。固体ネオンマトリックス中にこれらの化学種を孤立させて反応を促し、フーリエ変換赤外分光によって生成物の同定を行った。酸化的付加体[CH3-Au-I]に加えて、2分子のCH3IがAuに解離吸着した新規生成物[(CH3)2-Au-I2]を検出・同定した。Global reaction route mapping反応経路探索計算に基づき、これらの形成には、試料生成中のレーザー蒸発過程で生成した励起状態のAuが関与しているものと結論した。また、[(CH3)2-Au-I2]に可視光(波長> 400 nm)を照射することで、エタン(C2H6)の還元的脱離が進行することが明らかとなった。すなわち、Au原子上で、光照射によってCH3Iのホモカップリングが誘起されることを見出した。これらの結果は、J. Phys. Chem. A誌にて報告済みである。現在は、開殻超原子である金2量体負イオン(Au2(-))を対象に、CH3Iとの反応性を調べている。閉殻超原子であるAu(-)とは異なる反応性を示す結果が示唆されており、今後より詳細な検討を進めていく予定である。中国のグループと共同研究を進める機会に恵まれ、当初は計画していなかった中性種の反応性を調べることに成功した。特に、昨年までの質量分析に基づく実験手法では検出が困難であった中性生成物を同定することによって、金原子がヨウ化メチルのホモカップリングを促進することを明らかにし、金原子自体が新たな触媒としてのポテンシャルを有することを見出した。この共同研究は、今年度に進めたものであるが、すでにJ. Phys. Chem. A誌にて成果を報告している。以上のことから、当初の計画以上に進展していると評価した。今後さらに超原子の化学を発展させていくためには、現有装置で生成可能な貨幣金属クラスターのサイズ領域を拡げることが不可欠である。

そのために、装置の改良や条件の最適化、新たな生成法の検討に取り組む。その後、様々なサイズのクラスターに対して、小分子との反応性調査を進めていく予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
魚介類の真菌病に関する基礎的研究

シマアジ稚魚に発見された全身性真菌病罹病魚の外観的特徴は体表の黒斑と潰瘍であった。体表患部および内臓諸臓器の直接鏡検にて淡褐色の有隔性菌糸と分節型分生子が見出された。患部から不完全菌類に分類されるScytalidiumsp.とOchroconishumicolaの2種類が分離されたが,自然発症魚および人為感染魚の病理組織学的所見から,へい死原因および病害性には前者の菌がより重要な役割をはたしていたと考えられた。シマアジから分離された両菌種の菌体外産物と菌体をキンギョに接種し,それらが魚体に与える影響を病理組織学的に検討した結果,死菌でも肉芽腫を形成することが判明した。また内芽腫の周囲にはリンパ球が浸潤していたことから,細胞性免疫が関与している可能性も示唆された。菌体外産物接種群ではともに筋線維の広範囲にわたる融解性の壊死と好中球,単核球などの一過性の出現を特徴としていた。その後,壊死した筋線維は再生筋線維により修復された。このことから両菌種の菌体外産物中には筋肉を分解する酵素が存在すると思われ,これらが感染に重要な役割を担っているものと考えられた。Scytalidium sp.のK2株について発育至適温度を求めた結果,菌は肉眼的に10°Cから32°Cの範囲で発育を示し,特に,22°Cから28°Cの範囲で良好な発育を示した。比色の結果では,24°Cが最適温であると判断された。いっぽう,8°C以下および35°C以上の温度では菌は死減した。これらのことから,たとえ,感染魚を生食したとしてもヒトの体内で本菌が繁殖する恐れはないと判断された。K2株に対する各種薬剤の最小発育阻止濃度(MIC:μg/ml)を求めた結果,MIC値はホルマリンが315625μg/ml,ポリフェノール,カテキンおよびシクロヘキシミドが1,000μg/ml以上,グリセオフルビンが100μg/ml以上,マラカイトグリーンが1.563.13μg/mlであった。この結果からすると,本症の治療は困難であろうと推察された。シマアジの全身性真菌病の原因菌としてScytalidium SP.が分離された。病魚の外観的特徴は体表の黒斑と潰瘍で,特に背鰭基部,吻部,肛門において顕著であった。内臓病変は肉眼的には観察できなかった。体表患部および内臓諸臓器の直接鏡検にて淡褐色の有隔生菌系と分節型分生子が見出させた。体表患部から菌の培養を試みた結果,上述の菌およびOchrocomis humicolaが分離された。分離菌のシマアジ稚魚への接種試験において,両菌ともに全身性真菌病の原因菌であると判定されたが,病原性および病理組織学的所見から,Scytalidium SP.が主たる原因菌であると判断された。すなわち,病理組織学的にO.humicolaは一部の個体の体表から浅部躯幹筋組織にかけてみられ,他臓器には波及していなかった。

