hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
雑音場による分光学的緩和過程のダイナミックス

(B)雑音場を加えたNMR過渡現象の測定:雑音磁場を静磁場と平行に印加した状態で、水の中の陽子スピンのFree Induction Decay(FID), Spin Echoの信号を位相検波し、ショット毎に位相が乱れた信号を多数回積算器で平均することによって横緩和の現象を観測・測定した。(C)ホールバーニングの実験:雑不均一磁場を加えて、雑音場の特性とホールの形状・線幅の関係を調べた。弱いポンプ用rf磁場によって作ったホールの形状を、強いプローブパルスによって得られるFIDをフーリエ変換して精密に観測した。雑音場中のNMR過渡現象の理論的研究(D)緩和の計算機シミュレーション:次年度に行う予定。(E)緩和の統計理論との対比:(B)(C)の結果を理論と比較し、理論の適用限界を明らかにした。本研究の目的は、コヒーレント分光学における緩和過程の基本概念の再検討と、分光学的緩和現象の統一的理解・記述法の確立である。スピン1/2系の核磁気共鳴過渡現象をモデルに、緩和の原因をランダムな擾乱とする立場から、1.人工的な種々の雑音場による緩和現象の精密測定と計算機シミュレーションを行い、雑音の性質と緩和現象の対応を調べ、2.従来の統計論的緩和理論で解析的に取り扱える範囲を明確にし、より一般的条件下での現象の記述法を探求する。また、3.相関時間を操作できる雑音光を発生させて、光学的二準位系のコヒーレント過渡現象を観測して、4.「雑音光」による励起における緩和過程を明らかにする。交付申請書の実施計画の項目に従い、研究成果を以下に述べる。全て類例のない本研究独自の成果である。雑音場による核磁気共鳴(NMR)過渡現象の緩和の測定(A)雑音発生プログラムの開発:パラメータを自由に制御できる形で2状態間ジャンプ型とガウス型(いずれもマルコフ型)の雑音を発生する計算機プログラムを作った。(B)雑音場を加えたNMR過渡現象の測定:雑音磁場を静磁場と平行に印加した状態で、水の中の陽子スピンのFree Induction Decay (FID),Spin Echoの信号を位相検波し、ショット毎に位相が乱れた信号を多数回積算器で平均することによって横緩和の現象を観測・測定した。(C)ホールバーニングの実験:不均一磁場を加えて、弱いポンプ用rf磁場によって作ったホールの形状を、強いプローブパルスによって得られるFIDをフーリエ変換して精密に測定し、雑音場の特性とホールの形状・線幅の関係を調べた。雑音場中のNMR過渡現象の理論的研究(D)緩和の計算機シミュレーション:(E)緩和の統計理論との対比:(B)(C)の結果を理論と比較し、理論の適用限界を明らかにした。
高感度偏光光干渉断層法(PS-OCT)の開発と臨床応用の確立

心筋梗塞や狭心症の原因になる冠動脈硬化病変を従来の高解像度の光干渉断層画像だけでなく、新たに開発された高感度偏光光干渉断層像を併用して解析することにより、冠動脈硬化の進展機序やプラーク破綻による急性冠症候群の発症機序を検討し、急性心筋梗塞発症の予測と脂質低下薬をはじめとする薬物治療による冠動脈プラーク安定化の効果判定やステント留置部位の再狭窄予防の可能性を検討する。同時に高感度偏光光干渉断層法による複屈折画像・脱分極画像の日常診療における意義を確立する。
特殊環境微生物由来テーラーメード膜小胞を用いた低温膜タンパク質生産系の開発

回遊性魚類の腸管より採取されたShewanella sp. HM13は、菌体外に直径約50 nmの膜に覆われた粒子を生産する。このような細菌が生産する粒子は、菌体外膜小胞(EMV)と呼ばれており、細菌間、細菌-宿主間コミュニケーションツールとして機能することが知られている。さらに、本菌のEMVには機能未知のタンパク質P49が、単一の積荷タンパク質として含まれていたことから、本菌はP49選択的な小胞輸送能を有していることが明らかとなった。本研究では、本菌の積荷タンパク質選択的なEMV輸送能を応用することで、EMVを介した異種タンパク質分泌生産系の開発を試みた。積荷タンパク質P49をコードする遺伝子の3'末端に緑色蛍光タンパク質をコードする遺伝子(egfp)を相同組み換えにより導入し、eGFP融合型P49生産株を構築した結果、融合型タンパク質は細胞質画分とEMV画分より検出され、EMVを除去した培養上清画分(Post-vesicle fraction, PVF)からは検出されなかった。以上の結果は、P49のC末端に目的のタンパク質を融合することで、EMVを介した分泌生産が可能であることを示している。また、成熟型P49には既知の膜移行シグナル配列や表層多糖結合ドメインといった機能ドメインは見いだされなかった。一方で、C末端領域に2つの疎水性領域が存在していた。本研究では、P49選択的なEMV輸送に関与するドメイン領域を決定するために、P49のC末端領域を欠損した変異型融合型タンパク質を発現する株を構築した。その結果、2つの疎水性領域の内、よりC末端側に存在する疎水性領域の欠損は、eGFP融合型P49のEMVへの移行を顕著に阻害することが明らかとなった。回遊性魚類の腸管より採取された低温適応細菌Shewanella sp. HM13は、菌体外にリン脂質二重膜で覆われた膜小胞を生産する。本菌が生産する菌体外膜小胞(OMV)は、積み荷タンパク質として機能未知の膜タンパク質P49を高純度で内包している。グラム陰性細菌によるOMVは、現在単離されている全ての菌株で確認されている普遍的な微生物機能であり、病原性因子の輸送や、バイオフィルム形成、遺伝子の水平伝播、宿主免疫の制御など多様な生理機能を担うことが知られているが、HM13のように単一のタンパク質を内包するOMVの生産は報告例がない。本研究では、HM13のOMV生産の分子基盤に基づき、HM13を宿主とした異種タンパク質分泌生産系の開発を目指している。HM13における小胞分泌を介したタンパク質輸送機構の解明を目的とし、本菌の全ゲノム解析を行った。その結果は、P49をコードする遺伝子領域が、複数のタンパク質輸送装置のホモログをコードする遺伝子群とクラスターを形成していることが明らかとなった。これらP49の周辺遺伝子を破壊した変異株を作製し、P49輸送能とOMV生産能を解析した結果、P49遺伝子に隣接するタンパク質輸送体の遺伝子破壊が、P49の菌体外輸送を顕著に低下させた。一方で、本遺伝子破壊株は野生株と同程度のOMVを生産していたことから、本菌におけるP49の菌体外輸送は、膜小胞形成とは独立した機構で進行することが示唆された。本輸送体を介したOMVへのタンパク質輸送機構は、外来遺伝子由来の異種タンパク質の分泌生産への応用が期待される。本年度、本研究で対象とする膜小胞を介したタンパク質分泌生産能に秀でた低温適応細菌Shewanella sp. Hm13の全ゲノム解析と、部位特異的変異導入実験により、カーゴタンパク質の小胞輸送を担う輸送体の存在を明らかにすることに成功し、本機構の分子基盤の一端を明らかにした。本菌を宿主とし、膜小胞分泌を介した異種タンパク質生産系の構築には、本菌におけるP49の分泌生産機構の理解が必須であり、本研究から見いだしたタンパク質輸送体を利用した異種タンパク質分泌生産用ベクターの構築が期待され、本研究課題の初年度の目標を達成していると言える。一方で、P49に存在すると予想される小胞移行を担うシグナル配列の特定には至っていないこと、また、膜小胞の生産の分子基盤は依然として不明のままであることから、本研究は概ね順調に進展していると判断した。回遊性魚類の腸管より採取されたグラム陰性細菌Shewanella sp. HM13は、近縁のShewanella属細菌に比べて菌体外膜小胞(Extracellular membrane vesicles, EMV)生産能に秀でた低温適応細菌である。本菌においては、機能未知の膜タンパク質P49がEMVのほぼ単一の積み荷タンパク質として菌体外に輸送される。本菌の選択的なP49のEMV輸送機構の解明を目的に、本菌の全ゲノム配列を解析した。P49をコードする遺伝子HM3347は、グラム陰性細菌のII型タンパク質輸送装置(T2SS)のホモログで構成されるタンパク質輸送装置と、表層リポグリカン生合成タンパク質をコードする遺伝子群で構成される遺伝子クラスターに存在した。HM3347の上流に存在するT2SS関連遺伝子を破壊した結果、P49の大部分は細胞内に蓄積していた。T2SS関連遺伝子の内、外膜チャンネルドメインGspD2を欠損する変異株を用いて、当該遺伝子の相補株を作製した結果、P49のEMVへの組み込みが回復したことから、HM3347の上流遺伝子群でコードされる

