hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
独占禁止法の実効性の研究--独禁法の執行過程および効果の実証的分析

この研究では,基本的なフレームワークとして,与件としての環境要因を前提とし,独立変数あるいは投入としての公正取引委員会が持つ様々な法的手段による法執行と従属変数あるいは産出としての独占禁止法の実効性(それは競争政策がどの程度実現されたかによって測定される)の関係を分析するという方法が取られた.研究の手段としては公正取引委員会の運用に関する文献の総合的分析・公正取引委員会の運用状況についての統計的分析,公正取引委員会事務局のスタッフからの聞き取り調査などによった.与件としての独占禁止行政の環境として,我々は国際化の進展に伴う貿易摩擦,政府規制分野への競争原理の導入,経済の情報化に伴う問題をあげることができる.そしてこの3つの事実は競争政策の重要性を示していると共に,特に前二者は競争政策の実現を促す外部因子として把握することができる.以上の与件を前提として公正取引委員会が持つ52年度改正法に依って実現された法的手段とその実効性が検討された.まず第1に,企業分割制度はここ10年間発動されたこともないし,また,長期的にみれば市場機構の働きにより怠惰な独占は淘汰されるから,企業分割はそのコストを考えると無益であると考える立場もあることもできる.しかしビール業界の例を分析することにより企業分割の規定の依存が首位企業をして下位企業を駆逐する戦略を自制せしめたことを示し,企業分割の規定は法執行の存在を伴うことなく規定の存在そのものが抑止効果を持っていることを明らかにした.第2に,課徴金制度とカルテルの規制については,初期の課徴金制度の厳格な執行がカルテルの発生に対して抑止効果を持ったことを明らかにし,さらに最近の傾向としてのカルテルに対する非公式な警告の増大は行政コストを軽減しながらカルテルの抑止をはかる過程であることを明らかにした.この研究では,基本的なフレームワークとして,与件としての環境要因を前提とし,独立変数あるいは投入としての公正取引委員会が持つ様々な法的手段による法執行と従属変数あるいは産出としての独占禁止法の実効性(それは競争政策がどの程度実現されたかによって測定される)の関係を分析するという方法が取られた.研究の手段としては公正取引委員会の運用に関する文献の総合的分析・公正取引委員会の運用状況についての統計的分析,公正取引委員会事務局のスタッフからの聞き取り調査などによった.与件としての独占禁止行政の環境として,我々は国際化の進展に伴う貿易摩擦,政府規制分野への競争原理の導入,経済の情報化に伴う問題をあげることができる.そしてこの3つの事実は競争政策の重要性を示していると共に,特に前二者は競争政策の実現を促す外部因子として把握することができる.以上の与件を前提として公正取引委員会が持つ52年度改正法に依って実現された法的手段とその実効性が検討された.まず第1に,企業分割制度はここ10年間発動されたこともないし,また,長期的にみれば市場機構の働きにより怠惰な独占は淘汰されるから,企業分割はそのコストを考えると無益であると考える立場もあることもできる.しかしビール業界の例を分析することにより企業分割の規定の依存が首位企業をして下位企業を駆逐する戦略を自制せしめたことを示し,企業分割の規定は法執行の存在を伴うことなく規定の存在そのものが抑止効果を持っていることを明らかにした.第2に,課徴金制度とカルテルの規制については,初期の課徴金制度の厳格な執行がカルテルの発生に対して抑止効果を持ったことを明らかにし,さらに最近の傾向としてのカルテルに対する非公式な警告の増大は行政コストを軽減しながらカルテルの抑止をはかる過程であることを明らかにした.本年度の研究実施計画中、(2)の公正取引委員会の独禁法のenforcement policyの実証的検討の前提としてのデータ・ベースの作成については、OASYS Mateを用いて、公正取引委員会の審決集、年次報告を、データ・ベース化することの試みを行った。入力情報は、審決の種類(同意審決etc)当事者,当事者の業種,課徴金の額,審決年次などであり、それらのそれぞれをキー・ワードとして用いることができる。このようなデータ・ベース化を通して明らかとなった問題点は、1.当事者が非常に多数の場合どう処理するのか、2.研究目的との関連で業種をどのように分類するのが適切か、3.課徴金額を、それが課せられた企業への影響という観点からどういう風にインデックス化するかである。さらに、研究実施計画(2)に属する法執行の生産性・効率性研究については、その理論的な枠組として、アメリカにおける刑事司法の生産性・効率性研究の理論枠組を、応用できることが明らかになった。問題は、操作化・測定のレベルにある。公正取引委員会を一つの投入,産出系として捉える時、投入として、予算とスタッフ数等を用いることができるが(この点で本年度の研究実施計画(3)の「公取の予算,組織,審決手続に用する人員・日時」の検討が大変有益であった)、産出としては、刑事司法のように、犯罪率,逮捕率のようなインデックスは存在しない。従って、産出を測定するなんらかのインデックスを開発する必要があるがそれとの関係では(4)の「独禁法違反の制裁措置が企業に対して与える影響・実効性」の研究が重要である。そこでは株価変化に対する警告・排除措置etcの影響と他の要因を識別する方法を見い出すこと、および、非上場会社について、株価に代るインデックスを見い出すことが必要であることが明らかとなった。
B中間子崩壊でのCP非保存の探求

