hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生物多様性・炭素収支の評価にむけた遷移段階別の広域的な森林タイプ分類

本研究は植生遷移に関する既存の研究を整理することにより,(1)遷移段階の定義と(2)定義された各遷移段階別樹種リストの作成,(3)樹種リストをもとに植生遷移を考慮した森林タイプ分類を行い,その限界を明らかにすることが目的である.特に遷移パターンを自然林伐採後・薪炭利用後・人工林伐採後の3つに分類し,遷移段階の定義を行っており,前二者については昨年度不足していた遷移初期・中期の樹種情報を中心にリストの作成を目指した.遷移初期についての樹種情報は概ね集まりつつあり,典型的な先駆的樹種の絞り込みができつつある.遷移中期の樹種情報については記載した文献・論文が不足しているため,今年度は大分県の照葉樹林9カ所において調査を開始したが未だ十分と言えず,森林タイプ分類を行う上での課題となりそうである.人工林伐採後の遷移パターンについては,大分県における遷移初期のパターンと要因を把握した論文がJournal of Forest Researchから出版され,伐採面積,経過年数,近接広葉樹のタイプと距離が初期の樹種構成に大きな影響を与えることを示した.また,これらの要因に加え,九州全域における人工林伐採跡地のデータ解析により,鹿の食害の程度がその後の樹種構成や遷移パターンを変化させることが明らかになった.本内容は国際生態学会のプロシーディングに掲載されるとともに,論文をJournal of Forest Researchに投稿中である.昨年度課題となっていた遷移中期以降の樹種情報は,以前調査を行った再造林放棄地75カ所の調査を引き続き行い,中期にかけての遷移パターンが先駆種から落葉広葉樹を経て常緑樹林となる場合と先駆種から常緑樹林が形成されるパターンの二つが主にあることが確認された.本内容は10月に行われた森林学会九州支部会で発表され,現在九州森林研究に論文を投稿中である.来年度はこれまで収集した樹種リストをもとに,実際に森林資源モニタリングデータと照合することで遷移段階が不明な樹種を明らかにし,森林タイプ分類にむけた課題を明確に提示することを目指す.出産・育児による中断期間(平成19年4月1日平成20年1月31日)を経て,2月より本格的な研究活動を開始したが,平成19年10月より研究再開支援期間として徐々に当研究に取り組んできた.本年度は,植生遷移に関する既存の研究を整理し,(1)遷移段階のどの段階にどのような植物群落がみられるかを整理すること(遷移段階の定義)と(2)定義された各遷移段階の植物文楽に出現する樹種を整理し,遷移段階別樹種リストの作成することが主要な目的であった.本研究では自然林伐採後の遷移パターン(二次遷移),薪炭利用後の遷移パターン,人工林伐採後の遷移パターンの3つに焦点を当てて遷移段階の定義を行っている.前二者については,多くの既存の植生に関する資料を収集・整理したことにより,遷移段階後期の植物群落の定義とその樹種リストができつつある.また,人工林伐採後の遷移パターンについては,これまで蓄積された九州全域にわたる100地点の再造林放棄地の植生回復状況の調査データから,遷移初期の段階から先駆性樹種が優占する林分,スダジイなどの常緑樹が優占する林分,落葉高木が優占する林分など,多様な植生が見られることが新たに判明し,平成20年3月に行われた森林学会においてその成果の一部を発表している.これらの成果により,2009年半ばの樹種リストの完成の素地ができたと言える.本年度は更に,不足している人工林伐採後長時間経過した林分の調査データの収集も開始し,長崎県(1カ所),大分県(5カ所)において10年以上経過している林分の植生調査データを入手している.大分県では10年以上経過しているだろう他の林分の位置も明確になっており,来年度現地調査を行う.本年度は昨年度に引き続き,植生遷移に関する既存の研究を整理し,(1)遷移段階の定義と(2)定義された各遷移段階の植物群落に出現する樹種を整理し,遷移段階別樹種リストの作成をすることが主な目的であった.本研究では自然林伐採後の遷移パターン(二次遷移),薪炭利用後の遷移パターン,人工林伐採後の遷移パターンの3つに焦点を当てて遷移段階の定義を行っている.前二者については,既存の植生に関する資料の収集・整理により,遷移後期の樹種リストに加え,遷移初期の樹種に関する知見を整理しつつある.しかし,遷移初期と中期の植物群落と樹種構成に関する文献は少なく,特に中期の樹種情報を更に探す必要がある.人工林伐採後の遷移パターンについては,本年度に大分県において初期の植生パターンと樹種構成を把握した論文がJournal of Forest Researchに掲載が決定し,一つの大きな成果となった.また本年度は,その大分県において以前調査を行った再造林放棄地75カ所のうち,25カ所において再調査を行い,初期から中期にかけての遷移パターンが放棄年数・放棄面積・隣接広葉樹林のタイプ・近接広葉樹林までの距離・前生樹の有無などにより異なること,及び,それによって樹種構成も異なることを明らかにした.九州全域にわたる人工林伐採後の初期の植生も,シカの食害・前生樹の分布・周辺からの種子供給の可能性などによって異なることがわかり,大分県での成果とともに,2008年11月の森林学会九州支部会や2009年3月の日本森林学会において発表を行っている.このように複雑な遷移パターンが明らかになりつつあるが,人工林伐採後の遷移パターンについても,遷移中期から後期に関する情報は十分とは言えない.

来年度は,これら不足している遷移中期-後期における情報を調査や文献を通して調べ,樹種リストの完成を目指す.本研究は植生遷移に関する既存の研究を整理することにより,(1)遷移段階の定義と(2)定義された各遷移段階別樹種リストの作成,(3)樹種リストをもとに植生遷移を考慮した森林タイプ分類を行い,その限界を明らかにすることが目的である.特に遷移パターンを自然林伐採後・薪炭利用後・人工林伐採後の3つに分類し,遷移段階の定義を行っており,前二者については昨年度不足していた遷移初期・中期の樹種情報を中心にリストの作成を目指した.遷移初期についての樹種情報は概ね集まりつつあり,典型的な先駆的樹種の絞り込みができつつある.遷移中期の樹種情報については記載した文献・論文が不足しているため,今年度は大分県の照葉樹林9カ所において調査を開始したが未だ十分と言えず,森林タイプ分類を行う上での課題となりそうである.人工林伐採後の遷移パターンについては,大分県における遷移初期のパターンと要因を把握した論文がJournal of Forest Researchから出版され,伐採面積,経過年数,近接広葉樹のタイプと距離が初期の樹種構成に大きな影響を与えることを示した.また,これらの要因に加え,九州全域における人工林伐採跡地のデータ解析により,鹿の食害の程度がその後の樹種構成や遷移パターンを変化させることが明らかになった.本内容は国際生態学会のプロシーディングに掲載されるとともに,論文をJournal of Forest Researchに投稿中である.昨年度課題となっていた遷移中期以降の樹種情報は,以前調査を行った再造林放棄地75カ所の調査を引き続き行い,中期にかけての遷移パターンが先駆種から落葉広葉樹を経て常緑樹林となる場合と先駆種から常緑樹林が形成されるパターンの二つが主にあることが確認された.本内容は10月に行われた森林学会九州支部会で発表され,現在九州森林研究に論文を投稿中である.来年度はこれまで収集した樹種リストをもとに,実際に森林資源モニタリングデータと照合することで遷移段階が不明な樹種を明らかにし,森林タイプ分類にむけた課題を明確に提示することを目指す.
イネのグルタミン酸合成酵素群の窒素代謝における役割の解明