T2SS様タンパク質輸送装置が、P49の菌体外膜への移行を担うことが示された。一方で、HM3347の下流遺伝子でコードされる表層リポグリカン合成タンパク質群を欠損させた結果、P49は細胞外に輸送されたものの、EMVには組み込まれていなかったことから、これらのタンパク質群は、細胞表層におけるP49のEMVへの組み込みに関与していることが示唆された。以上の結果から、本菌におけるP49の選択的なEMVへの組み込みには、T2SS様タンパク質輸送装置による細胞表層への移行と、表層リポグリンカンの生合成が協調して進行することが示唆された。本研究では、Shewanella sp. HM13の有する選択的な膜タンパク質のEMV輸送能を積極的に活用した成熟型膜タンパク質の分泌生産系の開発を目指している。本菌を活用した膜タンパク質生産機構の開発には、本菌のP49選択的なEMV輸送能の分子基盤の解明が必須である。現在までに、本菌の全ゲノム解析と周辺遺伝子群の破壊実験から、P49の選択的のEMVの組み込みには、グラム陰性細菌のII型タンパク質輸送装置様タンパク質群による菌体表層への移行と、表層リポグリカン生合成タンパク質群による菌体表層構造のリモデリングの協調によって進行することが明らかとなった。以上のように、本菌の積極的な活用を目指した選択的な膜タンパク質輸送機構に関する分子機構を明らかに、概ね順調に推移しているといえる。回遊性魚類の腸管より採取されたShewanella sp. HM13は、菌体外に直径約50 nmの膜に覆われた粒子を生産する。このような細菌が生産する粒子は、菌体外膜小胞(EMV)と呼ばれており、細菌間、細菌-宿主間コミュニケーションツールとして機能することが知られている。さらに、本菌のEMVには機能未知のタンパク質P49が、単一の積荷タンパク質として含まれていたことから、本菌はP49選択的な小胞輸送能を有していることが明らかとなった。本研究では、本菌の積荷タンパク質選択的なEMV輸送能を応用することで、EMVを介した異種タンパク質分泌生産系の開発を試みた。積荷タンパク質P49をコードする遺伝子の3'末端に緑色蛍光タンパク質をコードする遺伝子(egfp)を相同組み換えにより導入し、eGFP融合型P49生産株を構築した結果、融合型タンパク質は細胞質画分とEMV画分より検出され、EMVを除去した培養上清画分(Post-vesicle fraction, PVF)からは検出されなかった。以上の結果は、P49のC末端に目的のタンパク質を融合することで、EMVを介した分泌生産が可能であることを示している。また、成熟型P49には既知の膜移行シグナル配列や表層多糖結合ドメインといった機能ドメインは見いだされなかった。一方で、C末端領域に2つの疎水性領域が存在していた。本研究では、P49選択的なEMV輸送に関与するドメイン領域を決定するために、P49のC末端領域を欠損した変異型融合型タンパク質を発現する株を構築した。その結果、2つの疎水性領域の内、よりC末端側に存在する疎水性領域の欠損は、eGFP融合型P49のEMVへの移行を顕著に阻害することが明らかとなった。本年度、HM13よりP49のOMVへの移行を担う輸送体の同定に成功している。本輸送体を介した異種タンパク質の分泌生産系の構築を目的とし、P49とベータラクタマーゼ、もしくはGFPを融合した変異型P49を発現するプラスミドを構築し、HM13に導入する。
西アジア及び東アジアにおける人的資源開発と政府・民間の役割