多様なB^0中間子崩壊過程のうち、量子力学的効果であるループダイヤグラムが寄与する現象の精密観測は標準模型を越える新しい物理の探求にとって特に重要である。クォークレベルで電磁ペンギンと呼ばれるb→sγが寄与するものと、電弱ペンギンと呼ばれるb→sl^+l^-が寄与するものについて、崩壊分岐比を精密に測定して、さらにCP対称性の破れの有無を観測することによって、そこに寄与する可能性のある新現象を探索するのが本研究の目的である。この目的を達成するには、荷電粒子軌跡検出の効率の不定性を正確に知り、さらに電磁カロリメータによる光子測定に含まれるバックグラウンド量の評価が重要である。14年度の3分の2は、荷電粒子軌跡検出効率の詳細な評価に費された。D^<*+>→D^0π^+,D^0→K_Sπ^+π^-,K_S→π^π^-の崩壊連鎖を使い、K_Sからのひとつの荷電パイ粒子の運動量を特定しておいて、実際の観測量と比較するという新しい方法で行った。この結果、これまで2%だった検出効率の不定性を1%まで小さくすることに成功した。この結果は本研究だけでなく他のデータ解析に与える影響も大きい。さらに14年度の後半および15年度の前半3分の1を費して光子測定精度の問題に取り組んだ。実験データの中のいくつかのサンプルとそれに対応するシミュレーションデータを詳細に比較することによって、光子として測定された事象が実際には別のものである確率を精度良く決めることができた。上のふたつの重要な技術的課題が解決した上ででb→sγに起因する光子のエネルギー分布の測定を始めた。これにはいくつかの方法があるが、ここでは理論予想と比較する上で最も適している方法を用いた。出来うるかぎり光子だけを測定して、その他の情報によらないで崩壊分岐比を決める方法で、実験的には最も難しい方法である。この過程で本研究のもともとの課題のひとつである、CP比保存の探求の部分は追求せず、b→sγの測定ひ専念することにし、15年11月に完成した。結果は現在世界で最も精度の良い測定である。多様なβ^0中間子崩壊過程のうち、クォークレベルで電磁ペンギンと呼ばれるb→sγが寄与するものと、電弱ペンギンと呼ばれるb→sl^+l^-が寄与するものについて、崩壊分岐比を精密に測定して、CP対称性の破れの有無を観測し、そこに寄与する可能性のある新現象を探索するのが本研究の目的である。この目的を達成するには、荷電粒子軌跡検出の効率の不定性が正粒子と負粒子それぞれについて、どこに起因してどのくらいの大きさなのかを正確に知る必要がある。14年度の殆んどは、荷電粒子軌跡検出効率の詳細な評価に費された。D^<*+>→D^0π^+,D^0→K_sπ^+π^-,K_s→π^+π^-の崩壊連鎖を使い、K_sからのひとつの荷電パイ粒子の運動量を特定しておいて、実際の観測量と比較するという新しい方法で行った。この結果は本研究だけでなく他のデータ解析に与える影響も大きいと思う。b→sγの測定では、出来うるかぎり光子だけを測定して、その他の情報によらないで崩壊分岐比を決める方法を追求する。このための解析は本年度の後半から始めた。
人間どうしの協調特性解析と機械の操縦制御系への応用

人間は他の人間とスムーズに協調して作業を実行できる.本研究の目的は,このような人間のスムーズな協調特性をロボットなどの制御に応用し,人間にとって親しみのある動作を作ることにある.そのため,人間どうしの協調特性を解析し,協調動作中の固有のタイミング,動作パターンがあり,それらを再現することで非常にスムーズな運動を作り出せることを示すとともに,その制御方法を開発した.人間は他の人間とスムーズに協調して作業を実行できる.本研究の目的は,このような人間のスムーズな協調特性をロボットなどの制御に応用し,人間にとって親しみのある動作を作ることにある.そのため,人間どうしの協調特性を解析し,協調動作中の固有のタイミング,動作パターンがあり,それらを再現することで非常にスムーズな運動を作り出せることを示すとともに,その制御方法を開発した.人間は他の人間とスムーズに協調して作業を実行できる。例えば,1つの荷物を数人で運ぶ運搬作業を考えると,他の人間の動きに合わせて巧みに協調しながら自己の運動を決定している。本研究の全体構想はこのような人間のスムーズな協調制御特性を操縦システムの制御に適用し,非常に操作性の良い操縦システムを開発することである。このような構想の下,1年目は人間どうしの協調運動を力学的に表現できる3次元モデルを作成し,モデルに基づいてスムーズに協調するための力学的解釈を行うことを目的としている。まず,2人の人間がお互いに向かい合い,1つの物体を2人で協調して運搬できるようにし,既存の3次元位置計測装置を使用して位置を計測するとともに,人間が物体に加える力は,購入した6軸力センサを運搬物体の両側に取り付けることにより計測した。その結果,人間どうしの協調運動は,動作する方向,自由度により,その特性が異なることが示された。最もスムーズに協調するのは,お互いに向き合って物体を前後に運搬する動作であり,次に左右に運搬する動作,最も協調特性が悪いのは,上下の運搬動作であった。前後の運動では,お互いの相互力により協調が可能であるが,左右や上下では,力やトルクの力伝達が少なく,主に物体の動きを両者が見ることにより協調するため,協調特性が悪くなることが分かった。特に上下では,腕の動きがスムーズに運動しないことも分かり,それの原因を調べることが必要である。また,負荷分配の問題では,主に,1人が主導で他方が従動となる協調が現れ,従動側のインピーダンスモデルを筋骨格特性に基づきモデル化した。強制的に2人の人間が負荷を分け合う実験を行うと,従動側の人間はばね特性が消減し,一定の力を発生する特性が表れた。この結果は2年目に実施する機械の操作制御系への構築に有用であり,従来にない優れた操縦性能を得られることが期待できる。人間は他の人間とスムーズに協調して作業を実行できる.例えば,1つの荷物を数人で運ぶ運搬作業を考えると,他の人間の動きに合わせて巧みに協調しながら自己の運動を決定している.本研究の全体構想はこのような人間のスムーズな協調制御特性を操縦システムの制御に適用し,非常に操作性の良い操縦システムを開発することである.このような構想の下,平成20年度では平成19年度に引き続き,人間の協調特性の解析を行った.その結果,人間どうしがスムーズに協調動作を行うには,人間が本来から持つ運動パターンをフィードフォワードとして再生することが重要であり,フィードバック制御を行うと,スムーズな運動パターンが生成されないことが分かった.次に,人間の協調動作のみならず,人間の重量知覚特性もパワーアシスト制御系の操縦性向上の重要なファクターであることが分かり,その特性についての解析も行った.これには,簡易型1自由度直動型のパワーアシスト装置を試作した.その結果,人間は自分の重量知覚に基づいて,物体に加える力の変化率を変更していることが分かった.これは,パワーアシスト系の制御手法に適用できる従来にない新しい知見である.以上の解析結果を現有の3自由度直交型パワーアシスト装置で検証するため,さらに,1自由度の回転動作ができるような機構を設計するとともに,人間の操作状態を把握するため,筋骨格モデルシミュレーションシステムANYBODYを購入し,筋活動を解析できることを確認した.今後の課題として,解析した人間の特性を組み込んだパワーアシスト操縦系の筋骨格特性に基づく評価が上げられる.
対向型2探針走査トンネル顕微鏡によるナノスケール電子伝導測定

