hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大規模スクリーニングによるオートファジーと小胞体ファジーの総合的理解

オートファジーは細胞内の大規模な分解系であるが、その制御機構については未知な部分が多い。本研究ではオートファジー活性を定量的に解析することを可能にするALP法をゲノムワイドの酵母変異株コレクションに導入することに成功した。窒素源飢餓時にオートファジーの活性を大規模の測定した結果、いくつかの興味深い因子が同定され、それらの分子生物学的機能を解明し、オートファジー制御機構の理解の進展に貢献した。細胞内の大規模な分解機構であるオートファジーには多くの蛋白質が関与している。とくにAtgと呼ばれるオートファゴソームの形成に関与する一群の分子群が存在し、我々を含めこれまで多くの研究がなされてきた。今回、これらオートファジーに関与する分子を網羅的に探索する方法を開発し、ゲノムワイドにスクリーニングを行った。これまで開発したオートファジーの定量的なアッセイ法を、酵母遺伝子破壊株ライブラリーに導入し、すべての遺伝子破壊株でオートファジー活性を測定した。これまで、知られていたAtg破壊株はほぼ全て捕捉されたことから、極めて網羅性の高いスクリーニングが完遂された。この結果得られたNPR2とNPR3変異株は、窒素源飢餓のシグナルをTorプロテインキナーゼに伝達するまでのプロセスが欠損していることが明らかとなった。その他、新規のオートファジー関連遺伝子が同定され、それらに関して機能解析を進行中である。本研究は細胞内たんぱく質分解現象であるオートファジーの制御機構を網羅的に解明する目的で行った。オートファジーは基本的な細胞内代謝機構であると同時に、哺乳類細胞では種々の生理作用や疾病に深く関わることが明らかになっており、その制御機構の解明はオートファジー関連疾病の克服へとつながることが期待される。その調節機構を解明するためには、オートファジーの活性を定量的に解析する手法が必要であるが、研究代表者は、これまでオートファジー活性を酵素活性に転換し、ダイナミックレンジを高く計測するシステムを構築した。これは液胞酵素アルカリ性ホスファターゼを細胞質中に人為的に発現させたときオートファジーにともない液胞へ送られることをから、オートファジーに伴い送られた細胞質の量がこの酵素活性に比例することを利用したものである。このオートファジーのアッセイシステム酵母遺伝子破壊株ライブラリーに、その活性を網羅的に計測した。その結果、全約5000の遺伝子変異株中、既知のオートプアジー関連タンパク質に加えて、新規の因子がオートファジーに関わることを見出した。これはオートファジーの制御タンパク質として知られるTorの活性を制御する可能性が示された。さらに各種細胞生物学的手法を駆使して解析した結果、その新規因子がオートファジー誘導条件に応じてオートファジー実行分子の局在を制御していることが明らかになった。本研究は、細胞内大規模分解系であるオートファジーに対する新たなスクリーニング系を構築し、それをゲノムワイドに適用することで、その制御機構の全貌を明らかにすることを目的とした。オートファジーは栄養飢餓などによって誘導されるが、それは様々なレベルで正や負に制御されていることが予想される。これまで、オートファジーに欠損のある変異株は単離されているが、しかし、オートファジーの活性が、減少した、あるいは増加したなどの点に注目したスクリーニングは前例がない。減少や増加を検出するためには、オートファジーの活性を定量的に評価するモニター系が必要であり、そのため、私が以前開発したALP法を大規模に適用する系を開発した。これは、オートファジーの活性を酵素活性に転換することでその定量的な測定が簡便に可能となる実験系である。酵母非必須遺伝子破壊株ライブラリーおよび酵母必須遺伝子発現低下株ライブラリーのゲノムに、ALP法に用いるPho8D60遺伝子を導入した。また96穴のマイクロタイタープレートで、ALPアッセイをハイスループットに行う手法を開発した。スクリーニングの結果、既知のオートファジー欠損をしめすAtg遺伝子ほぼすべてが、低いオートファジー活性の上位にランクされたことから、この系が機能していることが示された。その上位にランクされた遺伝子、および、高いオートファジー活性をしめす遺伝子に注目し解析を進めた。その結果、TRAPPIIIと呼ばれる遺伝子群の新規の機能を明らかにし、それがオートファジーに関わる膜の移動をになっていることを明らかにした。さらに、栄養飢餓の応答に関わるTORC1の上位に位置する因子の性質も明らかにした。
負荷心筋スペクトにおける心筋摂取率の有用性に関する研究