本研究の主な目的は、西アジアと東アフリカの人的資源開発における政府と民間の役割について考察することである。特に、以下の四つの課題を研究した。(1)教育と保健医療の両セクターにおける政府の公共支出の分析。(2)教育と保健医療における公共支出の効果の分析。(3)教育サービス市場と労働市場の関係の分析。(4)保健医療、特にHIV/AIDSを事例としたICTの適用性の分析。平成17年度は、トルコ、イエメン、タンザニア、マラウイの4カ国において基礎調査を行った。現地調査では、各国で、政府機関や、現地援助機関から詳細データを入手した。また、現地の教育施設や民間企業を視察した。国内での研究活動としては、先行研究および世界銀行をはじめとする援助機関の国レベルのレポートを検証し、本研究の4つの研究課題を中心に文献レビューを行った。さらに、事例6カ国(モザンビーク、レソトを含む)において、人的資源開発が他の同地域国と比べ、どのレベルまで達成されているのかのレビューも行った。平成18年度は、イエメン、トルコおいて、対象地域内の国々の必要データを収集し、現地調査を行った。具体的には、(1)財務省、教育省、保健省、労働省の行政官に対する聞き取り調査と資料収集、(2)州、郡レベルでの財務局、教育局、保健局、労働局の行政官に対する聞き取り調査と資料収集、(3)教育と保健医療分野においての主要援助機関の担当者に対する聞き取り調査、(4)現地教育機関と保健医療機関の視察、(5)教育と保健医療における民間機関に対する聞き取り調査と資料収集を行った。平成19年度は、過去2年間で行った現地調査と国内作業をもとに本研究の集大成をした。とくに、トルコ、マラウィにて現地調査を行い、データや資料の最終収集を行った。また、これまで得た研究結果の分析の終結、総合化を行い、論文を執筆した.さらに、研究成果を国内外の学会で発表した。人的資源開発は、開発途上国において、貧困削減と持続的経済発展のための最重要分野の一つとされている。同様に、人的資源開発は開発政策においても優先順位が高くなるべきものであるが、実際の資源配分では、しばしば軽視される傾向にある。こうした現状認識に基づき、人的資源開発において最も深刻な問題を抱え、同時に隣接しながら異なった社会経済的特徴を有する、西アジアと東アフリカの二つの地域に焦点をあて、以下の4つの分野課題を分析している。(1)教育と保健医療の両セクターにおける政府の公共支出(2)教育と保健医療における公共支出の効果(3)教育サービス市場と労働市場の関係本研究の主要な研究目的は、上記4分野での分析を通して包括的に西アジアと東アフリカの人的資源開発における政府と民間の役割について考察することである。17年度は、トルコ、イエメン、タンザニア、マラウイの計4ヵ国において基礎調査を行った。現地調査では、各国で、政府機関や、現地援助機関から本研究の4つの研究分野に関する詳細データを入手した。また、現地の教育施設や民間企業を視察し、(1)政府公共財政、公共政策、(2)ドナー間の協調や援助国側の政策、効率性、(3)教育と労働市場に関する各国特有の問題、(4)保健医療に関する各国特有の問題を検証した。国内での研究活動としては、先行研究および世界銀行をはじめとする援助機関の国レベルのレポートを検証し、本研究の4つの研究課題を中心に文献のレビューを行った。

さらに、事例6力国(モザンビーク、レソトを含む)において、人的資源開発が他の同地域国と比べ、どのレベルまで達成されているのかのレビューも行った。人的資源開発は、開発途上国において、貧困削減と持続的経済発展のための最重要分野の一つとされている。同様に、人的資源開発は開発政策においても優先順位が高くなるべきものであるが、実際の資源配分では、しばしば軽視される傾向にある。こうした現状認識に基づき、人的資源開発において最も深刻な問題を抱え、同時に隣接しながら異なった社会経済的特徴を有する、西アジアと東アフリカの二つの地域に焦点をあて、以下の4つの分野課題を分析した。(1)教育と保健医療の両セクターにおける政府の公共支出(2)教育と保健医療における公共支出の効果(3)教育サービス市場と労働市場の関係本研究の主要な研究目的は、上記4分野での分析を通して包括的に西アジアと東アフリカの人的資源開発における政府と民間の役割について考察することである。特に平成18年度は、イエメン、トルコにおける現地調査での作業を行った。対象地域内の国々の必要データを収集し、上記の目的に沿った現地調査を行った。具体的には、下記の調査を行った。(1)財務省、教育省、保健省、労働省の行政官に対する聞き取り調査と資料収集(2)州、郡レベルでの財務局、教育局、保健局、労働局の行政官に対する聞き取り調査と資料収集(3)教育と保健医療分野においての主要援助機関の担当者に対する聞き取り調査(4)現地教育機関と保健医療機関の視察(5)教育と保健医療における民間機関に対する聞き取り調査と資料収集本研究の主な目的は、西アジアと東アフリカの人的資源開発における政府と民間の役割について考察することである。特に、世界でも人的資源開発において最も深刻な問題をかかえ、同時に隣接しながら異なった社会経済的特徴を有するこの二つの地域に焦点をあて以下の四つの課題を研究した。(1)教育と保健医療の両セクターにおける政府の公共支出の分析。(2)教育と保健医療における公共支出の効果の分析。(3)教育サービス市場と労働市場の関係の分析。(4)保健医療、特にHIV/AIDSを事例としたICT(information communication technology)の適用性の分析。本年度は、過去2年間で行った現地調査と国内作業をもとに本研究の集大成をした。とくに、トルコ、マラウィにて現地調査を行い、データや資料の最終収集を行った。また、これまで得た研究結果を分析の終結、総合化をおこない、論文を執筆した。さらに、研究成果を国内外の学会で発表した。トルコ、マラウィにおける現地調査での作業:対象地域内の国々の必要データを収集し、上記の目的に沿った現地調査を行った。(1)ドラフト研究書をもとに財務省、教育省、保健省、労働省の行政官とデスカッションを行った。(2)ドラフト研究書をもとに州、郡レベルでの財務局、教育局、保健局、労働局の行政官とデスカッションを行った。(3)教育と保健医療分野においての主要援助機関の担当者と意見交換を行った。
多数の基本的かつ重要な有機分子の断熱イオン化ポテンシャルの精密決定