走査トンネル顕微鏡は原子分解能をもった表面顕微鏡であり,複数の探針を使用することで,電子伝導特性の計測を行うことができる.しかしながら探針形状,試料形状による幾何学的な制約から,ナノスケールでの電子伝導特性を測定することはできない.本研究では試料形状を工夫することで,ナノスケールの接合の電子伝導特性を測定することが可能であることを実証した.本研究で開発に取り組んでいる対向型2探針STM(走査トンネル顕微鏡)はオーストリアのグループも開発に取り組んでおり,我々のグループにおいても早期の開発が課題となっている.この中,本年度は2探針STMの本体の作製,制御システムの自作,試料の試作を行った.本体は機械的振動ノイズの原因となるメカニカルループを最小とするよう設計に留意した.制御装置は自作し(備品のPXIシステムをベースとして,外部エレクトロニクスも自作した)2つの探針をそれぞれ,STMとして機能させることができた.またSTM探針を用いたナノスケールでの電子伝導度測定の手法を考案し,モデル構造を作製,実際に測定を行った.本研究で観察対象としているfree standing grapheneは多くの研究の対象となっており,STM観察(一つの探針を用いるものがほとんど)の結果も多数報告されている.この結果によると,探針ーgraphene間の相互作用に伴うgrapahneの変形によるみかけの凹凸が非常に大きいことがわかっており,ナノスケールでのgrapheneの電子伝導を測定するという我々の目的を達成するためにはこの変形を抑える必要がある.grapheneの相互作用による変形の大きさは,freeの領域の面積と関係しており,すなわち,より小さな「枠」を用いてgrapheneを担持すれば,変形が抑えられると考えられる.現在,このような枠材の選定を行っている.本年度の研究により,対向2探針STMの技術的構成要素を完成させることができた.今後は,ナノスケールにおけるgrapheneの電子伝導の研究を行う.走査トンネル顕微鏡は原子分解能をもった表面顕微鏡であり,複数の探針を使用することで,電子伝導特性の計測を行うことができる.しかしながら探針形状,試料形状による幾何学的な制約から,ナノスケールでの電子伝導特性を測定することはできない.本研究では試料形状を工夫することで,ナノスケールの接合の電子伝導特性を測定することが可能であることを実証した.H23年度は,計画どおり,計画書で提案した「対向型2探針走査トンネル顕微鏡」の開発を行った,この装置は通常一つの探針で表面を走査する走査トンネル顕微鏡の探針を2本使用し,それぞれを「ナノスケールのテスター」として使用するもので,今回の提案は探針の配置に工夫を凝らしたものとなっている.本年度はこの2つの探針のを制御するプログラムの開発に着手し,これを完成させた.このプログラムは効率良く2つの探針を制御が可能で,また今後の研究の進展を見越して,全体が非常に柔軟性の高い構成となっている.また本体部分の仕様・設計を完了し,現在システムの作製を進めている.本装置はこれまで困難であった一桁ナノメートルの領域まで2つの探針を接近させ,このスケールでの電子伝導度測定を試みるという野心的な研究を可能にするものである.このような測定は,もう少し大きな空間スケール(数10nm以上)で例があるだけであり,今回の装置の開発により初めて電子の平均自由行程内での電子伝導測定が自由に行えるようになると考えられ,その意義は大きい.装置には非常に高い機械的安定性が要求されることが予想される.このことから,装置の構造に関しても,いくつか独自の機構を考案し,設計した.また前述のようにシステムに柔軟性を持たせるため.再構成可能なシステムを採用した.また,最初の観察対象であるグラフェンに関しても,観察に適した形態の試料作製に着手した.現計画では,H23年度中に最初の実験を試みる予定であったが,検討の結果,計画段階で想定していた,単純な走査プローブ制御装置を2つ組み合わせる方法ではなく,2つの探針を1つのプログラムで制御する方法を採用したため,この開発の分時間がかかった,しかしながら,現在システムはほぼ完成段階までこぎつけており,遅れは僅かである.計画通り,グラフェンを試料とした,一桁ナノメートル領域での電子伝導度測定を行う予定である.またグラフェンの静電遮蔽能力の測定,2重トンネル障壁を介した電子トンネリングなど,他の興味深い現象・対象に関しても測定を行う予定である.装置を完成させるための部品製作に予算を使用.また試料ホルダー(透過型電子顕微鏡の試料ホルダーを流用)の購入.グラフェン試料の購入などに研究費を使用する予定.
マルチメディア方式による英語教育支援プログラム開発・データベース構築に関する研究

(1)マッキントッシュシステムに対応する教育用ソフトについては特にHypercard対応のマルティメディア教育ソフトを中心に収集分析を行った。その成果については鈴木が取りまとめを行っており、本研究成果報告書において発表する。(2)映画スクリプトの電子テキスト化についてはマキントッシュ・システムでの処理が可能なレーザーディスクに納められている映画を選んで作業を行い、現在20巻を光学的文字読み取り装置によって電子テキスト化した。そのうち約半分については校正を終えた。(3)各種コーパスの比較検討についてはブラウンコーパス、ヘルシンキコーパス、さらにOED2を入手して比較検討の作業を継続中である。このうちブラウンコーパスについては特に山本がワークステーション上での高速複合検索システムを開発し、そのソースプログラムを言語情報科学専攻紀要に発表する。なおトロント大学のI.Lancashire教授より同氏の開発した文章解析プログラムTACTの提供を受け、Oxford Concordance Programとの比較も含めてその評価を近く山縣が発表する。(4)ディケンズの作品の部分的データベース化については、ディケンズの初期、中期、後期の作品のうちで代表的なOliver Twist,Dombey and Son,Bleak Houseのデータベース化を先ず行うこととし、そのうち現在までに前2書については光学的文字読み取り装置で電子化の作業を完了したが、この装置による読み取り精度が予想以上に悪く校正の作業の能率化をどう図るかが大きな問題となっている。この問題を含め、光学的文字読み取り装置の扱いについては山縣が取りまとめを行っており、東京大学大型計算機センター発行のセンターニュース誌上に発表する予定である。
耐性を高めた残存歯髄組織を利用した象牙質-歯髄複合体再生療法の確立