本研究の目的は、CZT検出器型SPECT装置によるアデノシン負荷Tl-201心筋血流SPECT検査における負荷時Tl-201心筋摂取率(MUI)の臨床的有用性を明らかにすることである。MUIは、左室輪郭抽出による左室心筋放射能濃度を投与量で除し算出した。次に,Tl-201心筋SPECTの負荷時像で心筋血流異常を認めない51例を対象にMUIと冠動脈病変との関連を検討した。冠動脈疾患群32例の平均MUI値は、正常群8例の値より有意な低値で、冠動脈病変低リスク群11例では正常群とは有意な差は認めなかった。MUI値を視覚評価に加えることで、冠動脈病変診断能の向上が示唆された。負荷心筋血流PET検査(PET-MPI)による冠循環予備能(CFR)は、冠動脈疾患(CAD)患者の独立した予後指標である。負荷心筋血流SPECT(SPECT-MPI)でもダイナミックSPECT検査で検討されつつある。しかし、心筋血流製剤の2回投与による患者被曝線量(被曝量)の増加や処理が煩雑といった問題がある。そこで、負荷時のみの検査で簡便にCFRを反映する指標の臨床的有用性は高いと考えられる。また、心筋血流製剤としては初回循環心筋摂取率の高い201Tl製剤が99mTc製剤より有利で、201Tl製剤でCFRを評価した報告も少ない。本研究の目的は、最大冠動脈拡張の得られるアデノシン負荷による負荷時左室心筋摂取率(心筋摂取率)はCFRを反映する指標と考え、心筋摂取率を簡便に算出するプログラムを開発し、算出した指標の臨床的意義を明らかとすることである。心筋摂取率自動算出プログラムの開発およびデータ処理・解析用ワークステーションを揃えて研究環境を整備した後に、次の項目に関する研究を行った。心筋抽出に関しては5種類のファントムで正確な心筋輪郭抽出が可能であった。また、臨床例においては、目的とする視覚的には異常が存在例においては、90%程度可能な結果であった。さらなる改善が必要で、今後改善を加える。SPECT値の定量においては、2検出器型ガンマカメラの結果では、減弱・散乱線・分解能補正に加え、部分容積効果補正も必要であった。ファントム実験ではFWHMが20mmを超える場合に必要であった。半導体検出器型心臓専用SPECT装置では、被ばく低減のためTl-201の投与量を半量に減量した場合でも5分程度のデータ収集で十分が画質が得られることがファントム実験で明らかとなった。摂取率検討のための臨床例のデータも50例以上確保できた。本年度は、半導体検出型SPECT装置による、アデノシン負荷によるTl-201心筋摂取率の臨床的有用性を検討した。主な成果としては、Dynamic SPECT施行例では、シリンジカウントの測定なしに心筋摂取率が算出できることを明らかとした。また、ファントム実験により半導体検出器型SPECT装置においても個別に撮影されたCTを用いた減弱補正が均一性向上を中心に画質を改善することを明らかなした。視覚的診断では還流異常のない40例を対象にアデノシン負荷時Tl-201心筋摂取率(心筋摂取率)の有用性を検討したが、冠動脈病変を認めない8例に対し、冠動脈病変を認める32例では、心筋摂取率が有意に低い結果であった。また、心筋摂取率の値は減弱補正を加えることで定量性が改善する傾向であった。したがって、通常の視覚評価では診断できない冠動脈疾患の診断に有用な可能性が示唆された。本年度は、還流異常のない心筋摂取率低下例の臨床的特徴を明らかにする。また、CTの減弱補正マップを利用したChang法も心筋SPECTの減弱補正に有用であることも明らかにした。本年度、臨床における心筋摂取率の有用性を明らかとし、当初の研究計画の遅れはなく、予定通りに進んでいる。しかし、症例数においては、半導体検出器型SPECT装置施行例を増やす必要ががる。症例数に関しては、本年度に予定数を確保する。アデノシン負荷Tl-201心筋血流SPECT検査において、視覚的に異常を認めない51例を対象に負荷時心筋摂取率(MUI)の有用性を検討した。対象の内訳は、冠動脈病変はない正常群8例,冠動脈病変群32例,冠動脈病変低リスク群11例である。MUIは、心筋SPECT横断像を用い、すべてのスライスで輪郭抽出を行い、左室全体のカウントをクロスキャリブレーションファクターで放射能濃度の換算し、投与量で除し算出した。検討方法は、正常群の平均MUI値と冠動脈疾患群および冠動脈病変低リスク群の平均MUI値と比較検討し、冠動脈病変群では冠動脈病変重症度との関係も評価した。また、正常群で算出したMUIの正常値を用い冠動脈疾患診断における冠動脈疾患群で感度、冠動脈低リスク群で正常率を算出した。また、CTを用いた減弱補正によるMUI値への影響も検討した。冠動脈疾患群の平均MUI値は正常群に比べ有意な低値で,冠動脈病変低リスク群では洗浄群と有意差を認めなかった。減弱補正後のMUI値は正常群でより理論値に近い値を示し、定量性の改善が示唆された。減弱補正後のMUI値による冠動脈病変診断における感度は94%、正常率は82%であった。

また、冠動脈疾患群では、冠動脈病変が高度となるほど、MUI値は低値となった、冠動脈病変群のMUI低値の4例では経過観察中に冠動脈インターベンションまたは冠動脈バイパス手術が施行された。以上より、CTによる減弱補正はMUI値算出において定量性を改善し、冠動脈病変診断において視覚評価にMUIを加えることで診断能の向上が期待されることが示唆された。また、予後評価における一指標としても有用な可能性が示唆された。定量性の更なる向上のためには、CZTカメラに適切な散乱線補正法を開発する必要があると思われた。本研究の目的は、CZT検出器型SPECT装置によるアデノシン負荷Tl-201心筋血流SPECT検査における負荷時Tl-201心筋摂取率(MUI)の臨床的有用性を明らかにすることである。MUIは、左室輪郭抽出による左室心筋放射能濃度を投与量で除し算出した。次に,Tl-201心筋SPECTの負荷時像で心筋血流異常を認めない51例を対象にMUIと冠動脈病変との関連を検討した。冠動脈疾患群32例の平均MUI値は、正常群8例の値より有意な低値で、冠動脈病変低リスク群11例では正常群とは有意な差は認めなかった。MUI値を視覚評価に加えることで、冠動脈病変診断能の向上が示唆された。ファントム実験により、心筋輪郭抽出法を確立し、摂取率算出のための心筋SPECT値の定量評価法も確立した。また、Tl-201の通常の半量投与でも摂取率算出に必要な十分な画質も得られることも明らかとなった。これらの技術的方法が確立でき、また、対象とする臨床例も50例以上確保できており、当初の研究計画の遅れはなく、予定通り進んでいるため。Tl-201心筋血流SPECTが半導体型SPECT装置により算出した正常還流像で心筋摂取率低値例についてその臨床的特徴を検討し、心筋摂取率算出の臨床的意義を明らかとする。また、半導体型SPECT装置で撮像された心筋SPECT像への部分容積効果の影響や、輪郭抽出法の改善についてもファントム実験で引き続き検討する。導入されているワークステーションにおけるデータ処理の効率化のためにソフトウェアの更新を行う(平成28年度購入)。放射線医学Tl-201心筋血流SPECTが施行され、冠動脈CT血管撮影あるいは冠動脈造影が施行された例をこれまで収集した臨床例を対象として、ファントム実験で確立した方法で心筋摂取率の正常範囲より低い値を呈した異常例における心筋摂取率の冠動脈病変診断における有用性を検討する。また、Tl-201低投与量の画質への影響も臨床例で検討する。デジタルデータの臨床評価にはノートパソコンを使用する(平成27年度購入)。なお、摂取率算出に関して、輪郭抽出法等に改善の余地が残されているため、臨床例の検討と共に引き続きファントム実験により改善法も検討する。計画の遂行に必要な物品の購入に、残が不足したため。翌年に、すでに導入されているデータ処理用のワークステーションにおいて、データ処理を改善するソフトウェア等の導入に本年度分を併せ使用する。翌年に、データ収集や読影等に必要なノートパソコンの購入に本年度分を併せ使用する。
メタ個体群における協力関係の進化・維持機構の実験的解析