イネ根NADH-GOGATのC末端側をコードする約0.8kbpのcDNA断片をプローブとして、イネゲノムDNAライブラリーをスクリーニングした結果、11個の陽性クローンを得た。これらのクローンの制限酵素地図及び上記のcDNA断片とアルファルファ根粒NADH-GOGATのN末端側をコードする約1kbpのcDNA断片を用いたサザン解析の結果から、各クローンはプロモーター領域を含めたイネNADH-GOGAT遺伝子の全長を含む可能性のある約33kbpの領域を相補することが判明した。現在、これらのクローンの塩基配列を決定している。2イネの生長過程の葉身及び根におけるNADH-GOGAT遺伝子の発現特性の解析アンモニア処理したイネ幼植物根において、NADH-GOGAT活性及びタンパク質含量は短時間でかつ鋭敏に増加した。このNADH-GOGAT活性の増加は、NADH-GOGAT mRNAの蓄積量の急激な増加を介して新規合成されたNADH-GOGATタンパク質の蓄積によることが示唆された。一方、栄養生長期のイネ葉身では、NADH-GOGAT mRNA含量は若い未抽出の葉身で多く、葉の成熟に伴って減少した。このNADH-GOGAT mRNAの変化は、NADH-GOGAT活性とタンパク質含量の変化と同様であった。3イネNADH-GOGAT完全鎖長cDNAクローンの単離現在、上記の2の結果をもとに、イネの未抽出葉身とアンモニア処理した幼植物根から調製したPoly(A)^+RNAを用いてcDNAライブラリーを構築している。
全身FDGーPETでの骨髄・網内系の糖代謝活性に影響する要因と予後への影響

本研究では、良性疾患(非担癌患者)および担癌患者に行われた全身FDG-PET/CT検査の結果から、胸腰椎の糖代謝が年齢に依存して低下し、炎症に伴って充進することを示した。ここから、相対的に肝より高い骨髄へのFDG集積については病的な変化を考慮する必要があることが示唆された。また、急性炎症を伴わない肺でのFDG集積は肺の組織密度を反映し、正常肺と慢性間質性肺炎との区別が容易でないことを示し、PET/CTのみに依存しない診断の必要性を示唆した。平成17年2月3月に東北大学病院で行われたFDG-PET/CT検査から、癌治療後の症例とFDG-PET/CT検査施行時の技術的問題のあったものを除外し、1年以上の経過が確認でき、PET検査前後5日間の血液所見などの臨床情報が得られる症例を選択、平成20年3月現在、悪性腫瘍36例、良性疾患30例を得ている。これらについてPET検査前後5日間の血球数・血球文画値、炎症反応の指標としてのCRP値と、FDG-PET/CT画像での胸腰椎骨髄のグルコース代謝活性との関連を、大動脈を関心領域として得た血液プールの集積での調整を加えて予備的に検討した。これまでの研究では、良性・悪性群間に年齢、CRP、白血球・赤血球・血小板の数、各血球分画の有意差(t-test,P<0.05)は見られなかった。骨髄のFDG集積には両群とも年齢との負相関を認め、良性群ではCRPと、悪性群では赤血球数との正相関が認められた(偏相関分析、P<0.05)。悪性群と良性群とで見られた骨髄糖代謝の年齢依存性は造血髄分布・量の年齢に伴う変化を反映すると考えられたが、血球数との関連は両群で異なる傾向を示し、病態、患者背景の差異を反映する可能性が示唆された。これらすべての過程において個人情報保護のための施設内ガイドラインを遵守し、セキュリティ機能のあるデータ保存機器を使用している。平成17年2月3月に東北大学病院で行われたFDG-PET/CT検査から、癌治療後の症例とFDG-PET/CT検査施行時の技術的問題のあったものを除外し、1年以上の経過が確認でき、PET検査前後5日間の血液所見などの臨床情報が得られる症例を選択、良性疾患32例、悪性疾患33例を得た。PET検査前後5日間の血球数および炎症反応の指標としてのCRP値と、FDG-PET/CT画像での胸腰椎骨髄のグルコース代謝活性との関連を、骨髄のSUV(standardized uptake value)、および骨髄SUVの肝のSUVに対する比(骨髄/肝比)を用いて検討した。良性・悪性群間に年齢、CRP、白血球・赤血球・血小板数の有意差(t-test, P<0.05)は見られなかった。骨髄SUVより骨髄/肝比の方が血液データとの関連に関する多変量解析における決定係数値が高く、精度が高いと思われたため、骨髄/肝比について検討した。血液検査データとの関連では両群ともに年齢との負相関、CRPとの正相関が認められた。悪性群と良性群とで見られた骨髄糖代謝の年齢依存性は造血髄分布・量の年齢に伴う変化を反映すると考えられ、CRPとの関連は骨髄集積が炎症による刺激を反映することを示すと思われた。また、骨髄/肝比が1を上回る例では、悪性群の1例を除いてすべてCRPが高値で、視覚的に骨髄集積が肝集積と同等以上ものもは病的な骨髄刺激を示すと考えられた。FDG-PET/CTでの炎症所見の関連において、急性増悪を生じていない間質性肺疾患患者28名と、肺に明らかな異常のない患者36名とで肺のSUV値とCT値との関連を比較し、肺のSUVが肺のCT値と高い相関を示しており、基本的に組織密度を反映していると思われること、肺の淡い集積は必ずしも活動性炎症を示唆しないことを示した。この研究は英文論文として公表される(Annals of Nuclear Medicine, 2009)
腸管エンテロクロマフィン細胞よりのセロトニン脱顆粒機序に関する研究