一方,Scytalidium SP.の菌系は体表から筋肉深部にかけて発育し,組織を貫通して腎臓内に伸長していた。さらに血行性に心臓,鰔,脾臓にもみられ,患部は組織壊死を示した。菌の感染部位は体表で,組織貫通および血行により他臓器に伸長すると考えられた。シマアジから分離された両菌種の菌体外産物と菌体をギンギョに接種し,それらが与える影響を病理組織学的に検討した。菌体接種群では来菌体はともに好中球による貧食を受けたが,筋線維の壊死が見られた。その後単核球が主体となり集族して類上皮細胞性肉芽腫を形成した。これらの結果から,死菌でも肉芽腫を形成することが判明した。また肉芽腫の周囲にはリンパ球が浸潤していたことから,細胞性免疫が関与している可能性も示唆された。菌体外産物種群ではともに筋線維の広範囲にわたる融解性の壊死と好中球,単核球などの一過性の出現を特徴としていた。その後,壊死した筋線維は再生筋線維により修復された。このことから両菌種の菌体外産物中には筋肉を分解する酵素が存在すると思われ,これらが感染に重要な役割を担っているものと考えられた。シマアジ稚魚に発見された全身性真菌病の原因菌として不完全菌類のScytalidiumsp.とOchroconishumicolaの2種類が分離されたが,自然発症魚および人為感染魚の病理組織学的所見から,斃死原因および病害性には前者のScytalidiumがより重要な役割を果たしていたと考えられた。このことから,振盪温度勾配培養装置を使用してScytalidium spのK2株について発育至適温度を求めた。本試験はまず,PYGS寒天培地でK2株を前培養しておき,これをコルクボーラーで打ち抜き,その1個を液体培地に接種し、緩やかに振盪培養を行い,7日後に菌の発育程度を肉眼的に判定すると共に,光電比色計で菌の発育とともに産生される黒色色素の濃度を測定した。さらに発育の認められなかった培養温度の菌の生存性をも確認した。その結果,供試菌は肉眼的に10°Cから32°Cの範囲で発育を示し,特に22°Cから28°Cの範囲で良好な発育を示した。比色試験の結果では,24°Cが最適温であると判断された。いっぽう,低温で発育の認められなかった5°Cと8°C,および35°C以上の温度では菌は死滅していた。これらのことから,本菌はヒトを含む哺乳動物に感染する危険はなく,たとえ,感染魚を生食したとしてもヒトの体内で本菌が繁殖する恐れはないと判断された。しかし,本症が一旦,海産魚類に発生した場合には多数の魚が斃死する可能性がある。このことから本菌に対する各種薬剤の最小発育阻止濃度(MIC:μg/ml)を求め,どの薬剤により治療または防除可能であるかを検討した。その結果,各薬剤に対するMIC値はホルマリンが315625μg/ml,ポリフェノール,カテキンおよびシクロヘキシミドガ1,000μg/ml以上,グリセオフルビンが100μg/ml以上,マラカイトグリーンが1.563.13μg/mlであった。この結果から判断すると,本症罹病魚を薬剤で治療することは困難であると推察される。従って,今後は蔓延を防除する手法の開発が重要になるものと思われた。
低反応レベルレーザー療法におけるナトリウムチャンネルブロックの原理