歯髄は歯を保存するうえで極めて重要な役割を担っており,象牙質-歯髄複合体再生療法を確立することは有用である.本研究において我々は,感染歯質と歯冠部の歯髄を除去後,残存する歯髄組織を増殖・分化誘導し,象牙質-歯髄複合体を再生させる方法について検討した.その結果,軽度の熱刺激は歯髄細胞に熱耐性を誘導し,また熱刺激自体やBMP-2により象牙芽細胞への分化を促進することが可能であることが示され,断髄後の象牙質-歯髄複合体再生療法確立のために有用な知見を得ることができた.断髄後の象牙質-歯髄複合体再生療法を確立することを目的として,本年度は前年度までに明らかにした知見をベースとして,さらなる研究を遂行した.研究内容は以下の通りである.1)残存歯髄に影響の少ない断髄手技の検討:これまでに窩洞形成時の熱刺激や虚血による低栄養状態が引き起こす歯髄傷害について報告してきたが,さらに詳細な検討を行った.その結果,熱刺激や低栄養が個別に加わった時と比較し,両刺激が同時に加わった際には傷害が著しく増大すること,そして一過性である切削時の熱刺激と比較して一定時間持続する虚血による低栄養状態は,より深刻な影響を歯髄に与える可能性があることが示された.以上より,残存歯髄組織を利用して象牙質-歯髄複合体を再生するためには,血管収縮剤を含有しない局所麻酔薬を用いて断髄処置を行うことが重要であることが示唆された.2)再生象牙質形成誘導法についての検討:これまでに報告しているFibroblast growthfactor (FGF)-2含浸ゼラチンハイドロゲル粒子とヒアルロン酸スポンジを用いた象牙質-歯髄複合体再生法では,形成された硬組織は骨様象牙質であり,また形成量も不十分であった.そのためFGF-2に加えてBone morphogeneticprotein (BMP)-2を用いることで,増殖した歯髄細胞を積極的に象牙芽細胞へと分化誘導する方法について検討を行い有用性を確認した.しかし複数の成長因子を階層的に断髄部へと埋入する手法は複雑であるため,他の象牙芽細胞分化誘導法について検討した.その結果,適切な熱刺激は細胞周期の停止と熱ショックタンパク質の細胞内蓄積により歯髄の耐性を向上させるだけではなく,後に細胞増殖の活性化と象牙芽細胞様細胞の分化誘導を促進することが確認された.このため,歯髄細胞増殖誘導後の適切な刺激による象牙質形成誘導法の可能性が示唆された.歯髄は歯を保存するうえで極めて重要な役割を担っており,象牙質-歯髄複合体再生療法を確立することは有用である.本研究において我々は,感染歯質と歯冠部の歯髄を除去後,残存する歯髄組織を増殖・分化誘導し,象牙質-歯髄複合体を再生させる方法について検討した.その結果,軽度の熱刺激は歯髄細胞に熱耐性を誘導し,また熱刺激自体やBMP-2により象牙芽細胞への分化を促進することが可能であることが示され,断髄後の象牙質-歯髄複合体再生療法確立のために有用な知見を得ることができた.本年度は歯髄組織への熱刺激の及ぼす影響や耐性向上機構の検討と,歯冠部象牙質の誘導方法について研究を行った.1)低栄養条件下で熱刺激が歯髄細胞へ与える影響:熱刺激は生活歯に切削処置を行う上で大きな歯髄障害要因となるため,歯髄や歯髄由来細胞へ熱刺激が与える影響については複数の報告がなされている.しかし,生活歯の窩洞形成時には通常血管収縮剤を含有した局所麻酔薬による浸潤麻酔が用いられ,これは歯髄の虚血をもたらすことが報告されている.我々の目指す象牙質ー歯髄複合体再生療法においては冠部の感染歯質及び歯髄組織を切削除去する必要があり,その際に根部歯髄を健全に保つ必要がある.そのため,浸潤麻酔下の虚血による低栄養状態において熱刺激が歯髄細胞に与える影響について報告した(J Endod).その結果,低栄養条件下においては熱刺激の歯髄への影響の増大が示唆され,再生処置に先立つ断髄法についての知見を得ることができた.2)歯髄細胞の耐性向上方法の改善:以前,41°C・12時間の軽度熱刺激でHSP25,60,70,90発現と細胞周期停止を誘導し,熱耐性を誘導可能であることを報告しているが,さらに効率的な耐性誘導を図るための研究を行った結果,41°C・20分の熱刺激後に6時間経過すると熱耐性が誘導され,その際には特にHSP70が誘導されていることが確認できた(日歯保存学会).この結果より,歯髄耐性誘導に用いる予定のHSP70誘導剤(GGA等)の有用性も確認できた.3)BMP-2の象牙芽細胞誘導機構について:FGF-2による歯髄再生後,上部に象牙質再生を誘導する必要があるが,この際に用いるBMP-2の有用性を報告した(Int J Dent).その結果,歯髄由来細胞の象牙芽細胞様機能がBMP-2により高められることが確認され,我々の目指す象牙質ー歯髄複合体再生療法に適用するための知見を得ることができた.

我々の目指している象牙質ー歯髄複合体再生療法は,1)歯髄の耐性を高めた状態で断髄を行い,浸潤麻酔や切削等による影響を減少させ,根部歯髄を可能な限り健全な状態で保存する,2)除去した冠部歯髄を再生させる,3)歯髄表層に細管構造を有する理想的な象牙質を形成させる,以上の3つの段階に分けられる.本年度は上記のうち特に1)の確立について研究を行う予定としていた.その結果,より臨床条件に近い低栄養条件下での熱刺激の歯髄由来細胞へ与える影響や,耐性誘導薬剤として用いるHSP70誘導剤(GGA,アリモクロモル)の有用性について確認できた.一方,炎症状態にある歯髄を再現するためのLPS等を用いた研究は結果報告に至っていないものの,それに変わり上記3)にかかわるBMP-2の応用の可能性について確認することができた.これらを鑑みると,研究は目的達成へ向けおおむね順調に進展していると考える.次年度は以下の各項目に主眼をおき,研究を遂行する予定である.1)歯髄の耐性誘導に効果的な条件の検討:in vitroおよびin vivoの研究において,歯髄の炎症状態の再現など,より実際の臨床を想定した条件に近づけた環境下で歯髄に耐性を誘導する方法について詳細に検討していく.具体的には,IL-1, 6など炎症性サイトカインのリコンビナントタンパクを用いて擬似的に炎症状態を惹起した上での耐性誘導機構解明や,効果的な薬剤の使用方法について検討を行う.研究にはウェスタンブロッティング法やリアルタイムPCR法に加え,siRNAを用いたRNA干渉法も導入する予定である.2)象牙質ー歯髄複合体再生療法に適するスキャホールドの再検討:これまでに我々は,多く用いられているコラーゲンスポンジと比較して,ヒアルロン酸スポンジは抗炎症作用を発揮して,象牙質ー歯髄複合体再生療法のスキャホールド用材料としてより適したものであることを報告している.しかしながら,その後にヒアルロン酸が神経線維の伸長に関しては抑制する方向へと作用する可能性が報告され,現在のところ本法における理想的なスキャホールド用材料となるのかは結論が得られていない.そのため我々は,骨補填材としても有用性が報告されている生体活性ガラスの,象牙質ー歯髄複合体再生療法用スキャホールド材料としての可能性を探っていくこととした.はじめはin vitroにおいて,生体活性ガラスが歯髄細胞に及ぼす細胞増殖や分化誘導能について確認する.そして現在使用を検討しているFGF-2やBMP-2含浸ゼラチンハイドロゲル粒子との相互作用などについても詳細に検討する.以上を達成したのち,実際に臨床条件下での処置を想定した動物実験を,過去にラットを用いて行ってきた実験方法に倣い遂行する予定である.研究費は,リコンビナントタンパクと細胞培養関連の消耗品が中心となる.特にリコンビナントタンパクに関しては相当量使用する必要があるものの極めて高価であるため,消耗品費のうちかなりの支出を占めることとなる.さらに,RNA干渉実験及びリアルタイムPCR法,ウェスタンブロッティング法を行う上での各種研究様試薬も相当顎必要である.in vitro研究に引き続いてin vivo研究に移行する予定であるが,実験用動物及び飼育費も年度後半には必要とされる.研究成果報告のために国際学会(1回)および国内学会(2回)での学会発表を予定している.また他の研究者との討論や意見交換のために他の研究機関訪問や上記以外の学会への参加を,さらに実験手技取得のため講習会の受講も予定している.そのため,これらにかかる費用として旅費や,その他の費用として学会参加費および講習料を計上している.さらに国内外専門誌への論文投稿のために外国語論文の校閲を謝金として,また論文投稿料をその他の費用として計上している.
DNAナノ組織体の設計・構築と機能発現