嘔吐のモデル動物フェレットから摘出した腸管を用いた5-HT遊離実験において,5-HT_3受容体作動薬の2-メチル-5-HTは用量に依存して5-HT遊離を増加させた.また5-HT_4受容体作動薬の5-メトキシトリプタミン(5-MT)も2-メチル-5-HT同様,摘出腸管から5-HT遊離を増加させることを見出した.ラット摘出腸管を用いてもフェレット同様,2-メチル-5-HTならびに5-MTにより5-HT遊離上昇が認められた.この5-HT遊離の増加は5-HT_3拮抗薬のグラニセトロン同時灌流により抑制された.シスプラチンは腸管よりの5-HT遊離量を増加し,そのピークは嘔吐行動発現のピーク時間と一致した.このシスプラチンによる5-HT遊離量の増加はグラニセトロンの併用により有意に抑制された.また、水溶性で速効性のウアバインを用いてジギタリス誘起性嘔吐機序を検討した.ウアバインの用量に依存してフェレットは嘔吐を惹起し,グラニセトロンの前投与によりこの嘔吐が抑制された.摘出腸管標本においてウアバインは5-HT遊離量を濃度依存的に増加させ,この増加をグラニセトロンは抑制した.ウアバインの用量に依存して腹部求心性迷走神経活動は上昇し,グラニセトロンはこの上昇を抑制した.エンテロクロマフィン(EC)細胞からの5-HT遊離機序をさらに明らかにするために,マウス腸管陰窩標本を用いて細胞内カルシウム濃度の測定系を確立した.以上の結果よりEC細胞よりの5-HT遊離は,薬剤誘起性嘔吐行動と関連し,その機序にはEC細胞上または介在神経上の5-HT受容体サブタイプが関与していることが明らかとなった。フェレットより単離した陰窩標本を用いての検討が今後の課題である。シスプラチンならびに硫酸銅によって腸管より5-HTが脱顆粒し、その5-HTが迷走神経線維の脱分極を引き起し、嘔吐中枢を興奮させるのが嘔吐発現の主たる経路であることを既に報告してきた。平成7年度の研究計画は、フェレット、ラットの嘔吐行動、電気生理学的ならびに5-HT含有量、遊離量の測定(南、遠藤)、実験終了時に臓器を摘出し電子顕微鏡を用いた形態学的・組織化学的検討(矢嶋)、エンテロクロマフィン(EC)細胞の培養系の実験を推進し、EC細胞の情報伝達を明らかにすること(平藤)であった。最近の新たな発見を次に記す。1.シクロホスファミドの嘔吐はセロトニン遊離がきっかけとなることを捉えることが出来た。また、ジギタリスの嘔吐は中枢性と考えられていたが、末梢性もありEC細胞の5-HT遊離、迷走神経求心路を経ることを明らかにした。EC細胞よりの5-HT脱顆粒が嘔吐の発現にとって大きな誘因であることを普遍化できる方向に進んできた。2.摘出腸管標本をテトロドトキシンで処理すると、5-HT_4作動薬による5-HT遊離が抑制された。in vitroとinvivoの解離をはじめて指摘した。3.嘔吐を押さえる生薬として古くより知られていた半夏の嘔吐抑制が、5-HT_3拮抗であることを明らかにした。この作用を物有効成分の同定に着手できた。4.シスプラチンがラット肥満細胞からヒスタミンと共に5-HT遊離を起こすことを見いだした。5.EC細胞の単離実験に関しては今回の科研費で完成した細胞内カルシウム測定装置を用いて基礎的検討が進んでいる。

嘔吐のモデル動物フェレットから摘出した腸管を用いた5-HT遊離実験において,5-HT_3受容体作動薬の2-メチル-5-HTは用量に依存して5-HT遊離を増加させた.また5-HT_4受容体作動薬の5-メトキシトリプタミン(5-MT)も2-メチル-5-HT同様,摘出腸管から5-HT遊離を増加させることを見出した.ラット摘出腸管を用いてもフェレット同様,2-メチル-5-HTならびに5-MTにより5-HT遊離上昇が認められた.この5-HT遊離の増加は5-HT_3拮抗薬のグラニセトロン同時潅流により抑制された.シスプラチンは腸管よりの5-HT遊離量を増加し,そのピークは嘔吐行動発現のピーク時間と一致した.このシスプラチンによる5-HT遊離量の増加はグラニセトロンの併用により有意に抑制された.また、水溶性で速効性のウアバインを用いてジギタリス誘起性嘔吐機序を検討した.ウアバインの用量に依存してフェレットは嘔吐を惹起し,グラニセトロンの前投与によりこの嘔吐が抑制された.摘出腸管標本においてウアバインは5-HT遊離量を濃度依存的に増加させ,この増加をグラニセトロンは抑制した.ウアバインの用量に依存して腹部求心性迷走神経活動は上昇し,グラニセトロンはこの上昇を抑制した.エンテロックロマフィン(EC)細胞からの5-HT遊離機序をさらに明らかにするために,マウス腸管陰窩標本を用いて細胞内カルシウム濃度の測定系を確立した.以上の結果よりEC細胞よりの5-HT遊離は,薬剤誘起性嘔吐行動と関連し,その機序にはEC細胞上または介在神経上の5-HT受容体サブタイプが関与していることが明らかとなった。フェレットより単離した陰窩標本を用いての検討が今後の課題である.
エージェントベースト・モデリングによる商業集積の私的自由と公共性の検討

本研究の目的は,商業集積,とりわけ自生的に形成される商店街において,その構成員である小売商(特に中小小売商)の経済活動の自由を担保しつつ,商業集積の公共性が保たれる条件を,理論的および実験的に明らかにすることである。これにより,地域社会において小売商業が果たす多面的な役割を再評価し,「まちづくり」という課題に対して,有効な視座を提供することを目指している。2年目に当たる当該年度おいては,初年度に引き続き、分析枠組み構築のための文献研究を進めた。第一に,筆者の専門分野である商学における商業論および経営学における組織間関係論において商業集積を対象とした研究である。第二に,私的自由と公共性との関係について論じている諸分野である。この問題について論じている領域は多岐に渡る。具体的には,哲学・倫理学,法学,政治学,経済学,社会学などである。次に,エージェント・ベースト・モデリング(ABM)を実行するために,技術環境の整備を行った。その後,これまでの文献研究に基づいてプロトタイプのモデルを構築し,プログラミング作業を行った。これに基づいて,シミュレーション実験を実施した。その結果,モデルの修正と実験にさらなる時間を要することが明らかになった。そこで,今後も継続して研究を進めていく。そして初年度においては,分析枠組み構築のために文献研究を行った。具体的には以下の2つの分野である。これにより,これまでの研究では,商業集積あるいはその構成員である小売商が経済的利益を向上させることが主眼となっており,商業集積の公共性についてはその重要性は指摘されるものの,理論的にも実証的にも直接的に取り扱った研究が極めて限られているということが明らかとなった。ただしこれらは,私的自由と公共性というテーマにおいて相互に影響しあっており,カテゴリー上は別の分野として分かれていても密接な関係を持っている。そこでこれらのなかで代表的な研究を中心に文献展望を進めた。次年度も引き続き行う。
空気流体力学的現象の実測に基づく音声生成モデルの作成とそれによる声質の解析