低反応レベルレーザー治療は疼痛の抑制治療法として、星状神経節ブロックや各末梢神経軸索への照射に汎用されている。神経ブロックに作用する点から神経伝導の素子である電位依存性Na^+チャンネルに何らかの影響が与えていると推察されるが、その生理学的機構については不明な点が多い。現在、複数のNa^+チャンネルアイソフォームがクローニングされているが、低反応レベルレーザー照射の影響がアイソフォームに特異的であれば、チャンネル蛋白に直接的な影響が生じていることが示唆される。そこで、本研究では、これらのアイソフォームをそれぞれHEK293細胞に再発現させ、パッチクランプ法の全細胞電流計測により、低反応レベルレーザー照射の影響におけるアイソフォーム間での差異を検討することを目的に実験を進めた。本年度は再発現系におけるチャンネル蛋白の発現の確立とパッチクランプ計測における低反応レーザー照射法の再現性の確立に努めた。HEK293細胞の再発現に関しては、Na_v1.2、Na_v1.3、Na_v1.4、Na_v1.5の再発現を試み、Na_v1.2、Na_v1.4、Na_v1.5についてはチャンネル分子の主要機能を有すαサブユニット単独でも実験に十分なNa+電流を確認できたが、Na_v1.3についてはチャンネルの細胞膜への輸送を促通すると考えられているβサブユニットを共発現させても、チャンネル発現が確認されなかった。パッチクランプ法計測における顕微鏡チヤンバー内の細胞への照射法に関しては、臨床的に用いられる直接的な照射では、焦点距離等によるバイアスが多く、アイソフォーム間の感受性を比較するのには不適切であることが判明した。このため、顕微鏡の蛍光システムを代替したレーザー照射システムの作成により、細胞に対する均一な照射を試みている。
日高帯北部の緑色岩に関する地質学的研究

本研究では、日高帯北部の緑色岩帯を主に調査・研究すると共に、四万十帯の緑色岩体についても比較検討を行なった。本研究の三年間の主な成果を以下に要約する。1.日高帯の下川岩体、ルロチ岩体、四万十帯の竜神層・槙峰層・牟岐層などの緑色岩体に関する地質調査、火成岩・変成岩岩石学的記載を実施した。その結果、これらの岩体はいずれもチャートや石灰岩などの遠洋性堆積物を伴わず、陸源砕屑物を大量に伴うことが明かとなった。また、周囲の堆積岩にたいして、貫入もしくは噴出している関係が確認された。2.これらの緑色岩類に関する全岩化学組成・微量成分組成にかんする化学分析を実施した。その結果、これらはいずれもN-MORBとしての地球化学的性格を有することが明かとなった。3.EPMAを用いた鉱物分析は下川岩体の玄武岩やドレライトについて実施した。その結果、下川岩体の火成鉱物の組成的特徴は、島弧玄武岩や海洋島玄武岩などのそれとは明瞭に異なっており、海嶺玄武岩のそれと類似した特徴を有していることが明かとなった。また、単斜輝石や斜長石には様々な異帯構造が見いだされ、マグマ混合やマグマ中に生じた物理条件の急変(マグマの急速な上昇)など、マグマの固結プロセスが解明する基礎が整った。4.こうした検討結果、これらの緑色岩体が厚い未固結堆積岩が集積する場で噴出・貫入したN-MORBタイプの火成活動による産物であることが明確となった。これらは、白亜紀-古第三紀にかけてユーラシア大陸の緑辺を通過したクラー太平洋海嶺が海溝に接近・到達したときに形成されたものとみなされることを、その時代的変化から明らかにした。研究計画の第1年度に予定していた5点の具体的な研究実施計画に基づき,実績を要約する.1.日高帯のルロチ岩体,ニペソツ岩体についての野外調査を実施した.その結果,玄武岩類と周囲の堆積岩とは整合的な関係を示し,下位の堆積岩が玄武岩溶岩の内部に巻き込まれていることから,未固結の堆積岩の上の溶岩が流出したと判断され,その生成場を考えるうえで極めて重要な知見をえた.さらに,四万十帯の龍神層,犬居層群においても予察的な調査を行ない,同様の結論をえた.2.上記の野外調査でえられた岩石資料について,大量の岩石薄片を作成し,玄武岩の斑晶組み合わせ,岩石組織の特徴,発泡の程度などを検討した.その結果,小規模な玄武岩岩体では,斜長石一単斜輝石,比較的大規模な岩体では斜長石一単斜輝石一かんらん石という斑晶組み合わせが卓越している傾向が明かとなった.3.約100個の岩石資料について,全岩化学分析,微量成分分析を実施した.その結果,玄武岩類はいずれも海嶺玄武岩としての性質をもっていること,しかし,岩体毎に多少の違いが認められ,同一マグマからの単純な結晶分化作用では説明できないことも明かになった.なお,謝金は分析資料の準備と化学分析の際の補助に対して用いた.4.すでに野外調査と全岩分析がかなり進行していた下川岩体に関しては,全岩分析・微量成分分析を追加して実施するとともに,EPMAによる鉱物分析を実施しつつある.本岩体は,日高帯一四万十帯を通じて最大の岩体で,現地性緑色岩体の典型であり,世界的にも重要な意義があると思われる.現在論文化を始めているところである.