DNA二重らせんは特異な周期的高次構造を有しており、分子種を意図的に配列させるための土台(テンプレート)として極めて興味深い。そこで本研究では、遺伝子DNAをベースに高分子のナノ組織体を構築する手法を確立することを目的としてきた。本年度は特に「ポリマーグラフト化DNAは酵素リガーゼにより互いに、あるいは他のDNAとも繋ぎ合わせることが出来る」という最新の知見に基づき、ポリマーグラフト化DNA(A成分)とネイティブDNA(B成分)とがブロック状(AB、ABA、等)に結合した、より高次な組織体の構築を試みた。まず、既に確立した手法に従って末端にDNA結合性官能基ソラレンをもつテレケリックポリマーを合成し、これを配列が明確で長さの揃ったプラスミドDNAと光反応させることにより、DNA・合成ポリマーグラフト体を得た。ポリマーとしてはポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)を用いた。また、ポリエチレングリコールでも同様に、DNA・合成ポリマーグラフト体を合成できることを新たに明らかにした。次いで、得られたDNA・ポリマーグラフト体を、酵素リガーゼを用いてネイティブのプラスミドDNAと酵素的に結合させることを試みた。予め制限酵素処理を行って付着末端の構造を工夫しておくことにより、AB型セグメント構造のブロック複合体を合成した。ポリマーグラフト化DNA(A成分)にポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)グラフト体を、B成分に長鎖のプラスミドDNAを用いた場合、得られるAB型ブッロクマーは転移温度以上において、ストランド間でのA成分の凝集が起こって沈殿として分離されることがわかった。またB成分は遺伝子としての性質を保持しており、インビトロ系での実験では転写反応が進行することが確かめられた。以上のように、合成ポリマーと遺伝子の機能を合わせ持つ複合体の合成が確認された。
π共役と主鎖らせんからなる革新的刺激応答性ブロック共重合体の創成

合成らせん高分子の1種であるポリフェニルイソシアニド(PPI)は精密重合による合成法が確立しており、側鎖に嵩高い置換基を有する場合、固体及び溶液中において剛直ならせん構造を形成することが報告されている。そのらせん構造ゆえ、キラルセンサー、キラル触媒、キラルカラムの固定相としての応用が模索されてきた。本研究での目的は、PPIのさらなる機能開拓である。特に、従来のキラル特性のみならず、らせん構造ゆえの主鎖の剛直性および棒状異方性に着目し、溶液中において発現するリオトロピック液晶性に起因する新機能を探索した。その結果、らせん高分子PPIの従来のキラル機能に加え、2つの新たな知見を得た。(1)PPIの棒状性に起因した液晶性の付与(液晶性ブロック共重合体):π共役系高分子であるポリチオフェンに、PPIをブロックパートナーとしてブロック共重合体を合成したところ、π共役系では報告例が少ないリオトロピック液晶性を示すことが分かった。さらに、PPIの側鎖としてアゾベンゼンやシアノビフェニルを導入することで、それぞれ光異性化機能、秩序性の高い自己組織化能を有する多機能性ブロック共重合体を合成できることを示した。(2)リオトロピック液晶場を利用した有機低分子(フラーレンC60)の異方的結晶成長効果: PPIの分子量および側鎖をデザインすることにより、PPI存在下でC60の異方的自己集合体(ロッド、ウィスカー、ファイバー)を制御可能であることを示した。さらに、濃厚溶媒であるコレステリック液晶場においても片巻きらせんPPIをリビング的に作り分けできる結果を得た。これらの成果は合成らせん高分子PPIの合成および機能開拓に新たな知見を与え、次世代へ向けた新機能性材料の探索に貢献するものと考えられる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。2017年度は、特に[π電子系のデザイン]および[主鎖らせんのデザイン]を挙げ、合成法の確立および様々な種類のπ-b-helix CPを作製することに焦点を当てた。まず、研究対象となる共役系高分子および主鎖らせん高分子を有するブロック共重合体(π-b-helix CP)の合成法の確立を検討した。具体的には、共役系高分子としてpoly(3-octylthiophene) (P3OT)、らせん高分子としてpoly(decyl-4-isocyanobenzoate) (PPI)を選択し、Grignard methathesis反応とイソシアニドによるNiへの連続的挿入・脱離反応による合成条件を検討した。その結果、重合時間や反応濃度、触媒濃度、実験手順などを最適化することに成功し、分子量が制御された分子量分布の狭いP3OT-b-PPIを作成した。続いて、[主鎖らせんのデザイン]としてブロック共重合体P3OT-b-PPIにおける、らせん高分子部位の長さ制御を検討した。具体的には、22量体から25量体の一定の長さのP3OT部位を作り、続いてイソシアニドモノマーを任意の量を添加することで、6, 12, 30, 90, 136量体のPPI部位を有するP3OT-b-PPIを合成することに成功した。その結果、PPI部位の分子量が大きくなるにつれ、液晶性の発現およびグレインサイズの増加が観察された。以上から、合成法の確立および様々な種類のπ-b-helix CPを作製することに成功しており、当初の予定通りの進度で研究が進んでいる。以下の5点について計画を進める。

[1]5種類の共役系高分子部位が異なるブロック共重合体の合成に成功したため、その物性を系統的に調査する。特に溶媒蒸気や圧力などへの刺激応答性を系統的に検討する予定である。[2]PPI部位の棒状らせん部位が液晶性に大きな影響を与えていることを示唆されたため、さまざまな長さの割合を有するP3OT-b-PPIを合成し、その分子量または長さ割合に対応した液晶性に関する相図を作成することを計画している。さらに、液晶性の発現及びグレインサイズの増加は磁場配向性に有利な条件であり、PPI部位の磁気異方性およびその配向挙動に関しても詳細な解析を行う予定である。[3]共役系高分子は、エレクトロニクス材料として有力視されている材料の一つである。P3OT-b-PPIも共役系高分子であるポリチオフェン部位を有するため、有機トランジスタや有機薄膜太陽電池への応用が考えれる。特に、P3OT-b-PPIは液晶性を有するため、その自発的秩序形成による電子輸送性への影響を調査することも計画している。[4]らせん高分子であるPPI部位は、主鎖らせん高分子に分類され、キラル側鎖の導入などにより、左巻き、右巻きを選択的に作り分けることが可能である。P3OT-b-PPIの系においても、PPI部位の左巻き、右巻きを選択的に作り分け、そのP3OT-b-PPIのキラルな集合体構造および、ブロック間の不斉の伝播について詳細に議論を行う予定である。[5]分子が織りなすナノ・マイクロサイズの集合体は、その物性に大きな影響を与えることが多く報告されている。P3OT-b-PPIが形成する液晶性やミセルなどの構造に関しても、KEKのビームライン、NIMSの微細構造解析プラットホームなどを利用し、研究を推進していく予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
プラズモン共鳴を用いた可視・赤外光によるZスキーム型水分解