本研究は従来殆ど解明されていなかった音声の様々な声質の生成機構を明らかにすることをめざして、次の3項目について基礎的検討を行った。1.声道内での空気流速と音圧分布の計測方法を開発する。2.声道の3次元形状の計測を行いそれに基づいてより実体に近い音声波生成過程のモデルを作成する。3.様々な声質、特に病的声質の音響的成因を解析し、それらの生成機構を解明する基礎的資料を作成する。まず、発声中の声道内での空気流速と音圧分布の測定を熱線流速計と超小型マイクロホンを用いて試み、同時に、声門付近での現象を調べるために、声帯振動模型を作り、気流パタンの計測を行った。熱線流速計の特性に充分に留意しながら結果の解釈を行うならば、発声中の声道内の空気流速と音圧分布を計測することはある程度可能であることが示された。声帯振動模型実験からは、喉頭音源付近の気流の速度が60m/sにもなり、流線は空間的に限定されている可能性が示された。また、声道内での空気流速の測定では、硬口蓋付近の最大流速はたかだか1m/s程度であることが分かった。次に、核磁気共鳴断層装置による声道の三次元形状計測とそれに基づく音声波生成過程の解析を行い、生体に害を与えることなく三次元計測が可能であること、声道の三次元構造が伝達特性に及ぼす影響を定量化し得ることなどを示した。さらに、声質の音響的成因を明らかにするため行った、病的声質の計量心理学的評価実験及び音響分析では、基本周波数及び振幅、波形における変調の度合、加法的雑音成分の強さ、周波数スペクトルの特徴などを表すパラメータが声質の評価に重要であり、それらは特に粗造性や気息性、無力性などの声質に対応することなどが示された。今後はここで得られた基礎的知見を総合して、音声波生成過程のより実体に近いモデルを開発し、様々な声質の生成機構を解明していく予定である。
エナメル上皮腫におけるTTSPとHAI-1の機能解析

不死化エナメル上皮腫細胞株AM-1、AM-3においてsi RNAをもちいてHAI-1の一過性ノックダウンを行うことにより細胞増殖能が低下し、細胞遊走能が亢進することが明らかになった。また、エナメル上皮腫の臨床検体を用いた免疫染色を行った結果、今回免疫染色を行った14例中12例でHAI-1は細胞膜に陽性であった。不死化エナメル上皮腫細胞株であるAM-1、AM-3にHAI-1のsi RNAを導入し一過性にHAI-1をノックダウン(KD)する事でコントロール細胞と比較して細胞増殖能が低下し、細胞遊走能が亢進する事が明らかになった。さらに、エナメル上皮腫におけるHAI-1の機能解析を行おうと考え、AM-1、AM-3におけるHAI-1の安定的KD株を樹立しようとレンチウイルスを用いて実験を進めているが現在の所、安定的KD株は樹立できていない。この問題に関しては現在、CRISPR/Casシステムを確立する事で解決できると考え、CRISPR/Casシステムの確立を目指している。不死化エナメル上皮腫細胞株であるAM-1、AM-3におけるHAI-1の安定的ノックダウン(KD)株を樹立しようとしたが結果、失敗に終わった。エナメル上皮腫臨床検体におけるHAI-1の免疫染色では全症例でHAI-1陽性であった。口腔外科臨床業務や会議等が多いが、実験を行う時間はあるので概ね、順調に研究は進んでいると考えている。今年度はエナメル上皮腫におけるTTSPおよびHAI-1の発現に関する臨床病理学的解析を行うため免疫染色を行う予定としている。また、エナメル上皮腫におけるTTSPとHAI-1のin vitroにおける機能解析を行うため標的となるII型膜貫通蛋白構造を有するSP群(TTSP)の探索を行う予定である。そのため、AM-1、AM-3細胞抽出液を用いてHAI-1を免疫沈降することにより、HAI-1と共に沈降されるTTSPを検索する。
硫黄官能基を持つ複素環の高反応性を用いた新反応と新有機試剤開発の研究

1.ピリジンや関連含窒素複素環の硫黄官能基誘導体を多数合成し、それらの物理的性質化学反応性について研究し、新しい反応をいくつか見出した。ピリジン、およびNーオキシドのαー位にスルフィニル基、スルホニル基を有する化合物はKOHーメタノール(アセトニトリル)の反応により容易にスルフェン酸、スルフィン酸を与え、これらの良い合成法が開発された。特にスルフェン酸のナトリウム塩を安定な型で単離したのは最初の例で特筆される。2.ピリジルフェニルスルホキシド(αー、βー、γー)をアルキルグリニヤール試薬と反応させると、スルフィニル硫黄原子上で置換反応を行うことを見出した。この際、βー、γー体との反応ではグリニヤール交換反応により、βー、γーピリジルグリニヤール試薬の発生することを見出し、アルデヒド等との親電子試剤との反応により多数の新しい化合物を合成した。一方αーピリジル体の場合はリガンドカップリング反応により、αーフェニルピリジンが好収率で得られ、ピリジン環やキノリン環のαー位にアリール基を導入する良い反応となった。この2反応は反応中間体にσースルフランを経由する興味深い反応である。3.2に述べたリガンドカップリング反応を更に拡張して、各種のピリジルアリールを有するスルホキシドとピリジルグリニヤール試薬類を反応させると好収率で各種のアザビアリール(対称、非対称のもの)が得られることを見出した。アザジアリール類は金属キレート剤として有用であり、本研究による成果は新しいキレート剤合成として広く活用されると考えられる。4.αー、βー、γーのヨードピリジンとエチルグリニヤール試薬の反応により新しいピリジルグリニヤール発生法を見出し各種合成反応に供した。5.ピリジルフェニルスルホキシドとLDAの反応でピリジン環のスルフィニル隣接炭素をリチオ化し、各種の親電子試材の反応より多数のピリジン誘導体の合成に成功した。1.研究課題1に従いピリジン環のα,γ位に各種の置換基を持つスルホキシド、スルホンを合成した。これらのスルホン、スルホキシドは各種のホ核試剤、例えば【^-OH】、【RO^-】、【RS^-】、【^-CN】等と容易に反応してスルホニル基やスルフィニル基を置換し、イプリ置換生成物が定量的に得られた。スルホニル基やスルフィニル基は各々スルフィン酸、スルフェン酸として単離確認した。ピリジンの代りにピリジン-N-オキシドの硫黄誘導体を用いると反応は更に容易におこり、スルフィン酸はいずれの置換基を持つものも定量的に得られ、スルフィン酸の良い合成法を見出した。同様にスルホキシドよりはスルフェン酸が生成することも判ったが、スルフェン酸は空気中で極めて不安定ですぐにスルフィン酸に酸化された。このことは生体中での硫黄化合物の酸化過程を明らかにする上で重要である。しかしイプリ置換を利用すればスルフェン酸も容易に合成出来る。2.1の化合物をグリニヤ試薬と反応させると、ピリジンのα-体ではスルホンはイプリ置換で炭素基を導入することが出来るが、スルホキシドではリガンドカップリングにより、ピリジン環とアルキル、アリール基等を直接結合させる新しい反応を見出し、光学活性体を用いて立体化学を明らかにした。3.ピリジン環等のヘテロ環グリニヤール試薬の発生は従来不可能とされていたが、ピリジン環のβ、γ-位体は、スルホキシドと活性なグリニヤール試薬を用いるグリニヤール交換の方法で容易に得られることを見出した。