本研究では、一連の基本的かつ重要な有機化合物を取り上げ、試料分子を超音速ジェット中で極低温に冷却するとともに、パルスレーザーを用いて多光子共鳴イオン化によって発生するゼロエネルギー光電子を検出し、レーザー波長の関数として高分解能光電子スペクトルの測定を行ってきた。測定した分子は、種々のベンゼン置換体(トルエン、エチルベンゼン、n-プロピルベンゼン、フロロベンゼン、ベンゾニトリル、アニソール等)および簡単な多環芳香属化合物(ナフタリン、インドール、アズレン等)である。これらの分子はアルゴンジェット中でアルゴン原子が1、2個付着したファンデルワールス錯体が形成されるので、それについても測定に成功した。その結果、それぞれ精密な断熱イオン化ポテンシャルの値やカチオンの振動準位が詳しくわかり、アルゴンとの結合エネルギーの情報やファンデルワールス振動数は吸着の問題と関連して重要である。当初計画した一連の実験および解析はすべて終了した。これらの成果は国際誌に10報の論文として発表することができた(このうち7報はすでに掲載されている.残り3報は現在印刷中である.)本研究では、一連の基本的かつ重要な有機化合物を取り上げ、試料分子を超音速ジェット中で極低温に冷却するとともに、パルスレーザーを用いて多光子共鳴イオン化によって発生するゼロエネルギー光電子を検出し、レーザー波長の関数として高分解能光電子スペクトルの測定を行ってきた。これらの成果は国際誌に10報の論文として発表することができた(このうち7報はすでに掲載されている.残り3報は現在印刷中である.)本研究では、申請者らが本学において最近立ち上げた「超高分解能二波長レーザーしきい光電子分光装置」を用いた。この装置を用いて、種々のベンゼン置換体およびそれらのファンデァワールス錯体を取り上げ、イオン化ポテンシャルを波数分解能の精度で決定した。実験の手順は次のようである。(1)試料分子をパルスノズルから真空中にジェット噴流させ、冷却分子をつくった。(2)2台のレーザー光(励起光およびイオン化光)を照射し、2光子共鳴イオン化を起こした。(3)放出される光電子のうち、特に運動エネルギーがゼロの光電子(しきい光電子ともいう)を、イオン化レーザー波長の関数として捕集した。この方法では、(1)特定の分子種のみ選別できること、(2)イオン化ポテンシャルが波数分解能で決定できる特徴がある。本研究で取り上げた試料のイオン化ポテンシャルをまとめると次のようであった。トルエン71208cm^<-1>、フロロベンゼン74241cm^<-1>、クロロベンゼン73184cm^<-1>。さらにアルゴンとのファンデァワールス錯体のイオン化ポテンシャルは次のようであった。トルエン-Ar錯体71039cm、フロロベンゼン-Ar錯体74013cm^<-1>、クロロベンゼン-Ar錯体72982cm^<-1>。これらのベンンゼン置換体については、アルゴン錯体のイオン化ポテンシャルが決定されたのは初めてである。これらのベンゼン置換体にアルゴン原子1個が付着することによるイオン化ポテンシャルの減少は次のようであった。トルエン169cm^<-1>、フロロベンゼン228cm^<-1>、クロロベンゼン202cm^<-1>。なお、すでに、ベンゼンの場合は174cm^<-1>、アニリンの場合は111cmの減少が知られている。今回の研究から、ハロゲン置換体におけるシフトが非常に大きいことがわかった。その他のベンゼン置換体についても、同様な測定を行った。本研究では、きわめて高分解能の「しきい光電子分光法」を用いて、超音速ジェット中で冷却状態にある分子の断熱イオン化ポテンシャルをできるだけ精密に決定するのが目的である。測定の対象としては、ベンゼン-置換(置換基:フッ素,塩素,メチル基,メトキシ基,シアノ基など)を取り上げた.さらにこれらの分子とアルゴン原子との間に生成するファンデルワールス錯体分子も測定の対象とした.2台の波長可変の紫外レーザーを用い,励起用レーザーとイオン化用レーザーに分け,励起用レーザーを走査することによって,MPI励起スペクトルが得られ,一方イオン化用レーザーを波長走査することによって光電子スペクトルを得た.前者のスペクトルからは,最低-重項励起状態のエネルギー準位が,後者のスペクトルからはカチオンラジカルのエネルギー準位が精密に決定できた.カチオンの基底電子状態のエネルギーは,親分子の断熱イオン化ポテンシャルの値が決定された.波数分解能,ここでは約45cm^<-1>の分解能で決定でき,画期的な精度で決定できた.アルゴンとのファンデルワールス錯体の断熱イオン化ポテンシャルも決定でき,アルゴン原子が1個付着することによるイオン化ポテンシャルの低下が確実に分かった.

さらに,大きな成果としては,ファンデルワールス錯体分子のファンデルワールス振動モードの振動数が明確になった.このような低振動モードの測定は従来の方法では困難であった.本研究では、一連の基本的かつ重要な有機分子を取り上げ、聴音速ジェット中で極低温に冷却した状態をつくり、レーザー共鳴励起の原理を利用して、「多光子共鳴イオン化電流スペクトル」および「ゼロ運動エネルギー光電子スペクトル」を測定した。特に後者の方法はきわめて高分解能の光電子スペクトルが得られるという特徴がある。本研究室で独自に開発した電子アナライザーを用いた。取り上げた分子は、トルエン、エチルベンゼン、n-プロピルベンゼン、フロロベンゼン、ベンゾニトリル、アニソール、ナフタリン、インドール、アズレンなどである。アルゴンをキャリヤ-ガスとした超音速ジェット中では、これらの有機分子はアルゴン原子とファンデルワールス錯体を形成するので、これらも測定対称とした。アルゴン原子が1個あるいは2個付着したファンデルワールス錯体の測定に成功した。多光子共鳴イオン電流スペクトルから得られる情報は励起電子状態の精密のエネルギー準位であり、ゼロ運動エネルギー光電子スペクトルから得られる情報は精密な断熱イオン化ポテンシャルである。なお、種々のファンデルワールス錯体は混合した状態で生成されるが、励起エネル-の僅かな差によって、特定のものだけを選択的に励起およびイオン化ができる。その結果、アルゴンの付着に伴う断熱イオン化ポテンシャルの低下を定量的に決定することができ、ファンデルワールス解離エネルギーとの関連を論じた。さらに、低振動領域において、錯体形成に伴うファンデルワールス振動を観察することに成功した。これに基づいて、ファンデルワールス錯体の平衡構造を論ずることもできた。当初の目的は十分達せられた。
高温高密度物質中の輸送現象