5.購入したコンピュ-タ-一式は,上記の化学分析の際の様々なデ-タ-処理・図表の作成を始め,論文作成にもおおいに役立っている.研究計画の第2年度に予定していた5点の具体的な研究計画に基づき,実績を要約する。1.日高帯のルロチ岩体,四万十帯の竜神層などの緑色岩体に関する火成岩・変成岩岩石学的記載を実施した。その結果,これらの岩石の斑晶組み合わせ,岩石組織の特徴,出現する変成鉱物などが明かとなった。2.四万十帯の槙峰層,牟岐層について野外調査を実施し,これらに含まれる緑色岩類が周囲の陸源砕屑物と同一場で形成されたことが明かとなった。また,大量の岩石資料を採取した。3.これまでにえられた岩石資料について,蛍光X線分析機により主要成分と微量成分組成について化学分析を行なった。その結果,大部分の岩石は典型的なNーMORBとしての特徴を有していること,一部にEーMORB的な性格を有している岩石もあることが明かとなった。4.EPMAを用いた鉱物分析は下川岩体の玄武岩やドレライトについて実施した。その結果,下川岩体の火成鉱物の組成的特徴は,島弧玄武岩や海洋島玄武岩などのそれとは明瞭に異なっており,海嶺玄武岩のそれと類似した特徴を有していることが明かとなった。また,単斜輝石や斜長石には様々な累帯構造が見いだされ,マグマ混合やマグマ中に生じた物理条件の急変(マグマの急速な上昇)など,マグマの固結プロセスが解明する基礎が整った。5.以上の具体的成果に基づき,四万十帯槙峰層の緑色岩の記載,その生成場などに関する論文を完成させた。また,下川岩体に関する論文を二つに分けて完成させた。本研究の初年度に購入したパ-ソナルコンピュ-タ-は,分析値の様々な処理,図表化,論文作成などに用いられた。本研究では,日高帯北部の緑色岩体を主に調査・研究すると共に,四万十帯の緑色岩体についても比較検討を行なった.本研究の主な成果を以下に要約する.1.日高帯の下川岩体,ルロチ岩体,四万十帯の竜神層,槙峰層,牟岐層などの緑色岩体に関する地質調査,火成岩・変成岩岩石学的記載を実施した.その結果,これらの岩体はいずれもチャートや石灰岩などの遠洋性堆積物を伴わず,陸源砕屑物を大量に伴うことが明かとなった.また,周囲の堆積岩にたいして,貫入もしくは噴出している関係が確認された.2.これらの緑色岩類に関する全岩化学組成・微量成分組成にかんする化学分析を実施した.その結果,これらはいずれもN-MORBとしての地球化学的性格を有することが明かとなった.3.EPMAを用いた鉱物分析は下川岩体の玄武岩やドレライトについて実施した.その結果,下川岩体の火成鉱物の組成的特徴は,島弧玄武岩や海洋島玄武岩などのそれとは明瞭に異なっており,海嶺玄武岩のそれと類似した特徴を有していることが明かとなった.また,単斜輝石や斜長石には様々な累帯構造が見いだされ,マグマ混合やマグマ中に生じた物理条件の急変(マグマの急速な上昇)など,マグマの固結プロセスが解明する基礎が整った.4.こうした検討の結果,これらの緑色岩体が厚い未固結堆積岩が集積する場で噴出・貫入したN-MORBタイプの火成活動による産物であることが明確となった.これらは,白亜紀ー古第三紀にかけてユーラシア大陸の縁辺を通過したクラー太平洋海嶺が海溝に接近・到達したときに形成されたものとみなされることを,その時代的変化から明らかにした.