一方ピリジンのα-位のグリニヤール試薬はα-ヨードピリジンとアルキルグリニヤール試薬を用いることにより容易に発生させることも見出した。更にベンゼン環やピリジン環のスルフィニル基のα-位に臭素を入れ、グリニヤール試薬と反応させると、ベンザインやピリザインが発生することも見出した。4.α-ピコリル-スルホキシドと強塩基でカルバニオンを作り、その立体化学より興味ある知見を得た。1.ピリジン,キノリこの2,3,4位にPhSOー基を導入し,後アルキルグリニヤール試薬と反応させると,2ー位の物以外はグリニヤール試薬のPhSOー基の硫黄への功撃により生成するピリジル,キノリールグリニヤール試薬が安定に存在することが明らかとなった.この方法により今まで発生の難しかったピリジル,キノリルグリニヤー試薬の新しい合成法である,得られたグリニヤール試薬は各種のアルデヒド,ケトン等と反応し,それぞれ複素環を持つ,2級,3級のアルコールを収率良く与えることが判った.2.ピリジンやベンゼン環を持つスルホキシドのスルフィニル基に対するオルハ位にハロゲン(Cl,Br,I)を導入した後,アルキルグリニヤール試薬と反応させると,ハロゲンがCl,Brの場合は,グリニヤール試薬がまずスルフィニル基の硫黄を攻撃して,芳香環上でのグリニヤール交換が起こり,後ハロゲンを脱離して中間体にベンザインやピリザインが生成することを見出した.この場合反応系にフランやアニトラセンを共存させておくと,DielsーAlder反応により中間体に生成したピリザインやベンザインが捕捉されることが判り,これらの不安定中間体の発生を確認した.また反応途次においてアルデヒド等を加えると,ハロゲン化芳香環を持つアルコールが収率良く得られた.ハロゲンとしてヨードを用いると,アルギルグリニヤール試薬はヨードと反応してグリニヤール交換によるOースルフィニルアリールグリニヤール試薬が得られた.このように芳香環にスルフィニル基を持つ化合物は各種芳香環誘導体の合成原料として有用であることを見出した.3.上記1の方法により複素環を持つグリニヤール試剤の発生が容易に行えるようになったので,この反応系にpートリルーlーメンチルエステルを作用させると,ほぼ光学収率100%で光学活性はpートリルー3又はチピリジルスルホキシドが収率100%得られた.1.ヘテロ環を有する硫黄化合物を合成し、それらの安定性についての検討を行い、今後の研究における展開を試みた。ヘテロ環のうち、ピリジン,キノリン等の含窒素、ナオフェンのような含硫黄ヘテロ環を有する化合物のスイフィド、スルホキシド、スルホン類は安定であり、合成化学の試材等として用いうる。しかし、フラン環は極めて不安定であり合成試材としての用途は限られている。今年度はピリジンのモノスルフィニル置換体を3種類合成し、LDAのような強塩基によるチオ化を行ったところ、立体、位置選択的に、ピリジン環のスルフィニ基に対するαー位のみがリオン化される反応を見出した。このリチオ化体とアルデヒド、ケトン(CH_3)_3Sicl等の親電子試剤を反応させると、スルフィニル基の立体効果により、2種類のジアステレオマーが得られるが、その生成物の比は1:3程度である。光学活性の3-、又はチ-ピリジルP-トリスレスルホキシドとLDA及びベンズアルデヒドの反応により得られるジアステオーマーの選択比を調べ、(S)体のスルホキシドを用いた時に得られたアルコール体の主生成物の光学活性は(S)体であることを明らかにした。
神経成長円錐における蛋白質新生の生理的意義

本研究は、外界刺激に応じて生じる神経成長円錐の運動や形態の変化における成長円錐内の局所的蛋白新生の生理的意義を解明することを目的とする。実験にはラミニン上に培養した鶏卵胚後根神経節細胞を用いた。平成13年度では、神経成長因子NGF刺激による突起伸長における蛋白新生について解析した。Ca^<2+>依存的に活性調節される蛋白翻訳因子eEF2について検討したところ、細胞体と成長円錐にリン酸化されたeEF2が分布していたが、その発現量は少なかった。次に、高濃度KC1添加によって細胞内Ca^<2+>濃度を上昇させたところ、成長円錐が崩壊して神経突起伸長が抑制された。この時、細胞体と成長円錐共にリン酸化eEF2が有意に増加した。これはCa^<2+>依存的にeEF2が成長円錐内でリン酸化され、Ca^<2+>依存的なeEF2による突起伸長制御系が成長円錐内に存在することを示唆する。平成14年度では、軸索反発因子Sema3A刺激による成長円錐崩壊における蛋白新生について検討した。活性化に伴う蛋白翻訳因子eIF4Eのリン酸化がSema3A刺激によって有意に亢進することが認められた。また、蛋白翻訳阻害剤であるanisomycinはSema3A刺激による成長円錐崩壊を抑制した。更に、Sema3Aの細胞内シグナル伝達を担うチロシンリン酸化酵素Fynの阻害剤lavendustin-AによってSema3A刺激による翻訳因子リン酸化亢進が阻害された。これらのことから、Fynを介するSema3Aシグナル伝達系によって活性化する蛋白新生カスケードが存在するものと考えられた。Sema3Aの細胞内シグナル伝達系はCa^<2+>非依存的であることから、Sema3A刺激による成長円錐崩壊に関連する蛋白新生は、神経突起伸長に関連するCa^<2+>依存的な蛋白新生とは各々独立に機能すると考えられ、刺激依存的に特有の局所的な蛋白新生が起こることが示唆された。本研究では、外界環境刺激に応じて生じる紳経成長円錐の運動や形態の変化における成長円錐内の局所的蛋白新生の意義を解明する目的で、Ca^<2+>依存的に働く蛋白質翻訳因子eEF-2(eukaryotic elongation factor-2)の成長円錐の運動制御における生理的役割を検討する。平成13年度では、先ず最初に、ロックフェラー大学(現エール大学)のA.Nairnより供与されたリン酸化eEF2(Phospho-eEF2)に対する特異的抗体を用いてWestern blottingと免疫細胞化学的手法で成長円錐におけるeEF2の発現と分布について検討した。鶏卵胚の後根神経節(DRG)細胞をラミニン上に培養して神経成長因子(NGF)で神経突起伸長を誘発する実験系を用いた。卵胚8-12日目の大脳、小脳、DRGにおけるPhospho-eEF2の発現を確認した。突起伸長中の培養DRG細胞では、細胞体と成長円錐にPhospho-eEF2が分布していたが、その発現量は少なかった。神経突起部では細胞体や成長円錐に比してPhospho-eEF2の分布は少なかった。次に、培養液に高濃度KClを添加して細胞膜を脱分極させて細胞内Ca^<2+>濃度を人為的に上昇させたところ、細胞体と成長円錐共に有意にPhospho-eEF2が増加していた。これは、Ca^<2+>依存的にeEF2がリン酸化されたことを示唆する。また、KCl刺激による細胞内Ca^<2+>濃度の上昇は神経突起伸長を停止させ、成長円錐の崩壊を誘発した。非リン酸化型eEF2がmRNAの翻訳活性を持つことが知られているので、他のCa^<2+>依存的シグナル経路の影響を排除して考えることは全くできないが、成長円錐内でeEF2の翻訳活性が低下することで突起伸長が阻害された可能性がある。今後、細胞生理学的実験を行ってこの可能性について検討する予定である。