自然界において協力関係が維持されるためには、非協力者による搾取を回避する仕組みが必要である。本研究では、個体の移動分散によって集団間の繋がりに強弱があること(「空間構造」があること)が協力関係の維持に貢献する可能性について検証した。細菌をモデルシステムとし、移動分散を考慮した理論モデルによって、協力関係が適度な移動分散によって維持される仕組みを明らかにした。今後は、この理論的予測が正しいことを自発的に非協力者が進化する緑膿菌を用いて、実験的に確認することを検討している。協力関係の進化・維持機構を明らかにするため、初年度である本年度は、緑膿菌CHAO系統を活用した実験系の確立と予備実験、数理的モデリングについて研究を進めた。はじめに、ミクロコズム実験系を確立するため、細菌を培養するための培地となるBSA(アルブミン)-OS培地の最適濃度条件、ならびに培養温度条件を探索するための予備実験を行った。次に、協力者と非協力者の混合集団から一部を採取し、それぞれの相対的個体群密度を目視により定量化する技術を習得した。今後進める進化実験では細菌の移動分散率を操作する必要があるため、複雑なピペット操作を図式化したプロトコルを作成した。さらに、予備的に短期間の進化実験を行い、一定時間後に、協力者集団の中から非協力者が進化することを確認できた。これらの一連の予備実験により、ミクロコズムにおいて細菌が移動分散を繰り返しながら進化するための実験設計を実装することができたと考える。初年度は、これらの予備実験と平行して、数理的なモデリングも進めている。協力関係の数理モデリングでは、共同研究者とともに、これまで生態学的理論において活用されてきたパッチ動態モデル(空間的に分断された環境におけるメタ個体群の動態モデル)を改良し、協力関係が維持される条件を解析的に特定することができた。今後は、実験データと理論のフィードバックを重ねることで、協力関係が維持されるための空間構造の条件を実証することが最も重要な課題であると捉えている。昨年度まで進めていたPseudomonas fluorescens CHAOをモデル系として予備実験を行ってきた。しかし、必要最低限のアルブミン添加培地において十分に成長していたCHAOであるが、ある時点より生育が著しく減少するという結果が得られた。その原因究明のため、細菌の系統の確認、培地を全て作成しなおし、マイクロプレート各種を用いる培養試験を複数回繰り返した。3か月間にわたって原因究明を続けたものの、現在の細菌と培地の組み合わせのうち、何が突然の成長停止の原因であるのかを特定することには至らなかった。そこで、限られた時間のなかでは、システムを変更することで同様の実験計画を遂行するこが適切であると考え、Pseudomonas aeruginosa PAO1系統とそれが利用する鉄を公共財とするモデルシステムを新しい研究系として確立し、分泌するシデロフォア(鉄分補給物質)を協力関係のモデル関数とする実験を行った。予備実験の結果、当初の実験が想定する協力者と非協力者の動態とは幾分異なる傾向が含まれていた。今後は、数理モデルを新しいシステムの特徴に合わせて調整を行う、もしくは、実験設定のより詳細な調整を行うことで、協力の維持機構を実証することができると考えている。本研究は、想定外の課題により、実証面においては当初の計画通りに進めることはできなかったが、協力者の非協力者の相互作用は変異性や条件依存性に富むことを示すことができた(意義)。理論モデルを用いて協力関係の維持機構として空間的な移入と絶滅の動態が重要な役割を果たしうることを示したことも重要な成果であった。今後の課題は, PAO1を活用することで、理論と実験のフィードバックを加速させることで、中程度の分散率のもとで協力関係が最も維持されやすいという仮説を検証することである。進化実験を行うための予備実験がほぼ完了し、数理モデリングの研究からは成果が得られつつある。群集生態学今後は、メタ個体群における進化実験を遂行し、得られた結果を数理モデリングの結果と比較・吟味し、協力関係が維持されるための空間構造の条件を明らかにすることが課題であると捉えている。海外研究者との意見交換、および学会参加を次年度に変更したため。オランダのアムステルダム大学およびユトレヒト大学の研究者との意見交換、およびマーストリヒトでのヨーロッパ微生物学会の参加費用などに使用する計画である。
地震力を受ける埋設パイプラインの耐震特性に関する研究

本研究は,埋設パイプラインを弾性体中の円筒にモデル化し,これが地震波のような弾性波動を受けるときの動的応答を,三次元弾性波動伝播問題として解析し,埋設パイプラインとその周辺地盤の応答特性を検討するものである。モデル化に当っては,地盤を弾性体に,パイプラインを円筒としたが,施工上あるいは断熱や線街対策としてパイプラインと地盤との境界に異見な境界層の存在を考慮しなければならない状態も想定し,弾性体,境界層,円筒の三層弾性体とした場合も検討した。解析方法は,円柱座標で表わされる三次元運動方程式をフ-リエ・ハンケル変換を用いて解き,円筒の基本変位解を求め,これを弾性体や境界層に拡張し,それぞれ境界条件を満足するように組合せて行なうもので大量の級数計算と大量の出力デ-タの処理が問題となった。震動特性の検討に当っては,入射地盤波をリッカ-ウエブレットのせん断波を仮定し,各層の弾性定数比,入射地震波の波長や入射層を変化させた応答解析を行ない,変位や応力を求め検討を行なった。その結果1).入射地震波の波長が短かいとき,入射側に反射波が現われ,パイプ周辺の弾性体に大きな変化を生ずることがあるが,パイプはほとんど変位しない。2).波長が長く境界層の剛性が大きい時,パイプも入射波動と同様の変位を生じ,地盤のひずみとパイプのひずみが等しくなるようである。3).波長が短かいとき,パイプには周方向の局部的な応力を生ずる。4).波長が長いとき,断面全体が変形するような応力となる。5).剛性の小さな境界層の存在は,入射地振波を吸収する効果がある。6).パイプラインの応答性特に及ぼす入射角の影響は,境界層の剛性や入射角によって変化し,一般的な傾向はないようである。7).波長によっては,パイプラインに軸方向応力より大きな周方向応力が生ずることがある。本研究は,埋設パイプラインを弾性体中の厚肉円管にモデル化し,これが地震波のような弾性波動を受けるときの動的応答を,三次元弾性波動伝播問題として解析し、埋設パイプラインとその周辺地盤の応答特性を検討するものである。解析方法は、円柱座標で表わされる三次元運動方程式をフ-リエ・ハンケル変換を用いて解き,円筒及び弾性体の基本変位解を求め,これを組合せて境界条件を満足するように解析するもので大量の約数計算と,大量出力デ-タの処理が問題となる。本年度は、まず上の方法により導かれた理論により解析するためのプログラム及び図形出力のためのプログラムを完成させ,主として,せん断波をもととしたリッカ-ウエブレットが入射する時の応答解析を,パラメ-タ-を種々変化させて行なった。用いたパラメ-タ-は,地盤(弾性体)及び円管の弾性定数,円管の寸法,入射波の波長及び角度であり,これらを変化させ解析を行ない,変位分布や円管及び円管周辺部の応力分布を求めた。その結果,円管の直径を含む平面での変位分布では,1).入射波の波長が短いとき,入射側の円管部で波の反射がみられ,干渉により弾性体部に大きな変位がみられる。2).波長が長くなると弾性体と円筒は一体となり入射波による変位のみとなる。ことが示され,また応力分布からは,3).円管部では入射波の波長が短いとき,局部的に大きな応力を生じ,波長が長くなると断面方向に大きな応力を生じている。