一次性・二次性多形膠芽腫における遺伝子発現プロフィールのマイクロアレイ解析

この研究により以下の研究成果を得た.1)両サブセットの分類のため、p53変異と逆相関を両サブセットで示すPTEN遺伝子の変異を同定するストップコドンアッセイを開発,膠芽腫に適用した(Oncogene)3)1300遺伝子を厳選し、スポットした、独自のアレイを開発、119種の癌細胞株のRNAサンプルにてそのアレイによる遺伝子発現プロフィールを検討し、良好な成績を得た。4)U251MG,SF268,SF295,SF539,SNB-75,SNB-78の6種の神経膠腫細胞株において、p53,APC,PTEN遺伝子変異の有無を検討するとともに、上記DNAアレイにて遺伝子発現プロフィールを解析し、p53の有無によるサブセット分類と関係のある遺伝子85種を抽出した。5)これらの解析には特徴選択アルゴリズムとニューラルネットワークの併用が極めて有用であった.現在,これら遺伝子を含む専用アレイにて、より多くの症例で解析を実行し,mRNA発現情報の差を検討中である.この研究により以下の研究成果を得た.1)両サブセットの分類のため、p53変異と逆相関を両サブセットで示すPTEN遺伝子の変異を同定するストップコドンアッセイを開発,膠芽腫に適用した(Oncogene)3)1300遺伝子を厳選し、スポットした、独自のアレイを開発、119種の癌細胞株のRNAサンプルにてそのアレイによる遺伝子発現プロフィールを検討し、良好な成績を得た。5)これらの解析には特徴選択アルゴリズムとニューラルネットワークの併用が極めて有用であった.現在,これら遺伝子を含む専用アレイにて、より多くの症例で解析を実行し,mRNA発現情報の差を検討中である.多形膠芽腫(glioblastoma multiforme)は比較的高齢者に,前駆病変なしにde novoに発生する"primary(de novo)glioblastoma"と比較的若年者により良性の星細胞腫からの悪性転化の過程を経て発生する"secondary glioblastoma"の2つのサブセットに分類される.膠芽腫の両サブセットにおいて,DNAマイクロアレイによるmRNA発現情報を解析し,両サブセットの分子遺伝学的本態を明らかにし,生物学的,臨床的な差異を生じる機序を解明することを目的とする.本年度は以下の研究成果を得た.1)Primary glioblastomaの典型例ではp53変異が存在せず,EGFRの増幅によりPI3Kのシグナルが亢進,これにPTENの変異が加わり,PKB/Aktの活性が極端に上昇していることが分子病態の中心であることが判明した.3)DNAアレイの予備的実験でテストした8000個の遺伝子のうち,こうした病態の差により有意な差をもって動く遺伝子は3%-5%の250-400個であることが判明した.本年度はこれらの遺伝子を含む550遺伝子を載せた専用アレイを作成し,より多くの症例で解析を実行し,mRNA発現情報の差を検討する予定である.本年度は以下の研究成果を得た.2)1300遺伝子を厳選し、スポットした、独自のアレイを開発、119種の癌細胞株のRNAサンプルにてそのアレイによる遺伝子発現プロフィールを検討し、良好な成績を得た。3)U251MG,SF268,SF295,SF539,SNB-75,SNB-78の6種の神経膠腫細胞株において、p53,APC,PTEN遺伝子変異の有無を検討するとともに、上記DNAアレイにて遺伝子発現プロフィールを解析し、p53の有無によるサブセット分類と関係のある遺伝子85種を抽出した。これらの結果から、設計作成されたDNAアレイは本研究計画遂行上、申し分ない特性を備えていることが明らかになった。本年度はこれら遺伝子を含む専用アレイにて、より多くの症例で解析を実行し,mRNA発現情報の差を検討する予定である.この研究により以下の研究成果を得た.1)両サブセットの分類のため、P53変異と逆相関を両サブセットで示すPTEN遺伝予の変異を同定するストップコドンアッセイを開発,膠芽腫に適用した(Oncogcne)3)1300遺伝子を厳選し、スポットした、独自のアレイを開発、119種の癌細胞株のRNAサンプルにてそのアレイによる遺伝子発現プロフィールを検討し、良好な成績を得た。4)U251MG, SF268,SF295,SF539,SNB-75,SNB-78の6種の神経膠腫細胞株において、P53,APC, PTEN遺伝子変異の有無を検討するとともに、上記DNAアレイにて遺伝子発現プロフィールを解析し、P53の有無によるサブセット分類と関係のある遺伝子85種を抽出した。5)これらの解析には特徴選択アルゴリズムとニューラルネットワークの併用が極めて有用であった.現在,これら遺伝子を含む専用アレイにて、より多くの症例で解析を実行し,mRNA発現情報の差を検討中である.