これらのことから、Fynを介するSema3Aシグナル伝達系によって活性化する蛋白新生カスケードが存在するものと考えられた。Sema3Aの細胞内シグナル伝達系はCa^<2+>非依存的であることから、Sema3A刺激による成長円錐崩壊に関連する蛋白新生は、神経突起伸長に関連するCa^<2+>依存的な蛋白新生とは各々独立に機能すると考えられ、刺激依存的に特有の局所的な蛋白新生が起こることが示唆された。本研究は、外界環境刺激に応じて生じる神経成長円錐の運動や形態の変化における成長円錐内の局所的蛋白新生の生理的意義を解明することを目的とし、神経成長因子NGFに誘発される神経突起伸長および軸索反発因子Semaphorin3A(Sema3A)による成長円錐崩壊における局所的蛋白新生について解析した。平成13年度では、鶏卵胚の後根神経節(DRG)細胞をラミニン上に培養してNGFで神経突起伸長を誘発する実験系を用いて解析したのに対し、平成14年度では、同様の培養細胞においてSema3A刺激による成長円錐崩壊の実験系を用いて検討した。卵胚7-8-日目の培養DRG細胞に蛋白翻訳阻害剤であるanisomycinを添加した条件下ではSema3A刺激による成長円錐崩壊が有意に抑制された。次に、蛋白翻訳因子eIF4EおよびeIF4EBP1の翻訳活性化に伴うリン酸化亢進について、リン酸化されたそれらの翻訳因子を特異的に認識する抗体を用いて免疫細胞化学的解析を行った。成長円錐上に存在するeIF4EおよびeIF4EBP1の双方ともSema3A刺激によってリン酸化状態が亢進することが認められた。即ち、Sema3A刺激によってこれらの翻訳因子を介する局所的な蛋白新生が誘発されるものと考えられた。更に、Sema3Aの細胞内シグナル伝達を担うチロシンリン酸化酵素Fynの阻害剤lavendustin-AによってSema3A刺激によるこれら翻訳因子のリン酸化亢進が阻害された。以上のことから、Fynを介するシグナル伝達経路の下流に蛋白新生を誘起するカスケードが存在するものと考えられた。Sema3A刺激による細胞内シグナル伝達系はCa^<2+>非依存的であることから、Sema3A刺激による成長円錐崩壊に関連する蛋白新生機構は、Ca^<2+>依存的に行われる神経突起伸長に関連する蛋白新生機構とは独立的に機能するものと考えられた。
高弾性歪み下における点欠陥生成過程に及ぼすfcc金属中の溶質原子の影響

本研究では、高弾性歪みが発生するサイトに注目し、その歪みが点欠陥の形成や移動に及ぼす影響を調べた。まず、Fe-Cu合金における原子空孔の形成エネルギーの変化を第一原理計算プログラムVASPを用いて調べた。2×2×2のスーパーセルを作った場合のbcc Fe中の単空孔の形成エネルギーは2.026eVであった。bcc Fe中に15原子のbcc Cu析出物を作り、その近傍に原子空孔を導入した。原子空孔を析出物の中心に作った場合、その形成エネルギーは1.079eVであった。一つずつ外側にいくに従って、1.238eV、1.256eVと変化した。Cu析出物に隣接したFe原子の場所に原子空孔を導入した場合には1.430eVとなった。純Fe中の原子空孔の形成エネルギーより低くなっており、これが起こる要因の一つにFe中にCuが存在するときに発生する歪みが挙げられる。次にNi中に63.60%オーバーサイズであるAu原子を入れて、格子間原子集合体の移動エネルギーの変化をシミュレーションにより求めた。19個までの格子間原子の集合体について計算を行った。Au原子が存在しない場合は格子間原子集合体の移動エネルギーは0.1eV以下であったが、Au原子が存在すると、1eV近くまで移動エネルギーは上昇した。また、ポテンシャルのパラメータを変化させることで、溶質原子の大きさを自由に変えた時の移動エネルギーの変化を調べた。溶質原子の大きさはNi原子に対して、-30%から100%まで変化させた。Ni原子に対する大きさが正でも負でも変化量が大きくなるに従って移動エネルギーは高くなった。また、中性子照射したNi-Au合金を電子顕微鏡観察することで、実験的にも溶質原子により発生する歪みの影響で格子間原子集合体の移動エネルギーが高くなり、照射損傷組織が変化することを確認した。本年度は、高弾性歪み下での母合金と溶質原子の結合状態、また、高歪み下での溶質原子周辺の欠陥の安定構造と安定性を計算機シミュレーションによって調べる予定であったため、まず、HIT製ハイ・パフォーマンス・コンピュータを購入し、第一原理計算プログラムであるVASPを導入した。現在、結晶モデルに歪みを与えて溶質原子周辺の結合状態を調べるための準備計算まで終わっている。その結果は以下の通りである。仮想的な結晶であるbcc Cu中の単空孔の形成エネルギーは0.998eVであった。また、bcc Fe中に15原子のbcc Cu析出物を作り、その近傍に原子空孔を導入した。一つずつ外側にいくにしたがって、1.238eV、1.256eVと変化した。また、Ni中のAu原子の周辺に格子間原子集合体を導入し、その移動エネルギーの変化を調べた。これにより、格子間原子集合体によって発生する弾性的な歪みと溶質元素の関係を調べた。Au原子が存在しない場合は、19個の格子間原子集合体は0.1eV以下で移動した。それに対して、集合体の進路にAu原子が存在し、移動を妨げるとその移動エネルギーは1eV近くまで高くなった。移動を妨げるAu原子の数が多くなるにつれて、その移動エネルギーは高くなった。来年度は、引き続き高歪み下での溶質原子と点欠陥の関係を調べていくとともに、電子顕微鏡によるNi基合金やCu基合金の引張破断面近傍の観察を行っていく予定である。