本研究グループでは、局在表面プラズモン共鳴を示すナノ粒子と半導体との界面において、光のエネルギーにより正と負の電荷が分離するプラズモン誘起電荷分離を見出し、これを光触媒、光電変換等に応用してきた。国内外で広く研究されている。本研究では、プラズモン誘起電荷分離による水の水素と酸素への分解反応を目指し、植物の光合成系などで知られるZスキーム型プロセスでこれを達成することを目的とした。まず、光エネルギーによって酸化反応を起こす光アノードを開発した。透明電極上にn型半導体薄膜を被覆し、その上に金ナノ粒子を配列させた。こうして得た光アノードのプラズモン誘起電荷分離特性を測定し、量子収率は粒子が小さいほど高くなることを示した。また、粒子を加熱すると、半導体との接触性が向上して共鳴モードが変化し、量子収率が改善されることがわかった。次に、n型半導体上の金ナノ粒子をp型半導体である酸化ニッケルの薄膜で被覆して光アノードとした。光アノードに接続した白金電極における水から水素への還元反応は、光アノード上の金ナノ粒子を酸化ニッケルで被覆することにより促進された。さらに酸化ニッケル上に白金助触媒を担持することで、より低いバイアス電圧でも反応全体が促進された。このように、n型半導体の上に金ナノ粒子層を載せ、さらにp型半導体で被覆した光アノードは、ナノ粒子上の正電荷をより効率よく分離でき、正電荷を蓄えて多電子酸化反応を駆動しやすく、助触媒を担持して反応を促進できるという利点を持つことがわかった。また、条件が整えば、バイアス電圧を印加しなくても水素発生が可能であった。次に、酸化ニッケルを水酸化ニッケルや酸化クロムに置き換えたところ、酸化クロムの場合には貯蔵電気量が不十分であったが、水酸化ニッケルの場合にはより高い貯蔵能を示しただけでなく、白金を担持しなくても光アノードとして高い性能を示した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
PETを用いた悪性腫瘍への医薬品デリバリー評価：新たながん治療戦略への提案

1)腫瘍血流量測定のためのO-15水急速静注法の確立腫瘍移植モデルにおいて、O-15水急速静注法による血流評価法を開発した(Watabe T, et al. EJNMMI Res. 2017 Dec;7(1):16)。本法をヒトで行うためのPET撮像法、動脈血採血に替わる非採血法(画像による入力関数)を開発した。また、心室内の血液の放射能濃度を経時的に測定し入力関数とした場合、画像再構成法が血流量の定量測定値に影響することを明らかにし、臨床研究の際のPET撮像時の撮像法の最適化に寄与する成果を得た。2) O-15水標識合成装置の設置と製造条件の最適化新しく設置したMedtrace社のO-15水標識合成装置T2システム(ホットセルに設置)について、動作確認とO-15水の製造条件の最適化の検討を行った。製造テストでは臨床使用に十分な量が得られること、放射化学的純度についても必要な条件を満たすことを確認した。今後、3ロット試験を行い、大阪大学医学部附属病院の短寿命薬剤委員会で承認後に臨床研究で用いる予定となっている。3)臨床研究計画の策定、臨床研究倫理審査委員会への申請また大阪大学医学部附属病院呼吸器内科と協働し、臨床研究計画、被験者の同意を得るための患者説明書などを作成し、大阪大学医学部附属病院の臨床研究倫理審査委員会に審議依頼した。被験者の被ばく線量が通常の検査の範囲内であることの確認、同意の取得法、有害事象の評価について助言を受けた。助言に従って申請書の改訂を行った。審議の結果、承認が得られた。O-15水の標識合成法が確立されたので、臨床研究計画を作成し大阪大学医学部附属病院臨床研究審査委員会に申請し、臨床研究法外のカテゴリーで行うことが承認された。申請の課題名は「O15-water PETを用いた悪性腫瘍の血流評価:血流が治療効果に与える影響について」であり、研究の概要・目的は、化学療法前の肺癌患者を対象に腫瘍血流の15O-water PETを用いた定量解析を行い、その後の化学療法での治療効果を前向き観察することにより、腫瘍血流量が化学療法の効果予測因子となるかを検証することである。症例数は24例を目標としている。前向き介入研究(侵襲あり)の形で臨床研究を開始する。主要評価項目は、初回の殺細胞性抗癌剤による化学療法前の肺癌患者の15O-water PETにより算出された腫瘍血流量、副次評価項目は、化学療法前後のCT、FDG PET等の各種診断画像所見との比較、とした。被験者のリクルートは以下の条件で行う。A)選定基準1当院呼吸器内科において肺癌に対して初回の殺細胞性抗癌剤による化学療法前の患者。ただし術後補助化学療法・化学放射線療法の患者を除く。殺細胞性抗癌剤による化学療法以外の分子標的薬、手術、放射線治療等の治療歴は問わない。220歳以上の成人患者3本人の意志で本研究への参加について文書による同意が得られている患者、B)除外基準以下のいずれに合致する場合は、被験者から除外する。1全身状態等により本PET検査の実施が困難と想定される患者、2妊娠している女性、3その他、研究責任医師等が対象として不適当と判断した患者、被験者の本研究への参加の同意取得は、以下の方法で行う。研究責任者又は研究分担者の医師は、審査委員会で承認が得られ、研究機関の長の許可が得られた説明文書を被験者に渡し、文書および口頭による十分な説明を行い、被験者の自由意思による同意を文書で取得する。本説明については原則として、核医学診療科の研究責任者又は研究分担者が実施する。主要評価項目、副次評価項目および有害事象について解析し、腫瘍血流量を評価することの臨床的有用性について判定する。研究成果を公表する。