ジェミニウイルスと宿主植物の分子共進化

本研究のゴールは、ジェミニウイルスと宿主植物(ヒヨドリバナ)が分子レベルで共進化していることを実証することである。ジェミニウイルスは植物ウイルスとしては例外的なDNAウイルスである。突然変異体に関する研究から、ウイルスDNAがコードしている6つのタンパク質のうち主として複製タンパク質が宿主の幅を決めていると考えられている。そこで、このタンパク質の遺伝子DNAを特異的に増幅するプライマーを設計し、その分子進化パターンの比較を試みた。ジェミニウイルスの一種TLCVの感染による特徴的な病斑をあらわしたヒヨドリバナを福岡県、佐賀県、神奈川県で採集し、病斑を持つ葉から全DNAを抽出し、精製後、上記のプライマーで約570塩基対のDNA断片を増幅し、その塩基配列を決定した。横浜市から採集した1個体の宿主植物からは、3つの異なるDNA断片が増幅された。これまでに決定した8つのクローンの系統関係を、既知の4種のジェミニウイルスを外群として、最節約法で推定した結果から、ヒヨドリバナに感染するジェミニウイルスは大きく2つの系統に分化しており、2つの系統のウイルスがしばしば共感染することがわかった。一方の系統には、病斑から区別されていたTYLCVが内群として含まれた。このウイルスはイスラエル産の植物から単離されたものであり、2つの系統のうち少なくとも一方は国外にも広く分布することがわかった。この結果から、ジェミニウイルスはきわめて分散力が大きいことが示唆される。2つの系統ら得られた配列の間で同義・異議置換率を推定し、20アミノ酸ごとに平均してウインドウ解析を行った。その結果、同義・異議置換率がほぼ等しくなる場所が2ヵ所あることがわかった。これらの場所では、同義置換率が相対的に低下しており、何らかの自然選択が作用したフットプリントである可能性が示唆された。
大腸がん発症機構における脂質応答性核内レセプターの機能解析

欧米型食習慣による動物性脂肪摂取が発症に関与している大腸がんにおけるがん関連タンパク質と脂質化合物の受容体として脂質代謝を制御する核内レセプターとの相互作用を解析した。LEF/TCF4反応性ルシフェラーゼレポーターを用いてβ-カテニンの転写誘導活性に対するオキシステロール受容体LXRαの効果を検討した結果、LXRαはリガンド依存性にβ-カテニンの活性を抑制した。LXRβにも同様の活性を認めた。リガンド依存性活性化能を失ったLXRα-AF-2ドメイン欠損体にはβ-カテニンの活性抑制作用を認めなかったが、DNA結合様式が野生型と異なるLXRα-pgr変異体にはリガンド依存性β-カテニン活性抑制作用を認めた。LXRαはリガンド依存性に、β-カテニンによるサイクリンD1プロモーター活性化作用も抑制した。GAL4キメラタンパク質とVP16キメラタンパク質との相互作用を利用したmammaliantwo hybrid法にて、LXRαとβ-カテニンのC末端側との相互作用を認めた。β-カテニンとの相互作用が報告されているビタミンD受容体は、β-カテニンのC末端側への作用は認めなかった。また、LXRαはβ-カテニンとTCF4との相互作用に影響を与えなかった。実験結果は、オキシステロール受容体LXRαがリガンド依存性に、β-カテニンのC末端側と直接的または間接的に相互作用をしていることを示している。LXRは、コレステロール代謝のみならず炎症反応や自然免疫応答とも関連していることが最近報告されたが、本研究により細胞の増殖シグナルとも関与することが示唆された。脂質代謝と大腸がんの発症との関連性についてさらに解析を進めたい。
新規樹立食道神経内分泌癌細胞株を用いた治療標的分子の探索