4).弾性体部では,波長が短いとき大きな応力を生じているが,長い入射波長に対してはほとんど応力を生じない。5).入射角による影響は円筒部の応力に大きく現われ,入射角45°のとき特に大きい。ことが明らかとなった。埋設パイプラインの耐震特性を検討するため,昨年度は解析式の定式化を行ない,過度応答の代表的な汲形として,Richer waceletのSH汲が進行する場合の解析を行ない検討を加えた。これまでは埋設パイプラインのモデル代に当り,地盤を弾性体に,パイプラインを円筒にモデル化した二層弾性体としてたが,今年度は埋設パイプラインの建設に対して,施工上あるいは断熱上や緩衡対策としてパイプラインと地盤との環堺に異質な境界層の存在を考慮しなければならない状態を規定し,弾性体,境界層,円筒の三層弾性体にモデル化し検討を加えた。解析条件としては多数のパラメ-タ-が考えられるが,本研究では種々検討した結果主として,境界層の剛性,入射波の波長,入射角に注目して検討した。当初入射波動して実際の地震波も考慮したが,本研究では埋設パイプラインの一般的な耐震特性を明らかにすることを目的としていることから,特性を検討し易いRiclser waveletのみとした。解析はパイプライン及び境界層をモデル化したー種類のモデルに対して,入射波長を3種類,入射角を3種類,境界層の剛性を2種類変化させて行なったが,解析量が多く十分検討を行なえていないが,解析により得られた結果を列挙すれば次のようである。1).地震波を受ける埋設パイプラインは,パイプライン軸方向の応力のみならず,周方向にも比較的大きな応力を受ける。2).この周方向応力は,入射波の波長が短いとき局部的な応力となり,波長が長いとき断面全体が変形するような応力となる。3).剛性の小さい境界層の存在は,多くの場合波動を吸収する働きをする。4).入射角による影響は,境界層や波動の波長によって異なり,複雑なものとなっている。
不均一光重合で誘起される液晶／高分子メゾ相分離と自律配向形成の機構解明

我々は、一回限りの不均一露光法で、液晶(LC)/モノマー混合系を空間的に異なる速度で強制重合させて光重合誘起相分離(PPIPS)を引き起こし、均一照射では誘起され難い、様々なメゾスケール相分離構造を有する高分子ネットワーク液晶(PNLC)を開発した。そして、液晶凝集ドメイン形状および滴内部の配向分布と散乱特性との関係を偏光顕微観察や散乱プロファイル観測により解析し、光シミュレーションと対比させ、液晶分子の自律配向の機構を探った。本研究により様々な配向分布の作製技術を見出す知見が得られ、応用面では、我々がこれまで進めてきた熱応答型PNLC調光素子の性能向上と大面積化の技術に繋げた。我々が提案する「不均一露光技術」を用い、様々な条件で、液晶と高分子のメゾ(サブミクロン数ミクロンサイズ)相分離構造を形成した。また、作製した相分離のドメインサイズ、液晶相の分子配向秩序、そしてマクロな光学特性を幅広く調べ、特徴を調べた。いわゆる重合誘起相分離(PIPS)の手法で、高分子分散液晶(PDLC)を作製する場合、原料組成と露光温度が、形成する構造に最も強く影響するが、用いるモノマーの官能基数も重要な要素となることが知られている。本研究で用いたモノマーは、主査型の反応性メソゲンと呼ばれ、液晶性の硬い骨格の両末端に官能基が付いた二官能モノマーである。従来、官能基数の少ないモノマーでは、十分な大きさを持ったドメインで相分離させることが難しいとされ、本研究の材料系でも同様の問題があった。今回、この不均一露光技術で、積極的にドメイン形成を誘起して、ある程度、狙い通りのメゾ相分離を作製することができるようになった。本年度は、光拡散板を介して、レーザをスペックル散乱させた上で、混合原料のガラスセルに照射し、その散乱パターンのサイズ等を系統的に振ることにより、効果的に相分離構造および配向秩序を制御した。原料組成によっては、全く相分離が観測されない場合でも、前記条件を調整することで作製を実現した。本研究では、PDLCの液晶相だけでなく、反応性メソゲンの配向秩序も重合後に維持することを応用上の目的としており、ここでは、液晶基板のラビング処理と露光時の温度調整により実現した。我々が提案している「不均一露光による光重合誘起相分離(Photo-PIPS)」の手法は、メゾスケール(ここではサブミクロン数ミクロンの波長スケールで定義)のドメインサイズで、液晶相と、モノマーより重合された液晶高分子相との二相からなる複合構造を、高い分子配向秩序を維持して形成することができる。この手法を用い、我々は、「リバース型熱応答高分子分散液晶(PDLC)」を開発し、スマートウィンドウなどへの応用を目指している。2016年度では、2015年度に実現した従来タイプと逆の温度依存性で白濁/透明状態を切り換えられる、このリバース型熱応答PDLCを作製する基本技術をさらに発展させ、高温の白濁時の光散乱特性を様々にデザインして素子を作製することに重点的に取り組んだ。とくに光散乱を特徴づける二つの光学特性「ヘイズ」と「エネルギー遮蔽」を切り分けて評価する手法を確立し、この評価法で、エネルギー遮蔽の切り換え性能を高める相分離構造と複屈折率を含む光学特性に関する設計指針を得た。一方、不均一露光下でのPhoto-PIPS進行にともなう分子配向の秩序化の過程を詳細に調べ、リバース型熱応答PDLCの形成機構の解明に取り組み、本素子の作製技術をさらに発展させる鍵となる知見を得た。実際には、透明ガラス基板のラビング処理により、液晶と液晶高分子の混合原料は未照射時に既に高い配向秩序を有しており、光照射しPhoto-PIPSが進んでいっても、その高い配向秩序が維持されているが、ネマティックー等方相転移による配向秩序度の変化はPhoto-PIPSとともに変化していくことがわかった。今後は、光重合度との関係を明らかにし、ミクロスケールで配向・相分離過程の解明に迫る。本年度は、光散乱特性と相分離ドメイン構造に着目して研究を進めた。我々が開発を進める「リバース型熱応答PDLC」は、相分離構造を構成する液晶相および液晶高分子相の二相ともに分子配向秩序を形成し、温度変化にともなう液晶相の配向秩序転移で、屈折率のマッチング⇔ミスマッチングが生じ、その結果、低温で透明、高温で白濁の状態に切り換わる。白濁状態では、入射した光が四方に散らされるが、その散乱方向は相分離ドメインサイズおよび屈折率分布の不均一具合により変わることが、本研究でわかってきた。従来のPDLCの白濁状態では、主に入射光の大部分が前方方向に散乱し、ヘイズ(白濁度)は高いがエネルギー遮蔽は低いという特徴を有していた。これに対し、我々は、ドメイン形状を直接観測し、混合原料等の屈折率を測定して、相分離形状および光学物性と、エネルギー遮蔽の制御性との関わりを調べ、エネルギー遮蔽性能を向上が期待される知見を得た。我々は「不均一露光による光重合誘起相分離(PPIPS)」法を提案し、高分子と液晶を配向させ、メゾ(サブ数ミクロン)サイズで相分離させた光学複合構造を形成し、「反転熱応答型の高分子分散液晶(PDLC)」の開発を進めてきた。前年度までで、散乱で生じる「ヘイズ」と「エネルギー遮蔽」を切り分けて評価する技術を構築し、スマートウィンドウ応用で重要となる、エネルギー遮蔽を高める光学構造の設計指針を得た。