助言に従って申請書の改訂を行った。審議の結果、承認が得られた。O-15水の標識合成法が確立されたので、臨床研究計画を作成し大阪大学医学部附属病院臨床研究審査委員会に申請し、臨床研究法外のカテゴリーで行うことが承認された。申請の課題名は「O15-water PETを用いた悪性腫瘍の血流評価:血流が治療効果に与える影響について」であり、研究の概要・目的は、化学療法前の肺癌患者を対象に腫瘍血流の15O-water PETを用いた定量解析を行い、その後の化学療法での治療効果を前向き観察することにより、腫瘍血流量が化学療法の効果予測因子となるかを検証することである。症例数は24例を目標としている。1)O-15水製造装置の設置とO-15水の製造:O-15水製造装置の基本設計に従って、標識合成装置本体を大阪大学医学部附属病院内のホットセルに設置し、動作確認を行った。既存のサイクロトロンのターゲットボックスに窒素ガスを装填し、重陽子を照射して14N(d,n)15O核反応によってO-15 O2ガスを製造した。O-15 O2をホットセル内の標識合成装置に移送し、バブリングによってO-15標識水が合成できることを確認した。2)O-15水製造法の最適化:臨床投与量は1000MBqが必要であり、この収量を得るためのターゲットボックス内の窒素ガス濃度を最適化した。3)持続的O-15水製造法の開発:臨床的には、1患者で複数回のO-15水の投与を行う。この際、サイクロトロンの重陽子照射を持続的に行い、O-15 O2ガスを供給する。投与放射能量は繰り返しの検査中一定であることが必要となる。2分という物理的半減期を考慮にいれ、一定放射能濃度のO-15水を供給するための標識合成時間の最適化を行った。順調に研究計画に従って、Medtrace社のT2システム(ホットセルに設置型のO-15水製造装置)を導入することができている。前向き介入研究(侵襲あり)の形で臨床研究を開始する。主要評価項目は、初回の殺細胞性抗癌剤による化学療法前の肺癌患者の15O-water PETにより算出された腫瘍血流量、副次評価項目は、化学療法前後のCT、FDG PET等の各種診断画像所見との比較、とした。被験者のリクルートは以下の条件で行う。A)選定基準1当院呼吸器内科において肺癌に対して初回の殺細胞性抗癌剤による化学療法前の患者。ただし術後補助化学療法・化学放射線療法の患者を除く。殺細胞性抗癌剤による化学療法以外の分子標的薬、手術、放射線治療等の治療歴は問わない。220歳以上の成人患者3本人の意志で本研究への参加について文書による同意が得られている患者、B)除外基準以下のいずれに合致する場合は、被験者から除外する。1全身状態等により本PET検査の実施が困難と想定される患者、2妊娠している女性、3その他、研究責任医師等が対象として不適当と判断した患者、被験者の本研究への参加の同意取得は、以下の方法で行う。研究責任者又は研究分担者の医師は、審査委員会で承認が得られ、研究機関の長の許可が得られた説明文書を被験者に渡し、文書および口頭による十分な説明を行い、被験者の自由意思による同意を文書で取得する。本説明については原則として、核医学診療科の研究責任者又は研究分担者が実施する。
ヒト末梢血由来iHep細胞を用いた臨床応用への可能性

当研究室ではマウス皮膚由来線維芽細胞にHnf4aとFoxa(Foxa1,2,3いずれかひとつ)という2種類の遺伝子を導入することで、線維芽細胞を肝細胞の性質を持った細胞(induced hepatocyte-like cells:iHep細胞)へと変化させることに成功している。このように転写因子を導入することで、分化した細胞を幹細胞を経ずに直接他の分化した細胞へと誘導させる技術はダイレクトリプログラミングと呼ばれ、iPS細胞と比べて短時間に作製できる、再現性が高い、幹細胞を経由しないため未分化な細胞が残るリスクが低い等の利点を有する。生体由来の肝細胞は体外で培養すると、肝細胞特有の機能を失い長期培養を維持することができず、in vitro薬剤スクリーニングや細胞移植に向けた研究の障害となっていた。マウスiHep細胞は、肝細胞の形態的特徴や遺伝子・タンパク質発現を示し、それらの機能を維持したまま培養下での増殖や維持、凍結保存が可能である。また肝機能不全で死に至る高チロシン血症モデルマウスにこのiHep細胞を移植すると、肝細胞として障害を受けた肝臓組織を機能的に再構築し、マウスの致死率を大幅に減少させた。わずか2つの遺伝子が細胞の分化状態を変化させ、全く異なる機能を持った細胞になるというこの現象は、肝再生医療開発において革新的な基盤技術となりうる。本研究では、このダイレクトリプログラミングによって誘導したiHep細胞を肝再生医療に応用するため、低侵襲で採取できる末梢の血球細胞からヒトiHep細胞(H-iHep細胞)を作製することを目的とした。この研究が成功し、H-iHep細胞を簡便に作製することが可能になれば、肝疾患患者に対する細胞移植治療への発展が期待できるだけでなく、患者に応じた薬物応答・薬物代謝能を予測でき、創薬やオーダーメイド医療に発展することが可能となる。本研究で作製しているヒトiHep細胞は、今まで報告がない初のヒト血球由来であるため、最初の培養法や機能解析について細かな条件検討が必要とされた。細胞培養法に関しては、T細胞のより良好な活性化方法・iHep細胞への転換を促進するようなサイトカインの添加・さらにはiHep細胞を機能的に成熟させる方法を検討した。成熟化させる方法の一つとして、細胞を平面でなく3次元で培養する凝集塊の作製を行った。この3次元培養方法は、生体内の環境を模倣しており、凝集塊にしたiHep細胞はより肝細胞に近い機能を有することが明らかとなった。また本研究は、源細胞がヒト由来であることから個体差が大きく、最適な条件を検証するのに時間と費用を要した。しかしこのことは、均一の機能を持つiHep細胞の安定的な供給という将来の臨床応用を考える上で重要な問題である。この問題を、より簡便な方法で解決するために、GFP強度を指標に導入因子の発現強度をフローサイトメトリーによるソーティングでそろえるという方法を考案した。次年度は、この方法によるiHep細胞の機能の標準化を目標として研究を行なっていく予定である。次年度は、1年間検討してきたiHep細胞作製方法をもとに、さらに詳細な機能解析および再現性の確認を行っていく予定である。機能解析に関しては、肝臓特有の機能として薬物代謝能や毒性試験等を考えており、これらのアッセイを再現よく行うことができるかどうかを検証する。また2次元培養法と3次元培養法について比較を行い、それぞれのiHep細胞の性質を調べるとともに、より高品質で安定した作製方法の確立を目指す。将来の臨床応用への安全性を考え、無血清培養によるiHep細胞作製を検討する。さらに作製した細胞の肝細胞としての機能を確認する目的で、高チロシン血症モデルマウスを用いたiHep細胞移植を行う。移植する細胞はヒト由来であるため、免疫不全マウスを使う必要がある。現時点で、当研究室で両方のマウスを飼育しているので、これらを交配し高チロシン血症モデル免疫不全マウスを作製する。作製したiHep細胞をこれらマウスに移植し、生着率や生存率を解析する。