食道原発NEC5例の切除標本FFPEブロックを用いてマイクロアレイによるmiRNA発現解析を行い、410分子のクラスタリング解析によって術後無再発生存例と早期再発例に一致した異なる2つのクラスタに分けられる可能性を示した。また、マイクロアレイによって探索したmiRNAのなかで無再発例において発現が有意に亢進するものとしてmiR-625をはじめとした8分子が抽出され、TYUC-1にアンチセンスRNAを導入しmiR-625発現を抑制したところトランスウェルにて評価した細胞移動能が有意に抑制された。【目的】食道原発神経内分泌細胞癌(NEC)切除症例における予後予測マイクロRNA(miRNA)を探索する。【方法】当院にて外科的切除を施行したNEC 6例について臨床病理学的因子を検索し、FFPEブロックが得られた5例について切除標本におけるmiRNA発現をマイクロアレイを用いて解析した。抽出されたmiRNAについて培養細胞株を用いた分子生物学的機能解析を行った。【結果】症例は臨床病期I/II: 2例、III/IV: 4例。全例に治癒切除およびCDDPを含む補助化学療法が行われた。予後は無再発生存3例(209.0、180.7、56.1ヶ月)、癌死3例(1.7、5.1、8.5ヶ月)であり、臨床病理学的因子と有意な相関を認めなかった。無再発2例および癌死3例でのmiRNA発現解析にて両群は明確に異なるクラスタに分類され、無再発例においてmiR-4323, miR-625, miR-3619の発現が有意に亢進していた(p<0.01)。癌死1症例の新鮮標本より培養細胞株を樹立しRT-PCRを施行したところ上記3分子のうちmiR-625の発現が亢進していた。アンチセンスRNAを用いてmiR-625発現を抑制しMTTアッセイを施行したところ細胞増殖およびCDDP感受性が有意に低下した。【まとめ】食道NECにおいてmiRNA発現解析によって手術および補助療法による長期生存が予測できる可能性が示唆された。またmiR-625が化学療法抵抗性などの悪性度に関与しており新たな治療標的となる可能性が示唆された。現在、さらに症例を蓄積して解析するため多施設での標本収集にむけて準備を進めている。多施設共同研究として稀少腫瘍である食道NEC標本の収集に向けた準備を進めているが稀少腫瘍であるため収集が遅れている。当院にて外科切除を施行した食道原発NEC6例について検討したところ、臨床病期I/II: 2例、III/IV: 4例に対して治癒切除およびCDDPを含む術後補助化学療法が施行され無再発生存3例(209.0ヶ月、180.7ヶ月、56.1ヶ月)、癌死3例(1.7ヶ月、5.1ヶ月、8.5ヶ月)と手術を含む集学的治療により長期生存が期待できる症例が少なからず存在することが示唆された(Okumura T, et al. Anticancer Res 2014 in press)。一方、これら2群においては臨床病理学的因子と予後に有意な相関を認めず、分子生物学的手法を用いた治療感受性予測や予後不良例における新たな治療標的分子の探索が必要と考えられた。この結果に基づき、「食道原発神経内分泌癌におけるマイクロRNA発現プロファイルを用いた分子生物学的サブクラスの同定と治療効果予測分子マーカーセットの探索」を日本神経内分泌腫瘍研究会(JNETS)の多施設共同プロジェクト研究として開始した。この研究は本科学研究費分担研究者である奥村が主任研究者となり富山大学が主たる研究機関となって実施されるもので、富山大学およびJNETSの倫理審査委員会で承認され、2016年10月より症例登録とサンプル収集が開始されている。これまでのところ国内26施設から合計72例が登録される見通しであり、すでに倫理審査委員会で承認されている8施設から合計16症例のFFPE検体を収集し当院にて保管している。他施設共同研究を開始しているが、各参加施設での倫理審査委員会承認に時間を要しており、症例登録およびサンプル収集が遅れている。当院にて外科切除を施行した食道原発NEC6例について検討したところ、臨床病期I/II: 2例、III/IV: 4例に対して治癒切除およびCDDPを含む術後補助化学療法が施行され無再発生存3例(209.0ヶ月、180.7ヶ月、56.1ヶ月)、癌死3例(1.7ヶ月、5.1ヶ月、8.5ヶ月)と手術を含む集学的治療により長期生存が期待できる症例が少なからず存在することが示唆された(Okumura T, et al. Anticancer Res 2014)。富山大学およびJNETSの倫理審査委員会で承認され、国内26施設から合計72例が登録される予定で、2017年10月時点で11施設において倫理承認され合計21症例の検体を収集している(表1)。