本年度は、不均一露光の技術を深め、様々なドメインサイズで相分離を生じ、高温の散乱時のヘイズとエネルギー遮蔽を高める光学構造を見出し、PPIPSにともなう構造形成過程を探った。光散乱特性を決める二つの主要因、液晶相と高分子相の1屈折率差および2ドメインサイズを、FTIR、偏光顕微鏡、散乱強度分布を中心とする観測手法で明らかにした。この材料系では、液晶および高分子の配向秩序に依存する複屈折率が1に支配的であるが、PPIPSが進む中で、水平ラビング処理により期待される配向秩序度0.5程度を維持していたことから、重合による屈折率の大きな変化はないと結論付けられる。一方、相分離ドメインについて、数から十ミクロン程度の大きさを狙って作製してヘイズを高めてきたが、前方および後方散乱の光強度分布から見積もった後方散乱割合は、1ミクロン前後のサイズで最大となり、必ずしもヘイズの条件と一致しないことを見出した。さらに、PPIPSで時々刻々と進む相分離構造形成過程を、複屈折率・液晶配向秩序・光散乱の測定により追跡し、重合・相分離・配向秩序形成の様子を明らかにした。我々は、一回限りの不均一露光法で、液晶(LC)/モノマー混合系を空間的に異なる速度で強制重合させて光重合誘起相分離(PPIPS)を引き起こし、均一照射では誘起され難い、様々なメゾスケール相分離構造を有する高分子ネットワーク液晶(PNLC)を開発した。そして、液晶凝集ドメイン形状および滴内部の配向分布と散乱特性との関係を偏光顕微観察や散乱プロファイル観測により解析し、光シミュレーションと対比させ、液晶分子の自律配向の機構を探った。本研究により様々な配向分布の作製技術を見出す知見が得られ、応用面では、我々がこれまで進めてきた熱応答型PNLC調光素子の性能向上と大面積化の技術に繋げた。相分離構造を形成し、ドメインサイズ・配向秩序・マクロな光学特性を調べることができるようになったが、調光窓への応用展開上、両相の屈折率マッチングが十分でないことが明らかになってきた。ここでは、モノマーと液晶の両相をともに光学異方性を発現させた状態で、屈折率を一致させることが応用上重要となる。本年度は、計画当所行う予定にしていた、光散乱による光学構造解析に加え、各相の屈折率を直接把握し、設計に生かす。白濁時の光散乱特性を、詳細かつより定量的に調べ、後方散乱を高める相分離構造と光学物性を探る。また、必要に応じて、光学シミュレーションにより、メゾ構造と光伝播特性との関わりを解析し、目指す相分離構造を提示していく。この探索作業は、我々のリバース型熱応答PDLCの白濁状態でエネルギー遮蔽性の向上、ひいてはスマートウィンドウとしての省エネ性能を高めることに繋がる。一方、Photo-PIPSの進行にともなう配向秩序形成の研究をより深めていく。具体的には、モノマーの重合度と配向秩序および相分離の度合いとの関わりを定量化する。これは、PIPSひいてはより一般的な相分離物理の普遍的な基礎知見に繋がる。光波制御材料研究計画の段階で計上した、光学シミュレーションソフトの購入費と実験補助の人件費はH27年度では見送った。上記ソフトについては、実際の予算的に折り合いが着かなかったのが主な理由であるが、その代替として、別件で共同研究を進めている、神戸高専の荻原昭文教授の同ソフトで対応できないか検討している。人件費については、H27年度での一部の進捗具合で、業務上必要とならず、雇用に至らなかった。
名前が認知に与える影響：日本語の性質と名付け行動に注目した認知科学的研究