また、中性子照射したNi-Au合金を電子顕微鏡観察することで、実験的にも溶質原子により発生する歪みの影響で格子間原子集合体の移動エネルギーが高くなり、照射損傷組織が変化することを確認した。
生態学と感染症動態の数理的研究

本申請においては、生態学において捕食者・被食者系のダイナミックスを解析し、その安定性から個体の捕食行動と食物網関係の構造、表現形可塑性と生物種の絶滅率リスクなどの数理的関係について解析するのが目的であった。Lee博士は、平成22年度は、これまでの研究をとりまとめまた生態系および感染症の両方において研究をすすめた。と韓国の慶北大学の数学教室からYon gook Kim教授およびその大学院生であるByul Nim KimさんやKyeong Ah Nakさんがみえ、感染症のダイナミックスに関する数理的研究をすすめたが、LEE博士はそれらとの共同研究を行った。この論文はJournal of Theoretical Biologyに刊行された。加えて平成22年の末には、慶北大学数学教室のメンバーが10名来日し数理生物学ノシンポジウムを九州大学で行った。加えて、「生命の数理」(巌佐著、共立出版2008)を韓国語に翻訳するプロジェクトを推進し、10名程度の数理生物学者を組織して遂行してきた。それが2011年初頭に刊行された。加えて、九州大学の数理生物学研究室において、2名の韓国人大学院生が数理生物学の研究を進めるにあたり研究だけでなく生活のことについても助けに成っている。全体として、Jung Min Lee博士は、日本および韓国の数理生物学の研究者と交流し、両国における数理生物学の交流のために尽力している。帰国したあとはNIMSという大田にある応用数学の研究所の研究員に就職し、韓国に数理生物学を定着させることを期待している。本申請においては、生態学において捕食者・被食者系のダイナミックスを解析し、その安定性から個体の捕食行動と食物網関係の構造、表現形可塑性と生物種の絶滅率リスクなどの数理的関係について解析するのが目的である。平成20年度は11月に来日するために、これまでの研究をとりまとめまた生態系および感染症の両方において研究の具体的方向を探った。なお12月から3ヶ月、大韓民国の釜山大学の生態学者であるTae-Soo Chon教授が、日本学術振興会の短期招聘によって九州大学に滞在したが、Lee博士は、Chon教授とともに、東京大学、総合研究大学院大学、大阪大学、同志社大学、静岡大学、奈良女子大学などの数理生態学者の研究室をまわりセミナーを行い研究交流をした。このことで日本における数理生態学の活動を把握した。11月からの5ヶ月の短期間ではあったが、Lee博士は精力的に研究交流をした。コンピュータについては、別の科学研究費によってデスクトップコンピュータを購入してLee博士の研究をすすめてもらう予定にしているので、本研究補助金ではつかわないことにした。平成21年度は初年度に引き続いて、これまでの研究をとりまとめまた生態系および感染症の両方において研究をすすめた。とくに韓国の慶北大学の数学教室からYon gook Kim教授およびその大学院生であるByul Nim KimさんやKyeong Ah Nakさんがみえ、感染症のダイナミックスに関する数理的研究をすすめたが、LEE博士はそれらとの共同研究を行った。この論文はJournal of Theoretical Biologyに投稿されてすでに印刷予定になっている。また続いての共同研究の論文をまとめるために夏に何度か韓国に訪れている。また韓国で開催された数理生物学の講習会や研究集会にて何度も招待され、反応拡散方程式の生命科学における使用法について講演をおこなった。このほか、医学や農学のさまざまな分野の研究者と共同研究を進めた。それが今年中に完成して出版される予定である。
第二言語コミュニケーション意欲を高める会話エージェントに関する研究