星の進化の最終段階において星の内部にある物質は高温高密度状態にあり,地上の実験室では実現されえない様々な現象が顕著に現れる.本研究においては,主に中性子星物質を対象として以下の素過程を調べた.まず,相互作用が弱く地上の実験室では生成が困難な--従って,宇宙に存在すると重力は及ぼすが光らない暗黒物質を構成するような--粒子も高温高密度状態では大量に生成される.そこで,暗黒物質の有力候補の一つアキシオンと呼ばれる擬スカラー粒子の中性子星からの熱的制動輻射率を計算した.この理論結果を使ってX線衛星による中性子星表面温度の観測結果と比較することによりアキシオンの性質に関して強い制限がつけられる.また,ニュートリノは弱い相互作用しかしない粒子であるが,高温高密度の条件下では物質により散乱されて容易に星の内部から抜け出られない場合がある.その程度を表す量--中性子物質中の不透明度(opacity)--は超新星爆発に伴う中性子星の生成-進化過程の解明にとって最も重要な物理量の一つであり,これを計算した.得られた結果は超新星爆発に伴う中性子星生成において中性子物質のK中間子凝縮相への相転移の可能性の検討,そして究極的に中性子星として安定に存在できるか否かの判定に役立つ.不安定な場合には中性子星ではなくブラックホールができる.さらに中性子星の表面温度の観測結果との比較により星の内部に存在しうるK中間子凝縮相の有無を探知できる可能性がある.現在のところ人工衛星,スペースシャトル,宇宙ステーション等で超高真空,微小重力などの条件が利用されて地上ではできない様々な科学実験,材料創成が行われている.一方,宇宙には宇宙初期から始まって,超新星爆発,宇宙空間等様々な条件下で物質が存在する.このような宇宙条件下での様々な物理量を概観し,それらを地上の実験条件下での物理量と比較し,新材料創成の条件を理論的に考察した.星の進化の最終段階において星の内部にある物質は高温高密度状態にあり,地上の実験室では実現されえない様々な現象が顕著に現れる.本研究においては,主に中性子星物質を対象として以下の素過程を調べた.まず,相互作用が弱く地上の実験室では生成が困難な--従って,宇宙に存在すると重力は及ぼすが光らない暗黒物質を構成するような--粒子も高温高密度状態では大量に生成される.そこで,暗黒物質の有力候補の一つアキシオンと呼ばれる擬スカラー粒子の中性子星からの熱的制動輻射率を計算した.この理論結果を使ってX線衛星による中性子星表面温度の観測結果と比較することによりアキシオンの性質に関して強い制限がつけられる.また,ニュートリノは弱い相互作用しかしない粒子であるが,高温高密度の条件下では物質により散乱されて容易に星の内部から抜け出られない場合がある.その程度を表す量--中性子物質中の不透明度(opacity)--は超新星爆発に伴う中性子星の生成-進化過程の解明にとって最も重要な物理量の一つであり,これを計算した.得られた結果は超新星爆発に伴う中性子星生成において中性子物質のK中間子凝縮相への相転移の可能性の検討,そして究極的に中性子星として安定に存在できるか否かの判定に役立つ.不安定な場合には中性子星ではなくブラックホールができる.さらに中性子星の表面温度の観測結果との比較により星の内部に存在しうるK中間子凝縮相の有無を探知できる可能性がある.現在のところ人工衛星,スペースシャトル,宇宙ステーション等で超高真空,微小重力などの条件が利用されて地上ではできない様々な科学実験,材料創成が行われている.一方,宇宙には宇宙初期から始まって,超新星爆発,宇宙空間等様々な条件下で物質が存在する.このような宇宙条件下での様々な物理量を概観し,それらを地上の実験条件下での物理量と比較し,新材料創成の条件を理論的に考察した.物性理論の手法を使い天体物理学的考察によって素粒子の性質を調べた.縮退した中性子物質中における中性子-陽子衝突によるアキシオン及び擬スカラー粒子の熱的制動輻射率(エネルギー損失率)を計算した.さらに、中性子-中性子、中性子-陽子、陽子-陽子衝突過程によるアキシオン及び擬スカラー粒子の平均自由行程及びエネルギースペクトルを計算した.擬スカラー粒子が中性子と陽子に異なった強さで相互作用し、中性子と陽子が異なったフェルミ面をもつような一般的な場合を取り扱いこれらの物理量の解析的表式を求めた.この研究により今まで限られた相互作用の条件下(擬スカラー粒子が中性子と陽子に同じ強さで相互作用する)でのみ得られていた表式を一般化した.さらにここで得られたエネルギー損失率は以前に他のグループにより得られていた明らかに物理的に正しくない表式と比較して矛盾のない陽子数密度依存性を持つ.上記で得られたアキシオンの熱的制動輻射率を使って中性子星の熱的進化を数値的に調べた.ニュートリノの熱的放出によるいわゆる"標準的"冷却過程の計算機コードにアキシオンの放出による寄与を取り入れて計算を行った.年齢の知られている或いは年齢が比較的良く推定されている中性子星の中で"標準的"冷却過程の計算結果と最近の衛星による表面温度の観測データとが良く合う場合、アキシオンによって過度の冷却が起こってはいけないという条件からアキシオンと核子の相互作用の上限が求められた.こうして求められた上限は他のグループによる超新星1987aを使って求めた上限と比較して核子-核子相関の不確定性が入らないという長所を持つ.この部分の研究は米国モンタナ州立大学、東京大学との共同研究である.

ニュートリノの中性子物質中の不透明度(opacity)は超新星爆発に伴う中性子星の生成-進化過程の解明にとって最も重要な物理量の一つである.ニュートリノの不透明度は具体的には(1)数値的に中性子星生成過程の計算を行う際に使われ,中性子星生成に伴う中性子物質のK中間子凝縮相への相転移および(2)その後の中性子星の熱的進化を数値的に計算する際に使われる.この研究においてはニュートリノが縮退していない場合と縮退している場合の両方について,有限温度の理論計算を行ないニュートリノの不透明度を求めた.K中間子凝縮相の存在下,多体相関のある背景によるニュートリノが散乱され中間子によって誘起されるニュートリノ吸収過程(kaon-induced absorption process)を計算し,それと競合するニュートリノ-核子散乱過程,直接ニュートリノ吸収過程(direct neutrino absorption process)と比較した.これら三つの過程の比較はニュートリノが非縮退,縮退の場合両方について行った.この計算で求められたニュートリノの不透明度は超新星爆発に伴う中性子星生成において中性子物質のK中間子凝縮相への相転移の可能性の検討,そして究極的に中性子星として安定に存在できるか否かの判定に役立つ.不安定な場合には中性子星ではなくブラックホールができることとなる.さらにX線衛星を使った中性子星の表面温度の観測結果と中性子星の熱的進化の数値計算結果とを比較することにより星の内部に存在する可能性のあるK中間子凝縮相の有無を探知できる可能性がある.この研究は星の進化の最終段階を対象として高密度物質中の輸送現象の研究の一環として行われている.本研究は千葉工業大学,京都大学との共同研究でなされた.本研究は星の進化の最終段階を対象とした高密度物質中の輸送現象の研究の一環として以下の関連する項目で行った。(1)ニュートリノの中性子物質中の不透明度(opacity)の計算。昨年度の研究実績報告書に記述した,超新星爆発に伴う中性子星の生成-進化過程の解明にとって最も重要な物理量の一つであるニュートリノの不透明度の計算結果が出版された。(2)進化の最終段階にある星の内部に存在する高密度物質の物性の研究。星の表面での重力加速度は星の質量の1/3乗に比例し,星の質量密度の2/3乗に比例する。したがって高密度物質を内部に含む星,特に中性子星は太陽程度の質量でも,星の近傍で強い重力場を作り出す。このため,他の種類の星(例えば太陽などの主系列星)では見られない効果が現れる。その一つとして力学的性質を調べ,観測との比較で検証できる効果を探索した。(3)宇宙環境利用による材料創成の研究。宇宙には宇宙初期から始まって,ある種の星で進化の最終段階に起こる重力崩壊,超新星爆発,高度に進化した星の内部,ブラックホール,宇宙空間等様々な条件下で物質が存在する。このような宇宙条件下での重力場,電磁場,温度,圧力,質量密度,エネルギー,フェルミ温度,超伝導,超流動転位温度等の様々な物質量を概観し,それらを地上の実験条件下での物質量と比較し,新材料創成の条件を理論的に考察した。現在のところ人工衛星,スペースシャトル,宇宙ステーション等で超高真空,微小重力などの条件が利用されて地上ではできない様々な科学実験,材料創成が行われている。
高性能直接接触式蒸発器の開発