【研究1】3都市を呈示して,その中からその中から同じグループだと思う2都市を選択させるという都市カテゴライズ課題を前年に続き実施した.結果として,漢字で表記された場合は地域に基づくカテゴライズがなされ,カタカナで呈示された場合はその傾向が弱くなることが様々な都市ペアでも観察され,前年の知見は幅広く観察されることを確認した.また,「北海道」あるいは「ホッカイドウ」のように,漢字あるいはカタカナで都市名を呈示して,その都市に関するイメージを記述してもらう課題を実施したところ,漢字を呈示された場合のほうが,より典型的な記述になりやすいことが明らかになった.【研究2】日本中央競馬会(JRA)の馬券売り上げデータを認知モデルに基づいて分析した.特に,プロスペクト理論,ならびに新たに提案したモデルによって,レース番号とリスク態度の変化についてモデルベースで分析を行った.結果として,リスク態度の変化が生じる認知プロセスに関して,「事象の発生しやすさに関する認知に変化が生じている」ことに起因してリスク態度が変化しているという新たな仮説を立てることができた.【研究3】前年度実施した犬を育てるゲーム(最初に犬に名前を付けることができる)を課題として実施して,自由に名前を付けさせる,典型的な犬の名前が付けられている,非典型的な犬の名前が付けられている,以上,犬の名前の付けられ方が異なる3条件でゲームプレイ中の犬とのインタラクションにどのような違いが生じるか,という点について,データの分析を進めた.結果として,名前の種類の効果は見られなかったものの,名前を呼ぶという行為がエージェントとの良好な関係を築く上で重要な役割を果たしている可能性が示された.以下の研究を実施した.【研究1】3都市名を呈示して,その中から同じグループだと思う2都市を選択させるという都市カテゴライズ課題を実施した.この際,都市名の表記を漢字,あるいはカタカナ呈示することによって,カテゴライズに与える影響について分析を行った.結果として,漢字で表記された場合は地域に基づくカテゴライズがなされ,カタカナで呈示された場合はその傾向が弱くなることが示された.このように,表記に依存して都市のイメージが変化することが示された.この結果は思考の典型性が文字表記の違いによって異なる可能性を示している.【研究2】日本中央競馬会(JRA)の馬券売り上げデータを統計モデルに基づいて分析し,売り上げに馬名の長さが与える影響について分析を行った.特に,売り上げに与える要因として先行研究で挙げられているレース番号を共変量として仮定した上で,名前の長さが与える影響について分析を行った.結果として,共変量を仮定した場合でも名前の長さと売り上げの間には相関関係が存在していることが示された.【研究3】犬を育てるゲーム(最初に犬に名前を付けることができる)を課題として実施して,自由に名前を付けさせる,典型的な犬の名前が付けられている,非典型的な犬の名前が付けられている,以上,犬の名前の付けられ方が異なる3条件でゲームプレイ中の犬とのインタラクションにどのような違いが生じるか,という点について分析を進めている.現時点で各条件約25名の実験を実施して,ゲーム中における犬とのインタラクションをビデオデータとして記録した.またビデオデータへのタグ付けが終了した.【研究1】について,様々な都市ペアにおいて予測される表記の効果が観察されるのか,という点を実験的に検証を行うのが2016年度の目標であったが,異なる3ペアに関して実験を実施して,予想される表記の効果が観察された.よって,その目標は達成されたと考えることができる.【研究2】について,当初の予定では馬名の長さの影響に関する実験的検証を行う予定であった.しかしながら,先行研究の文献検索を行いこれまで報告されている知見についてまとめたところ,当初統計分析の際に考慮に入れていなかった,馬券の売り上げに影響を与える要因について検討する必要性があることが明らかになった.このため,馬券の売り上げデータについて,再度分析をする必要が出たために,当初の予定よりも売り上げデータに対する統計分析をより注力して行った.現状,馬名の長さの影響を検証する実験の準備を進めている.【研究3】については,当初は2017年度に実験を実施予定であったが,実験を2016年度中に実施して,実験は終了した.また,ビデオデータのコーディングも終了しており,当初の予定以上の進捗している.以上,【研究1】はほぼ当初の予定通りに研究は進んでいる.【研究2】については当初の予定では2016年度に実験を実施予定だったが,より統計分析に注力するために実施することができなかった.しかしながら,統計解析はより精緻なものとなった.【研究3】は当初の予定上の進捗で進んでいる.以上,現在までの進捗は順調なものといえる.【研究1】3都市を呈示して,その中からその中から同じグループだと思う2都市を選択させるという都市カテゴライズ課題を前年に続き実施した.結果として,漢字で表記された場合は地域に基づくカテゴライズがなされ,カタカナで呈示された場合はその傾向が弱くなることが様々な都市ペアでも観察され,前年の知見は幅広く観察されることを確認した.また,「北海道」あるいは「ホッカイドウ」のように,漢字あるいはカタカナで都市名を呈示して,その都市に関するイメージを記述してもらう課題を実施したところ,漢字を呈示された場合のほうが,より典型的な記述になりやすいことが明らかになった.【研究2】日本中央競馬会(JRA)の馬券売り上げデータを認知モデルに基づいて分析した.

特に,プロスペクト理論,ならびに新たに提案したモデルによって,レース番号とリスク態度の変化についてモデルベースで分析を行った.結果として,リスク態度の変化が生じる認知プロセスに関して,「事象の発生しやすさに関する認知に変化が生じている」ことに起因してリスク態度が変化しているという新たな仮説を立てることができた.【研究3】前年度実施した犬を育てるゲーム(最初に犬に名前を付けることができる)を課題として実施して,自由に名前を付けさせる,典型的な犬の名前が付けられている,非典型的な犬の名前が付けられている,以上,犬の名前の付けられ方が異なる3条件でゲームプレイ中の犬とのインタラクションにどのような違いが生じるか,という点について,データの分析を進めた.結果として,名前の種類の効果は見られなかったものの,名前を呼ぶという行為がエージェントとの良好な関係を築く上で重要な役割を果たしている可能性が示された.【研究1】について,さらに異なる刺激,また別課題を実施した上で,名前の表記がカテゴライズの認知プロセスに与える影響について検討を行う予定である.具体的には,カテゴライズ課題には都市名ではなく,動物名を用いることによって,都市名以外でも名前の表記の効果が観察されるのか,検討を行う予定である.また,名前の表記によって表象されるものの違いを潜在レベルで検証を行うために,Implicit Association Testを用いて,名前と結びつくイメージと表記の関係について検討を行う予定である.【研究2】については,行動実験を実施して,実世界におけるデータ解析で観察された馬名の長さの効果について,より厳密に検証を進める予定である.具体的には,仮想的な馬券購入課題を実施して,その際に馬名の長さが馬名への注目度に与える影響ついて,眼球運動装置を用いて実験的に検証を行う予定である.また競馬に知識がある人と,あまりない人の間で名前の長さが馬券購入行動に与える影響についても検証を行う予定である.【研究3】については,2016年度に実施した実験のビデオデータを用いて,名づけ行動がインタラクションに与える影響について,分析を進める予定である.具体的には,隠れマルコフモデル用いて,インタラクションの時系列変化について,特に名付け行動が与える影響という視点から,モデルベースで分析を進める.
光周波数絶対値測定のための広範囲光周波数コム発生に関する研究