本研究では,次の3つのサブ目標を設定して研究を推進する.1.WTC向上支援に目がけた会話戦略モデルの構築と親近感のある会話エージェントの実現2.学習者の特性,会話の難易度等,WTC向上度の相互関係を明らかにするWTC成長モデルの提案3.学習の場での長期的な実践によるシステム効果の実証・授業実践モデルの構築上記の1に関しては,これまでの研究で構築してきたアニメーション型会話エージェント及び会話戦略モデルの実装によるWTCへの有効性の研究成果を学術論文としてまとめ,2018年7月に人工知能と教育に関する最も権威ある国際雑誌IJAIED (International Journal of Artificial Intelligence in Education)に掲載された.また,1で提案した支援手法の精緻化,及び2の実現に向けた調査実験を実施した結果,学習者の嗜好性やWTCの習熟度とシステムの効果の相互関係が明らかになり,学習者の特性を考慮した適応的支援の実現可能性・有用性に関する新たな知見を得た.この研究成果は,2018年11月に開催された人工知能学会第84回先進的学習科学と工学研究会で発表した.そして,上記の調査結果の分析より,本研究で提案する学習支援システムの学習効果を最大化するためには,どんな学習者に対してどこまで支援を提供し,どこから支援を保留すればいいのかという適切な支援バランスの実現方法を考察した.その結果,学習者の特性(WTC習熟度や会話戦略嗜好性)を考慮した会話戦略の適用バランスに関する新たな知見が得られた.これは今後の真正な教育現場におけるシステムの導入と運用に向けて,多様な学習者に柔軟かつ頑健に対応できる支援の実現に向けた有用な知見である.この研究成果は今年6月に開催される人工知能と教育に関わる国際会議AIEDで発表する予定である.当初の計画通りに1会話戦略モデルの精緻化および2教材開発のためのオーサリングシステム開発に取り組んだ.2の進捗においてはやや遅れが生じているが,これは1について想定した以上の世界的に見ても有意義な成果が得られたことで,追実験と分析を掘り下げて行ったことによる.1に関する成果としては,本研究で提案した会話戦略モデルおよびそれにもとづいて行った調査をまとめた学術論文が本研究分野の最も権威ある国際雑誌IJAIED (Int'l J. of Artificial Intelligence in Education)に採録されたことがある.これは提案した仕組みの新規性と,会話エージェントと学習者の間でなされる情動的コミュニケーションの成立の観点からの調査が,最先端の学術的知見として認められたことを意味している.本年度は,再利用可能な動的会話制御を可能とするオーサリングシステム開発を促進し,学習シナリオの充実化を図る.また,本研究で取組んでいる第二言語学習者WTCの向上は,人の内的側面の変容を目指すものであるため,長期的な実践的取り組みにより調査することが必要だと考える.そのため,第二言語習得論を専門とする講師の指導の下で,授業実践の調査を実施する.実証研究の状況を把握しながら,会話戦略がシステム設計意図通りに適応できているかどうか,システムのオーサリンで負担が減少されているかどうか,会話シナリオ教材の問題点を分析し,洗練・拡充する.本研究では,次の3つのサブ目標を設定して研究を推進する.1.WTC向上支援に目がけた会話戦略モデルの構築と親近感のある会話エージェントの実現2.学習者の特性,会話の難易度等,WTC向上度の相互関係を明らかにするWTC成長モデルの提案3.学習の場での長期的な実践によるシステム効果の実証・授業実践モデルの構築上記の1に関しては,これまでの研究で構築してきたアニメーション型会話エージェント及び会話戦略モデルの実装によるWTCへの有効性の研究成果を学術論文としてまとめ,2018年7月に人工知能と教育に関する最も権威ある国際雑誌IJAIED (International Journal of Artificial Intelligence in Education)に掲載された.また,1で提案した支援手法の精緻化,及び2の実現に向けた調査実験を実施した結果,学習者の嗜好性やWTCの習熟度とシステムの効果の相互関係が明らかになり,学習者の特性を考慮した適応的支援の実現可能性・有用性に関する新たな知見を得た.この研究成果は,2018年11月に開催された人工知能学会第84回先進的学習科学と工学研究会で発表した.そして,上記の調査結果の分析より,本研究で提案する学習支援システムの学習効果を最大化するためには,どんな学習者に対してどこまで支援を提供し,どこから支援を保留すればいいのかという適切な支援バランスの実現方法を考察した.その結果,学習者の特性(WTC習熟度や会話戦略嗜好性)を考慮した会話戦略の適用バランスに関する新たな知見が得られた.これは今後の真正な教育現場におけるシステムの導入と運用に向けて,多様な学習者に柔軟かつ頑健に対応できる支援の実現に向けた有用な知見である.この研究成果は今年6月に開催される人工知能と教育に関わる国際会議AIEDで発表する予定である.当初の計画通りに1会話戦略モデルの精緻化および2教材開発のためのオーサリングシステム開発に取り組んだ.2の進捗においてはやや遅れが生じているが,これは1について想定した以上の世界的に見ても有意義な成果が得られたことで,追実験と分析を掘り下げて行ったことによる.1に関する成果としては,本研究で提案した会話戦略モデルおよびそれにもとづいて行った調査をまとめた学術論文が本研究分野の最も権威ある国際雑誌IJAIED (Int'l J. of Artificial Intelligence in Education)に採録されたことがある.

これは提案した仕組みの新規性と,会話エージェントと学習者の間でなされる情動的コミュニケーションの成立の観点からの調査が,最先端の学術的知見として認められたことを意味している.本年度は,再利用可能な動的会話制御を可能とするオーサリングシステム開発を促進し,学習シナリオの充実化を図る.また,本研究で取組んでいる第二言語学習者WTCの向上は,人の内的側面の変容を目指すものであるため,長期的な実践的取り組みにより調査することが必要だと考える.そのため,第二言語習得論を専門とする講師の指導の下で,授業実践の調査を実施する.実証研究の状況を把握しながら,会話戦略がシステム設計意図通りに適応できているかどうか,システムのオーサリンで負担が減少されているかどうか,会話シナリオ教材の問題点を分析し,洗練・拡充する.
ポドプラニンに対するがん特異的抗体（CasMab）を用いた放射免疫療法の開発

放射免疫療法(Radioimmunotherapy;RIT)は、がん細胞に高発現している抗原に対する抗体に治療用のラジオアイソトープ(RI)を標識し体内に投与する放線治療法であり、高い抗腫瘍効果を示す。しかしながら標的分子である抗原は多くの場合正常細胞にも発現しており、これらに対する副作用が懸念される。がん細胞だけを認識することができる抗体を用いれば、正常細胞への副作用を抑えることができ、その分治療抗体を大量に投与することが可能になり、高い治療効果が期待できる。本研究では、複数の難治性固形がんで高発現していることが知られているポドプラニンに対するがん特異的抗体(CasMab)を治療用RIで標識し、腫瘍モデル動物での体内動態、治療効果、副作用を評価し、CasMabを用いたRITの有用性を示す。当該年度は、従来型の抗ポドプラニン抗体をβ線放出核種で標識し、RITの治療効果の検証を行った。中皮腫由来細胞株H226を皮下移植したマウスを用い、β線放出核種であるY-90で標識した抗ポドプラニン抗体によるRITの治療効果を検証した。Y-90で標識した抗ポドプラニン抗体を投与したマウス群は、コントロール群に比べて、腫瘍の増殖が明らかに抑制された。各群の腫瘍の病理解析を行った結果、コントロール群の腫瘍にくらべて、治療群の腫瘍では、ネクローシスや、増殖腫瘍細胞の有意な減少が見られた。また、治療群では、体重減少のような明らかな副作用は見られなかった。これらのことから、従来型の抗ポドプラニン抗体を用いたRITの有用性を明らかにした。また、抗ポドプラニンCasMabを用いたRITの有用性を検証するため、抗ポドプラニンCasMabをIn-111で標識し、腫瘍細胞への親和性や体内動態を調べた。がん患者におけるポドプラニンの発現の検証を、協力機関より入手する予定であったが、検体数が集まらなかったため、市販のヒト患者由来組織アレイを用いることにした。また、マウス感染症が生じたため、動物飼育施設が使用できない期間があり、予定していた動物実験の一部が遅れている。従来型抗ポドプラニン抗体と同様に、がんに対する特異性を高めた抗体CasMabを用いたRITの評価を行い、それぞれの抗体を用いたRITの治療効果と副作用の比較を行う。また、α線とβ線の治療効果や副作用の比較を行うため、α線放出核種の抗体標識の方法を確立し、腫瘍モデルを用いα線標識抗体の体内動態を調べ、正常臓器への影響を算出し、β線標識抗体による影響と比較する。正常臓器への影響を考慮し、α線標識抗体によるRITの治療効果を評価し、難治性固形腫瘍に対する効果的な治療法を提案する。

当該年度は、マウス感染症が生じたため、飼育施設が使用できず、予定した動物実験の一部が行えなかったため次年度使用額が生じた。次年度は、抗体をRI標識するための試薬やRIの購入、RI標識抗体の体内動態や治療効果を評価するためのマウスの購入、細胞培養などに関連する消耗品の購入を予定している。また、研究成果を発表するための学会参加や論文をオープンアクセスで掲載するために使用する予定である。