本研究では、このダイレクトリプログラミングによって誘導したiHep細胞を肝再生医療に応用するため、低侵襲で採取できる末梢の血球細胞からヒトiHep細胞(H-iHep細胞)を作製することを目的とした。この研究が成功し、H-iHep細胞を簡便に作製することが可能になれば、肝疾患患者に対する細胞移植治療への発展が期待できるだけでなく、患者に応じた薬物応答・薬物代謝能を予測でき、創薬やオーダーメイド医療に発展することが可能となる。本研究で作製しているヒトiHep細胞は、今まで報告がない初のヒト血球由来であるため、最初の培養法や機能解析について細かな条件検討が必要とされた。細胞培養法に関しては、T細胞のより良好な活性化方法・iHep細胞への転換を促進するようなサイトカインの添加・さらにはiHep細胞を機能的に成熟させる方法を検討した。成熟化させる方法の一つとして、細胞を平面でなく3次元で培養する凝集塊の作製を行った。この3次元培養方法は、生体内の環境を模倣しており、凝集塊にしたiHep細胞はより肝細胞に近い機能を有することが明らかとなった。また本研究は、源細胞がヒト由来であることから個体差が大きく、最適な条件を検証するのに時間と費用を要した。しかしこのことは、均一の機能を持つiHep細胞の安定的な供給という将来の臨床応用を考える上で重要な問題である。この問題を、より簡便な方法で解決するために、GFP強度を指標に導入因子の発現強度をフローサイトメトリーによるソーティングでそろえるという方法を考案した。次年度は、この方法によるiHep細胞の機能の標準化を目標として研究を行なっていく予定である。次年度は、1年間検討してきたiHep細胞作製方法をもとに、さらに詳細な機能解析および再現性の確認を行っていく予定である。機能解析に関しては、肝臓特有の機能として薬物代謝能や毒性試験等を考えており、これらのアッセイを再現よく行うことができるかどうかを検証する。また2次元培養法と3次元培養法について比較を行い、それぞれのiHep細胞の性質を調べるとともに、より高品質で安定した作製方法の確立を目指す。将来の臨床応用への安全性を考え、無血清培養によるiHep細胞作製を検討する。さらに作製した細胞の肝細胞としての機能を確認する目的で、高チロシン血症モデルマウスを用いたiHep細胞移植を行う。移植する細胞はヒト由来であるため、免疫不全マウスを使う必要がある。現時点で、当研究室で両方のマウスを飼育しているので、これらを交配し高チロシン血症モデル免疫不全マウスを作製する。作製したiHep細胞をこれらマウスに移植し、生着率や生存率を解析する。本研究で作製しているiHep細胞は、今まで報告がない初のヒト血球由来であるため、最初の培養法や機能解析について細かな条件検討が必要とされた。またヒト由来であることから個体差が大きく、最適な条件を検証するのに時間と費用を要した。しかし1年間、条件検討を綿密に行った結果、iHep細胞誘導に最適といえる培養条件を決めることが出来た。次年度は、この条件下で作製を行い再現性の確認と、iHep細胞の詳細な機能解析を行っていく予定である。機能解析に関しては、肝臓特有の機能として薬物代謝能や毒性試験等を考えており、これらに必要な試薬を購入する予定である。
最先端宇宙センサ技術で切り開く「がん幹細胞」の生体内可視化

本研究では、宇宙ガンマ線計測の最先端センサ技術を、in-vivo分子イメージング分野へ持ち込み発展させるという、独自のアプローチにより、既存のin-vivo分子イメージング装置よりも一桁優れた「100umの画像分解能」を実現し、同時に高精度の「マルチプローブ」画像化を可能とする、革新的な小動物用単一光子放射断層撮影装置NeXT-SPECTの実証機を開発する。NeXT-SPECTは、テルル化カドミウム(CdTe)半導体検出器とマルチピンホールコリメーターとを組み合わせた撮像モジュールを構成単位とする。被写体の周りに複数のモジュールを配置することで、多方向のプロジェクション画像を取得し、最終的に、放射性同位体の分布を3次元画像再構成することを目指す。本年度は、まず、ひとつの撮像モジュールを組み上げ、非密封線源等を用いた試験を行った。ピンホールの加工精度やモジュールのアセンブリの誤差由来する、設計値と実機のズレは、画像分解能を悪化させるため、これらを補正するキャリブレーションの手法を確立させることが目的である。通常、キャリブレーションは点線源を用いて行われるが、市販の点線源サイズは1mm程度であり、我々のシステムにとってはかなり広がった線源である。今回、アイソトープ協会と共同で点線源の開発を進め、300umのサイズの微小点線源を実現した。これを用いて、1000ポイント以上のスキャンを行い、得られたデータをもとに実機のシステムレスポンスを構築した。デレンゾファントムのデータに対して、実機のレスポンスを用いて画像再構成をおこない、250umの空間分解能を実証した。試作のピンホールの径は200umであるので、この結果は、今回開発したキャリブレーション手法が非常にうまく機能していることを示している。年度始めに、研究代表者が沖縄科学技術大学院大学からカブリ数物連携宇宙研究機構に異動したため、実験環境が大きく変わった。そのため、研究が計画通りに進められないことが懸念される状況下で、本研究はスタートすることになった。実際、カブリ数物連携宇宙研究機構には、非密封線源を取り扱える放射線管理区域は存在しない。幸いにも、カブリ数物連携宇宙研究機構から徒歩3分に位置し、放射線管理区域を有する国立がんセンター東病院にて実験が行えるようになり、道が開かれた。現在、国立がんセンター東病院のがん研究のプロフェッショナルの助けを得て、共同で実験計画を立案し、実験を実施している。がん研究・治療の現場のニーズと、装置開発が密接に結びつくという、まさに理想的な環境である。これまでに2次元ファントムで実証した実験結果を、3次元イメージングへと発展させることが重要である。125-Iや99m-Tcなどの非密封線源を用いて、空間分解能や検出効率を評価するための3次元ファントムを製作し、NeXT-SPECT試作機を用いた3次元画像再構成アルゴリズムの研究を進める。マウスなどの小動物を用いたin-vivo実験を計画し実行する。複数核種・プローブを用いたイメージングを行い、マルチプローブ同時イメージングを実証する。

がん研究・治療の現場のニーズと、装置開発が密接に結びつくという、まさに理想的な環境である。これまでに2次元ファントムで実証した実験結果を、3次元イメージングへと発展させることが重要である。125-Iや99m-Tcなどの非密封線源を用いて、空間分解能や検出効率を評価するための3次元ファントムを製作し、NeXT-SPECT試作機を用いた3次元画像再構成アルゴリズムの研究を進める。マウスなどの小動物を用いたin-vivo実験を計画し実行する。複数核種・プローブを用いたイメージングを行い、マルチプローブ同時イメージングを実証する。