我々は光周波数絶対値測定のための広範囲光周波数混む発生の研究としてその範囲をさらに拡大することとを試みた。具体的には以下の結果を得た。1)短波長の光周波数コム発生器の内部第2次高調波の発生を実現した。そして、光ファイバーを用いたコムによる分極反転ニオブ酸リチウムを用いた光周波数コムの第2次高調波の発生をも実現した。この結果0.7um帯の波長において50THz幅のコムの発生が実現された。原理的には100THz程度の幅まで発生することが可能である。2)また複数のコム間の位相同期も実現し、さらなるコムの広範囲化の可能性を示した。3)以上のようなコムを用いてメタン1.66um帯の吸収線の絶対周波数測定の絶対周波数測定等を行った。今後、光周波数の測定には光周波数コム発生器が用いられることになることが期待される。また最近の研究では光周波数コムという概念が光の基本的な特性であることが注目され、光周波数の測定以外の用途にも用いられるようになることが期待されるようになった。現在医療方面への応用を検討中である。我々は光周波数絶対値測定のための広範囲光周波数コム発生の研究として、その範囲をさらに拡大することと、周波数測定精度の確認と、実際に囲光周波数コムの周波数測定に応用すること試みた。1)広範囲光周波数コムの周波数確度の評価を行った。その結果、広範囲光周波数コムはHzオーダーの周波数揺らぎを持つことがわかった。その原因は使用した光ファイバーの温度変動による影響によってもたらされることもわかった。2)従来の光周波数コム発生器の差周波数測定精度の測定をドイツ-マックスプランク研究所のTh.Udem等の持つ光周波数分割器による差周波数測定法と比較し、6,8X10^<-15>の確度で差周波数測定が行えることがわかった。3) 1)の結果を踏まえて、広範囲光周波数コムの光ファイバーの温度変動による影響による周波数揺らぎを抑圧する方法として正帰還制御による位相同期法を提案した。実験としては、レーザ安定化にこの方法を適用してその有効性を示した。4)移動可能な広範囲光周波数コム器を製作し、計量研究所のアセチレン安定化レーザの光周波数測定を行った。この結果従来の測定に比べ1桁程度の精度の向上が得られた。5)広範囲光周波数コムの他波長への変換を行うために、光周波数コムの第二次高調波の発生を試みた。その結果コム発生器内部でのSHGの発生と、外部でのSHGの発生を試みた結果、その両者とも実現可能であることが明らかになった。従って、光周波数コムの拡大に波長変換が有効であることが明らかになった。
小脳性・大脳基底核性入力の相互作用の電気生理学的・形態学的研究-大脳皮質での統合機序の解析-

大脳皮質錐体細胞からの細胞内記録・染色をIn VivoおよびIn Vitro標本で行い、さらに順行性標識を組み合わせて小脳性、大脳基底核性入力の大脳皮質細胞での相互作用の解析を試みた。現在ネコの入手が困難になりつつあるが、ラットの全脳標本では刺激電極、記録電極の配置の問題もあり、現在の装置では2つのニューロンからの同時記録が容易ではなく装置の改良が必要となる。そこで本年度も主にネコで小脳核・大脳基底核刺激の皮質レベルでの効果を相互比較を行った。ネコの大脳皮質運動野外側部と内側部の同時記録により小脳性入力が外側部に強力であり、基底核出力の影響ははっきりとはしないが脱抑制を思わせる結果も取得している。同時記録での細胞の保持が難しく、記録方法の改良も今後さらに工夫する必要がある。記録細胞は、HRP・biocytinの細胞内注入による形態学的解析を行っているが、今後その数を増やしてゆく予定である。昨年度の経験から記録細胞を皮質内第V層の速錐体路細胞と遅錐体路細胞の2種に絞り、同時記録にも今後力を入れてゆく予定である。一部サルを用いた実験も開始し、小脳性入力の大脳皮質運動関連領野での実験結果を3月にシンポジュウムで発表予定である。また関連研究として、ネコの運動野の錐体細胞のスライス標本でのシナプス入力に対する興奮性の解析(Brain Res.,846)、顔面神経核細胞の興奮性の研究(Neurosci.Res.)、ラット脳幹細胞の興奮性解析や内障(Claustrum)の線維結合などの知見を報告した(Neurosci.Res.)。また、ラット、サルでの基底核を中心とした線維結合の所見を学会誌に報告した(J.Neurol.,247;Brain & Develop.,22;Brain Res.,872)。大脳皮質錐体細胞からの細胞内記録・染色をIn VivoおよびIn Vitro標本で行い、さらに順行性標識を組み合わせて小脳性、大脳基底核性入力の大脳皮質細胞での相互作用の解析を試みる。本年度は主にネコとラットで小脳核・大脳基底核刺激の皮質レベルでの効果を相互比較を行った。ラットの全脳標本では刺激電極、記録電極の配置の問題もあり、現在の装置では2つのニューロンからの同時記録が容易ではない。そこで現在ネコを用いた実験系で大脳皮質運動野外側部と内側部の同時記録を試みつつあるが、細胞の保持に困難を伴い、現在記録方法の改良中である。記録細胞は、HRP・biocytin・Lucifer Yellowを細胞内注入してその形態学的特徴も解析する予定にしている。本年度の経験から記録細胞を皮質内第V層の速錐体路細胞と遅錐体路細胞の2種に絞り、同時記録を今後も続けて行く予定である。関連研究として、ネコの運動野の錐体細胞のスライス標本でのシナプス入力に対する興奮性の解析(Brain Res.,842)、顔面神経核細胞の可塑性の研究(Brain Res.Bull.49)、ラット脳幹細胞の興奮性解析や内障(Claustrum)の線維結合などの知見を報告した(Neurosci.Res.)。また、ラット、サルでの基底核を中心とした線維結合の所見を学会誌に報告している(J.Comp.Neurol.407;Brain&Develop.in press)。

現在ネコの入手が困難になりつつあるが、ラットの全脳標本では刺激電極、記録電極の配置の問題もあり、現在の装置では2つのニューロンからの同時記録が容易ではなく装置の改良が必要となる。そこで本年度も主にネコで小脳核・大脳基底核刺激の皮質レベルでの効果を相互比較を行った。現在ネコを用いた実験系で大脳皮質運動野外側部と内側部の同時記録を継続中であるが、細胞の保持が難しく、記録方法の改良も今後検討する必要がある。記録細胞は、HRP・biocytin・Lucifer Yellowを細胞内注入してその形態学的特徴も解析しているが、今後その数を増やしてゆく予定である。昨年度の経験から記録細胞を皮質内第V層の速錐体路細胞と遅錐体路細胞の2種に絞り、同時記録にも今後力を入れてゆく予定である。また一部サルを用いた実験も開始し、小脳性入力の大脳皮質運動関連領野での実験結果を3月にシンポジュウムで発表予定である。また関連研究として、ネコの運動野の錐体細胞のスライス標本でのシナプス入力に対する興奮性の解析(Bran Res.,846)、顔面神経核細胞の興奮性の研究(Neurosci.Res.)、ラット脳幹細胞の興奮性解析や内障(Claustrum)の線維結合などの知見を報告した(Neurosci.Res.)。また、ラット、サルでの基底核を中心とした線維結合の所見を学会誌に報告した(J.Neurol.,247;Brain & Develop.,22;Brain Res.,872)。
アトピー性皮膚炎の治療過程における好塩基球の動態の解明