直接接触沸騰蒸発過程では小温度差になるほど高い熱伝達性能を示すが、小温度差のもとでは気泡核は消滅し、安定して沸騰・蒸発を継続することが困難となる相矛盾した性格をもつことが研究代表者らの基礎研究より明らかになった。したがって、小温度差のもとで安定して沸騰・蒸発を継続できる技術の開発が高性能な直接接触式蒸発器を実現できるキ-技術であると考えられる。本研究はこの技術の開発を目的に、各種の気泡核生成構造を持つ注入ノズルの試作と試験を行い以下の知見が得られた。(1)内面にポーラス面を持つノズル:気泡核生成効果が顕著にみられた。低温度差における蒸発特性評価が必要。(2)ポーラス面からの吹き出しノズル:多数の吹き出し口を有するポーラス面の内部から温水中に蒸発媒体を注入することにより、低温度差における気泡核生成効果が顕著にみられた。(3)電気ヒ-タ装着ノズル:能動的な気泡核生成が可能であり、高い蒸発性能を示すが、電気入力の評価が必要。(4)超音波振動面を有するノズル:伝熱面自体に超音波振動を与え、その沸騰熱伝達特性を調べた結果、顕著な蒸発促進効果は認められなかった。以上の(1)(3)の気泡核生成構造を持つノズルの使用により、低温度差のもとで安定した沸騰・蒸発が実現でき、蒸発器の高性能化に有効であることが明らかとなった。開発した高性能ノズルを用いて、フロン系有機熱媒体R113および、新熱媒体フロリナ-トの蒸発実験を行い、運転パラメータによる流動・伝熱性能の評価を行った。その結果、高性能ノズルの使用により、蒸発・伝熱性能の顕著な促進が認められ温度差3K程度での連続運転が実現できた。直接接触式蒸発器の実用化に必須な運転条件である低温度差における安定した沸騰・蒸発の継続を行うことのできる蒸発器の要素機器および運転方法の開発を目標にして、本年度は以下のことを行った。(1)直接接触式蒸発実験装置を有する蒸発・凝縮システムを製作し、試験運転を行った。また、微細熱電対を蒸発器内をトラバースし、気相・液相温度の変化を測定することにより、蒸発性能を測定する技術を確立した。この実験装置と測定方法により、以下の蒸発媒体注入ノズルの性能試験を継続している。(2)蒸発器の高性能化に重要に関係する蒸発媒体注入ノズルについて、次のような内部構造を有するノズルを試験した。(a)ノズル内に電熱ヒーターを装着したもの:安定した沸騰・蒸発を継続可能であり、蒸発性能の制御が容易にできる。加熱に要する電力が損失となるのでその見積もりが今後の課題である。(b)ノズル内面にポーラス体を付着したもの:ノズルのポーラス体を介した加熱流体と蒸発媒体との高性能沸騰熱伝達により、多数の沸騰気泡核を供給する。ノズルの性能は、加熱流体の温度に支配されるが、ポーラス面における沸騰開始温度差が小さいので、高性能化が期待できる。現在試験中であるが、小さい温度差での安定運転が可能である。(c)ノズルに超音波振動を印可したもの:超音波振動による沸騰熱伝達の促進効果を期待して実験を行っている。直接接触沸騰蒸発過程では小温度差になるほど高い熱伝達性能を示すが、小温度差のもとでは気泡核は消滅し、安定して沸騰・蒸発を継続することが困難となる相矛盾した性格をもつことが研究代表者らの基礎研究により明らかになった。

(2)ポーラス面からの吹き出しノズル:多数の吹き出し口を有するポーラス面の内部から温水中に蒸発媒体を注入することにより、低温度差における気泡核生成効果が顕著にみられた。(3)電気ヒ-タ装置ノズル:能動的な気泡核生成が可能であり、高い蒸発性能を示すが、電気入力の評価が必要。(4)超音波振動面を有するノズル:伝熱面自体に超音波振動を与え、その沸騰熱伝達特性を調べた結果、顕著な蒸発促進効果は認められなかった。以上の(1)(3)の気泡核生成構造を持つノズルの使用により、低温度差のもとで安定した沸騰・蒸発が実現でき、蒸発器の高性能化に有効であることが明らかとなった。開発した高性能ノズルを用いて、フロン系有機熱媒体R113および、新熱媒体フロリナ-トの蒸発実験を行い、運転パラメータによる流動・伝熱性能の評価を行った。その結果、高性能ノズルの使用により、蒸発・伝熱性能の顕著な促進が認められ温度差3K程度での連続運転が実現できた。
光反応性高分子液晶の偏光光増感配向と3次元配向レリーフ制御

2年間の研究では側鎖にシンナモイルオキシビフェニル基を有する高分子液晶に種々の三重項増感剤を少量添加したフィルムの偏光光反応を行うとともに、干渉露光法やマスク露光法による表面レリーフ形成および偏光回折格子の作製と光学特性の評価を詳細に行った。その結果、光架橋性高分子液晶に、3重項光増感剤としてビスヂエチルアミノベンゾフェノンないしはベンゾアントラキノンを数%10%混入し、そのフイルムへ直線偏光紫外光、ならびに365、405nmの単色光をもちいて光反応させたところ、反応速度が50倍以上高感度化されること、405nmでは増感剤をドープした際のみに光反応されることを確認した。さらに、露光されたフイルムを液晶温度で加熱すると、従来と同様にその異方性が増幅されることが分かった。また、干渉露光法において強度変調により露光すると表面レリーフが形成されること、2光束の偏光方向を直交させると、偏光方向の変調となり表面レリーフは形成されず、その干渉した偏光電界の周期構造に応じた分子配向が誘起された安定な"偏光ホログラム"を初めて形成することができた。さらに、二光子励起反応による偏光光増感反応や発光特性の解析により偏光軸を保持した励起エネルギー移動メカニズム解明の足がかりを得ることができた。本研究では、これまでに開発してきた光反応性の高分子液晶をもちい、それらの偏光紫外光による軸選択的光反応と熱的な液晶分子の自己組織化において、選択的な3重項光増感反応と、周期的な分子配向や表面レリーフ構造の形成をおこなう。平成15年度は以下の成果を得た。1.側鎖にメトキシケイ皮酸を有する光架橋性高分子液晶に、3重項光増感剤としてビスヂエチルアミノベンゾフェノンないしはベンゾアントラキノンを数%10%混入し、そのフイルムへ直線偏光紫外光、ならびに365、405nmの単色光をもちいて光反応させたところ、反応速度が50倍以上高感度化されること、405nmでは増感剤をドープした際のみに光反応されることを確認した。また、偏光の電界方向の光反応性が垂直方向よりも大きくなることを見い出し、3重項光増感反応が軸選択的に生じることを発見した。また、露光されたフイルムを液晶温度で加熱すると、従来と同様にその異方性が増幅されることを確認した。2.側鎖にメトキシケイ皮酸を有する光架橋性高分子液晶フイルムに325nmのHe-Cdレーザー光の干渉光を照射した後に加熱することで分子配向を誘起した際のホログラム回折格子について検討した。その結果、2光束の偏光方向が同じ場合には表面レリーフが形成されること、2光束の偏光方向を直交させると、表面レリーフは形成されず、その干渉した偏光電界の周期構造に応じた分子配向が誘起された安定な"偏光ホログラム"を初めて形成することができた。16年度は、3重項光増感剤の種類の影響、種々の偏光を用いた偏光ホログラムの回折特性について詳細に検討するとともに、ホログラム形成の対象化合物をこれまでに検討した以外の光架橋性高分子液晶やアゾベンゼン高分子液晶へ展開する。

また、干渉露光法において強度変調により露光すると表面レリーフが形成されること、2光束の偏光方向を直交させると、偏光方向の変調となり表面レリーフは形成されず、その干渉した偏光電界の周期構造に応じた分子配向が誘起された安定な"偏光ホログラム"を初めて形成することができた。さらに、二光子励起反応による偏光光増感反応や発光特牲の解析により偏光軸を保持した励起エネルギー移動メカニズム解明の足がかりを得ることができた。
光診断技術を応用した術中ナビゲーションシステムの新規開発

外科手術治療は、画像技術の開発・進歩による詳細な術前診断や手術シミュレーションが可能となり、確実な進歩を遂げてきた。当該研究では、近年急速に進歩している光技術を用いた術中手術支援法を発展させ、実用的な新規技術を開発するための基礎データを収集した。その結果、蛍光消化管マーキングクリップの前臨床試験を実施し、良好な成績を得ることができた。今後、実用化に向けて研究を継続して行く予定である。消化器悪性腫瘍に対する外科的治療は、新規技術開発および手術の標準化により確実な進歩を遂げてきた。近年、術中リアルタイムナビゲーション技術の開発も進んできているものの、術中偶発症や術後合併症、悪性腫瘍の根治性などにおいて満足できる成績は得られていない。当該研究は、近年急速に進歩している光診断技術を利用し術中リアルタイム手術支援新規技術を開発し、悪性腫瘍手術の安全性と根治性を向上させることを目的とする。腹腔鏡手術など低侵襲手術が急速に普及しているが、現在の技術では触覚が欠如しており、画面上の視認のみでの病変部位の正確な同定は困難であり、様々な工夫がされているが多くの課題が存在している。正確な病変部位の把握は根治性と組織温存のため、即ち必要かつ十分な外科的切除範囲の決定のために肝要である。当該研究では、光診断技術を応用したICG樹脂塗布消化管マーキング用クリップ(ICG coated clip; iClip)を作成し、消化管壁外から蛍光を観察できるシステムを確立することで、簡便、安全かつリアルタイムに正確な病変部位を同定することを目標としている。本年度は、iClipの試作を行い、ICGの至適濃度や塗布量、樹脂条件などについての基礎データを収集し、安定した蛍光観察が可能である条件を確立し得た。しかしながら、消化管や臓器を透過し得るだけの十分な蛍光強度を得ておらず、改良点について検討中である。今後、改良を重ねて実用化に向けて研究を継続して行く予定である。また、ICG蛍光造影法を用いた術中血流評価や術前シミュレーション、NBI(Narrow Band Imaging)を利用した腹腔鏡観察などによる手術支援技術の臨床応用を行い、成績について評価し結果について別紙の通り論文や学会において発表した。これらの光イメージング技術の使用成績および結果をもとに、現在蛍光検出法の改良点について検討中である。消化器悪性腫瘍に対する外科的治療は、新規技術開発および手術手技の標準化により確実に進歩してきた。近年、術中リアルタイムナビゲーション技術の開発も進んできているものの、術中偶発症や術後合併症の軽減ならびに悪性腫瘍の根治性において十分に満足できる成績は得られていない。当該研究は、近年急速に進歩している光診断技術を利用した新規術中リアルタイム手術支援技術を開発し、悪性腫瘍手術の治療成績を向上させることを目的としている。また一方で、腹腔鏡手術などの低侵襲外科手術療法が急速に普及しているが、現在一般的に市販されている機器、技術では触覚が欠如しており、モニター画面上の視認のみでの病変部位の正確な同定が困難である実情がある。様々な手技が工夫されているが、いまだ多くの課題が残っている。正確な病変部位の把握は根治性および組織温存のため、即ち過不足のない必要かつ十分な外科的切除範囲決定のために肝要である。当該研究では、光診断技術を応用したICG含有樹脂塗布消化管マーキング用クリップ(ICG coated clip; iClip)を作成し、消化管壁外から蛍光観察ができるシステムを確立することで、簡便、安全かつ術中リアルタイムに正確な病変部位を同定することを目標としている。前年度までにiClipの試作を行い、ICGの至適濃度や塗布量、樹脂条件、塗布方法などについて安定した蛍光観察が可能となる条件を確立した。本年度は、蛍光強度や検出感度の改良を行い、消化管や臓器を透過して蛍光観察可能なiClipの試作に成功した。今後さらに改良を重ね、実用化に向けた研究を継続していく予定である。また、ICG蛍光造影法やNBI (Narrow Band Imaging)を利用した術前ナビゲーション、術中シミュレーションなどの手術支援技術の臨床応用をすすめ、その成績について別紙の通り発表した。これらの光診断技術の使用成績をもとに、蛍光検出法の改良点について検討中である。近年、術中リアルタイムナビゲーション技術の開発も進んできてはいるものの、術中偶発症や術後合併症の軽減ならびに悪性腫瘍の根治性において十分に満足できる成績は得られていない。また一方で、腹腔鏡手術などの低侵襲外科療法が急速に普及しているが、現在一般的に市販されている機器、技術では触覚が欠如しており、モニター画面上の視認のみで病変部位の正確な同定が困難である実情がある。

本研究期間でiClipの試作品の作成を行い、動物を用いた研究で良好な成績を得ることができた。その成績について別紙の通り発表している。今後さらに改良を重ね、実用化に向けた研究を継続していく予定である。また、光診断技術を利用した関連する手術支援技術の臨床応用についても別紙の通り発表した。外科手術治療は、画像技術の開発・進歩による詳細な術前診断や手術シミュレーションが可能となり、確実な進歩を遂げてきた。当該研究では、近年急速に進歩している光技術を用いた術中手術支援法を発展させ、実用的な新規技術を開発するための基礎データを収集した。その結果、蛍光消化管マーキングクリップの前臨床試験を実施し、良好な成績を得ることができた。今後、実用化に向けて研究を継続して行く予定である。iClipの改良により、蛍光強度の強化を実現することに成功した。今後、実用化に向けてさらなる改良を検討していく。医歯薬学本年度に引き続き、iClipの改良を目指す。これまでに得られた実験結果やデータにもとづき、改良型のiClipの作成を進める。さらに、作成したiClipを用いて、前臨床段階の実験として、全身麻酔下のブタで内視鏡下にクリップの設置を行い、腹腔鏡による蛍光観察実験を実施する。ICG含有樹脂をクリップに塗布して試作品を作成中であるが、樹脂条件やICG含有濃度、有機溶剤の混合などの条件設定に想定以上に時間を要したため。現在、安定した蛍光観察が可能となっておりさらに改良中である。実験結果が想定以上に良好であり実験動物の最小限化や、実験器具の再利用などにより経費を軽減することができたため。本年度に引き続き、腹腔鏡下に可視化可能なICG含有樹脂を塗布した消化管マーキング用クリップの開発を目指す。これまでに行った実験によって得られた基礎データの解析をさらにすすめ、至適化された条件のICG含有樹脂を、市販され広く使用されている消化管クリップに塗布し、試作品を作成する。さらに、作成した試作クリップで市販の動物臓器などを用いた実験を行う。ブタなどの胃や結腸、小腸など様々な臓器を用いて実験モデルを作成し、至適なレーザー照射光の波長や照射法、検出器の種類や検出法、検出データの解析法や演算法などを検討する。最終的には臨床で使用可能なクリップを作成し、深部情報を可視化する技術を開発するために生体での実験が必要となる。全身麻酔下のブタで内視鏡クリップ設置および腹腔鏡による観察を行い、ICG試薬と樹脂の条件を調整し、試作クリップの改良点を検討する。完成したiClipを用いて、さまざまな条件下に至適なレーザー照射光の波長や照射法、蛍光検出器の種類や検出法、検出データの解析法や演算法などを、動物実験で再検討する。改良した蛍光検出法を用いて、ICG溶解液を静脈内投与する従来のICG蛍光血管造影法による条件の至適化を行う。さらに、ICGによる蛍光増強を必要としない深部光情報の解析法の確立を目指す。検出器の精度を高め組織の深部から届く微弱な信号を検出し、同時に表層の信号をサブトラクション法で減弱させることで深部の信号強度の増強をはかる。
がん幹細胞を生へ導く死細胞からのアラームシグナルとスイッチングマシーナリーの解明