アトピー性皮膚炎と蕁麻疹はいずれも皮膚アレルギー疾患と考えられ、両者は密接な関連性がある一方で、互いに異なる点も多い。例えば抗ヒスタミン薬は蕁麻疹では著効を示すことが多いが、アトピー性皮膚炎では補助療法の扱いである。さらにアトピー性皮膚炎の改善後にコリン性蕁麻疹が出現することや、アトピー性皮膚炎をデュピルマブで治療した際にアレルギー性結膜炎が悪化するなど、アトピー性皮膚炎の改善に伴い他のアレルギー疾患が出現することがある。我々はアトピー性皮膚炎において過剰なアレルギーを抑制するメカニズムの一つとして、好塩基球が関わっているのではないかとの仮説を立て、アトピー性皮膚炎患者を対象に観察研究を行う。
乳幼児感染性胃腸炎に対する五苓散注腸投与の効果の検討

近年、感染性腸炎などに対する経口補液療法が浸透し、点滴に頼らない治療が患児や保護者にもたらす恩恵を実感する一方、依然点滴が必要な症例も少なからずいる。五苓散の注腸投与が小児の感染性胃腸炎に有効であるという報告をもとに施行したところ、点滴の適応症例がさらに減るように感じた。しかし、この治療法は一般的ではなく一部の医療施設や医師のみで行われている状況である。これは、エビデンスの不足も障壁となっており、エビデンスの構築が必要である。臨床研究と基礎研究を組み合わせて、感染性胃腸炎に対する五苓散注腸の効果のエビデンスの構築をすることを目的とした。医師主導臨床研究として、生後半年から5歳以下の感染性胃腸炎の患児を対象に、五苓散を蒸留水に溶解したものの注腸投与を実薬とし、10%ブドウ液の注腸投与をプラセボにした、プラセボ実薬対照ランダム化盲検試験を行った。事務局は自治医科大学臨床薬理学教室とし、資材の準備やモニタリング、統計管理を行う。愛媛県内の6施設の研究協力病院で、症例登録を行う体制を整えた。医師主導や臨床研究の盛んでない地域での症例登録であり、症例登録において、各協力病院での要望を検討した。再度の研究内容の説明や研究補助員の派遣の要望があった。症例登録のない3施設で新たに研究説明を行い、検査部や薬剤部での準備状況も確認した。1施設には、研究補助員を派遣し、症例登録を推奨した。研究補助員は看護師免許を持ったもので、採用後臨床研究についての教育を受けた。また、症例登録のない2施設には、症例登録経験のある医師を短期間派遣し、初めの数症例の症例登録を一緒に行った。現在、目標症例数50のうち、合計21症例が登録された。基礎研究においては、今年度着手する予定である。臨床研究においては、計画通り症例登録は進んでいる。基礎研究においては、ロタウイルスによる胃腸炎マウスモデルの作成において、経験のある研究室からの技術協力を得るための模索を行った。大阪大学微生物病研究所のウイルス免疫分野小林研究室では、既にロタウイルスでの研究実績がある。今年度は、小林研究室から技術協力を得るための調節を行った。臨床研究においては、必要な施設には引き続き研究補助員による症例登録を推奨する。また、研究分担医師に変更があった施設においては、電話、メール、面談などで再度、研究内容の説明を行う。基礎研究においては、ロタウイルスでの研究実績のある研究所から、技術支援を得たうえで、胃腸炎のマウスモデルの作成に着手する。胃腸炎モデルにおいて、五苓散が下痢の治癒に奏効するか、ウイルス量減少に貢献するかを検討する。培養細胞を用い、五苓散が感染細胞に対して、カルシウム動態に変化を及ぼすかを検討し、機序の解明につなげる。以上、当初の計画に則って研究を推進する。

基礎研究においては、ロタウイルスでの研究実績のある研究所から、技術支援を得たうえで、胃腸炎のマウスモデルの作成に着手する。胃腸炎モデルにおいて、五苓散が下痢の治癒に奏効するか、ウイルス量減少に貢献するかを検討する。培養細胞を用い、五苓散が感染細胞に対して、カルシウム動態に変化を及ぼすかを検討し、機序の解明につなげる。以上、当初の計画に則って研究を推進する。関連施設の各部署との再度の協議の結果、基礎研究における、ロタウイルスによる胃腸炎マウスモデルの作成において、独自に開始するよりは、既にロタウイルスでの研究実績のある、大阪大学微生物病研究所のウイルス免疫部門小林研究室から、技術協力を得たうえで開始したほうがよいということになった。調整の結果、小林研究室からの技術協力を得られることになった。その調整に時間がかかり、今年度は基礎研究に着手できなかった。今年度使用予定であったものを次年度に使用し、計画を進める予定である。
セミパラチンスクとチェルノブイリ核汚染地域甲状腺癌でのWnt伝達系活性化の検討

[材料と方法]Wnt伝達系の重要な構成要素であるβ-cateninとcyclinD1の発現を、セミパラチンスク核実験周囲地域(SNTS)からの慢性甲状腺炎9例、濾胞腺腫8例、乳頭癌23例において免疫組織化学的に検討した。対照として日本の散発性乳頭癌87例を同時に検討じた。[結果](1)β-catenin発現:SNTS乳頭癌全例に、強い細胞質内局在を認めた(P<0.001,vs散発性)。慢性甲状腺炎と濾胞腺腫は、各々22.2と37.5%に弱い細胞質内局在を認めた。一方、散発性乳頭癌の77.0%が強い細胞質内局在を示した。(2)cyclinD1発現:SNTS乳頭癌の87.0%に過剰発現をみた(p=0.041,vs散発性)。慢性甲状腺炎は全例陰性、濾胞腺腫は62.5%に過剰発現を認めた。一方、散発性乳頭癌の81.6%が過剰発現を示した。(3)β-cateninの細胞質内発現とcyclin D1過剰発現の相関:慢性甲状腺炎、濾胞腺腫、乳頭癌を含めたSNTSの甲状腺病変において、cyclinD1の過剰発現はβ-cateninの細胞質内免疫活性と正の相関(P<0.001)を示した。乳頭癌組織でのβ-cateninとcyclinD1の二重染色では、cyclinD1の過剰発現はβ-cateninの細胞質内活性を示す部、あるいは細胞膜活性の減少した部に局在していた。[考察]SNTSの乳頭癌ではβ-cateninの発現異常とcyclinD1過剰発現が、散発性乳頭癌より有意に高頻度であり、SNTSの甲状腺病変においてはβ-cateninの細胞質内発現とcyclin D1過剰発現の正の相関がみられだ。放射線誘発甲状腺腫瘍発生過程におけるWnt伝達系の関与が示唆される。[結論]SNTSの甲状腺癌におけるWnt伝達系構成分子の変異の解析は、放射線誘発甲状腺腫瘍発生過程の理解に重要であると思われる。