がん幹細胞は放射線治療や抗がん剤治療に対して高い抵抗性を有し、再発や転移などがんの悪性化に関与する細胞とされる。なぜ、がん幹細胞は酸化ストレス下で生存することが可能となり、何ががん細胞の形質を悪性化するのであろうか?我々はまず、がん細胞の形質を悪性化するメカニズムを明らかにすることを目標とした。グリオーマ細胞をはじめ、転移性がん細胞が正常細胞に比べて非常に高いリノール酸の細胞含有量を示すことから、リノール酸酸化物によって活性化される細胞膜受容体G2Aの役割に着目した。G2Aは転移性がんに高発現していること、中でも未分化ながんやステージにあるがん細胞に高発現していることがわかった。次にG2Aの活性化や発現上昇によって、グリオーマ細胞の上皮間葉転換様プロセスが活性化され、造腫瘍活性、浸潤・転移活性および抗アポトーシス活性をはじめとする悪性形質転換に関わる生物活性が上昇することが明らかとなった。加えて、G2Aの発現抑制は腫瘍の悪性形質を減弱させることを見いだした。これらの結果から、G2Aはグリオーマ細胞の上皮間葉転換様プロセスを惹起し、腫瘍細胞の悪性化において重要な役割を果たしていることが明らかとなった。おおむね順調に研究が進展している。G2Aは酸化遊離脂肪酸の発生を通じて周囲の環境変化を腫瘍細胞の悪性形質変化に反映させていることを明らかにした。カスペース3の移行のメカニズムにG2Aがどのように関わっているのか、がん幹細胞の酸化ストレス耐性にG2Aがどのようにかかわっているのか、については引き続き精力的に研究を進めている。カスペース3の核内移行の観点から新規NAD合成系酵素(QRPT)との関係性を生化学的、細胞生物学的アプローチを用いて明らかにする。加えて、低酸素ー再酸素化刺激を用いることで腫瘍細胞の抗アポトーシスシグナル経路にG2Aが果たす役割も検証しているところである。がん幹細胞はDNA合成阻害を依拠とした抗がん剤の効果が低く、低酸素・低栄養状態の壊滅的な環境においても生存しえる。なぜ、がん幹細胞は酸化ストレスによる細胞死を逃れて生存しえるのか、そのメカニズムについては未だ解明されていない点が多く残されている。我々はこれまでに細胞膜受容体であるG2Aが低酸素曝露によって産生される脂肪酸酸化物やDNA損傷によって活性化され、がん細胞の造腫瘍活性や幹細胞性を増加させることを発見し、独自の細胞評価系を樹立した。そこで本研究はこの評価系を用いてG2Aががん幹細胞の抗細胞死シグナルの伝達にどのように関与しているのかについて解明することを目的とした。平成29年度は主にG2Aの細胞内環境に対する制御メカニズムについて研究を進めた。これまでにがん幹細胞様細胞となったヒト脳腫瘍細胞株U251細胞においてG2Aは細胞外の酸化ストレス状況を遊離脂肪酸の酸化を通じて抗細胞死シグナルへとスイッチングしていることを明らかにした。G2Aが酸化遊離脂肪酸を受容し、細胞内の酸化還元酵素、細胞周期阻害因子および幹細胞性因子の誘導を行っていること、さらにはG2Aの発現自体が抗酸化反応におけるマスターレギュレーター分子によって制御されていることを明らかにした。これらのことからがん細胞は酸化ストレスを生のシグナルへと変換するスイッチングマシーナリーの一つとしてG2Aを利用し、細胞の酸化還元システムの調節を通じて低酸素・低栄養環境下でも生存しえる手段を獲得していることを明らかにした。がん幹細胞は脂質の酸化を通じて、酸化ストレスを化学シグナルに変換し、これを受容することによって生存のシグナルへと変換するスイッチングマシーナリーの一つとしてG2Aを利用し、細胞の酸化還元システムを調節していることを明らかにした。これまでにがん幹細胞が有する細胞内環境の制御システムについての解析をおこなってきたが、現在、未だ明らかになっていないカスペース3の核移行のメカニズムにG2Aがどのように関わっているのかについての検証を精力的に進める計画である。なぜ、がん幹細胞は酸化ストレスによる細胞死を逃れて生存しえるのか、そのメカニズムについては未だ解明されていない点が多い。我々はこれまでに細胞膜受容体であるG2Aが低酸素曝露によって産生される脂肪酸酸化物やDNA損傷によって活性化され、がん細胞の造腫瘍活性や幹細胞性を増加させることを発見し、独自の細胞評価系を確立した。平成29年度は主に脳腫瘍細胞の上皮間葉転換様プロセスによる浸潤・転移能および細胞死耐性をはじめとする悪性形質の獲得メカニズムについて研究を進めた。G2Aの過剰発現およびそのリガンドにによる受容体活性化が脳腫瘍細胞の上皮間葉転換様プロセスのトリガーとなること、G2Aの機能を阻害することで腫瘍細胞の悪性化を抑制し、予後を改善できることを証明した。G2Aは酸化脂質を通じて周囲の環境変化を腫瘍細胞の形質変化に反映させる役割を果たしていることを証明できた。その一つとして、平成29年度は腫瘍細胞の細胞死耐性獲得のメカニズムについて上皮間葉転換様プロセスの観点から解析をおこなってきた。現在、未だ明らかになっていないカスペース3のがん幹細胞の細胞死耐性メカニズムについて明らかにしている過程である。