hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
急性前骨髄性白血病細胞の組織浸潤機構解明による新規治療法の立案

急性前骨髄性白血病(APL)の第一選択薬、全トランスレチノイン酸(ATRA)による寛解導入療法における重大な合併症である分化症候群(DS)と寛解導入時に抗がん剤を投与しなければならなくなる最大の要因、血中APL細胞増加の病態を解明するためこの研究を行った。ケモカインCXCL12がAPL細胞の走化因子であり、ATRAによりAPL細胞のCXCL12に対する走化性が増加した。この走化性の増加度が高い症例ほど分化症候群が発症しやすいこと、抗がん剤の投与を必要とする症例が多いことも明らかになった。この走化性にはフォスフォリパーゼCの活性化が重要で、関与する情報伝達経路を選択的に抑制することで、DSや血液中のAPL細胞増加を防ぎ、より安全な寛解導入を行うことができるのでないかと期待される。急性前骨髄性白血病(APL)の寛解導入におけるall-trans retinoic acid (ATRA)による分化療法に伴う、APL細胞の臓器浸潤による分化症候群(DS)と末梢血への動員現象の分子生物学的病態を明らかにする目的でこの研究を行った。APL細胞株に走化因子として作用するものを検討したところケモカイン、CXCL12が最も強い走化因子であることを確認した。CXCL12の受容体CXCR4はAPL細胞にも発現しており、ATRA処理により24時間以内という早期に発現の増加を認めた。APL細胞のCXCL12に対する走化性もATRAの処理により有意に増加した。患者APL細胞でも程度は症例により様々であったが、CXCR4の発現増加とCXCL12に対する走化性増強が全例に認められた。13例というパイロット的スタディではあるが、大変興味深いことにATRA処理によるCXCR4の発現増加とCXCL12に対する走化性の増加の程度は、DSを発症した患者およびATRAに加え抗がん剤治療の併用を要した(=末梢血中のAPL細胞が増加した患者)患者で高い傾向がみられた。この傾向はCXCL12に対する走化性増加の方により顕著であった。CXCL12に対する走化性はフォスフォリパーゼCやRhoの活性化を抑制することで効率よく抑制され、これらを分子標的とすることで、DSの発症予防や抗がん剤投与を回避する可能性が示唆され、APLの寛解導入における死亡率の低下や抗がん剤による有害事象の発現回避に寄与できるのではないかと考えられた。また、近年CXCR4だけでなくCXCR7もCXCL12の受容体をして作用することが明らかにされ、この系におけるCXCR7の発現変化を検討したところ、ATRA処理によりCXCR7はむしろ発現が低下するというプレリミナリーな結果を得ており、さらにこの現象の意義を検討する予定である。APL細胞株および初発APL細胞において発現しているケモカイン・レセプターを検討したところ、すべての細胞でCXCR4の発現が確認された。ATRA添加により24時間以内にATRA耐性のUF-1細胞を除くすべてのAPL細胞でCXCR4の発現増加を認めた。この発現増加はCXCR4のリガンドであるCXCL12に対する走化性の増強を伴っており、機能的な意義があるものと考えられた。尚、分化抗原であるCD15の発現は24時間以内では有意な発現増加を認めなかった。症例間においてATRA処理による(1)CXCR4の発現増加の割合と(2)CXCL12に対する走化性増強の割合はバラツキがあり、統計学的解析を行うと(1)(2)両者とも増加割合が多い群でATRA症候群の発症率が高かったが、(2)の方がより有意に相関していた。また、寛解導入療法期間内にATRAに加えて多剤併用化学療法の併用が必要になった群では(2)のみが有意に増加率が高かった。これらの結果は、APL細胞のCXCL12に対する走化性が、ATRA投与時のATRA症候群発症と多剤併用化学療法併用の必要性に関与していることを示唆するものと考える。CXCL12に対する走化性増加の分子的メカニズムを検討するため、各種細胞内情報伝達経路の阻害剤を用いて検討したところ、pertusis toxin、U72312によって効率的に走化性が抑制された。これはCXCL12とCXCR4のinteractionによりGiαクラスのG結合タンパクが活性化され、以後の細胞内情報伝達、特にphospholipaseCの活性化が極めて重要な役割を果たしていることが示唆される結果である。ほぼ研究計画に沿い、さらに詳細な走化性の分子的メカニズムの検討を平成23年度に確立したAPL細胞株NB4を用いた走化性解析の条件下で、siRNAや各種インヒビターを用いて行う。

続いて、APLモデルマウスの作成に着手。最終的にはAPLモデルマウスにおいてCXCL12に対する走化性を抑制することで、APL細胞の臓器浸潤が抑制しうるか、また、ATRAの治療効果を失わずにマウスの生存期間が延長されるか否かを検討する。トランスジェニックマウスの作成に7080万円を見込んでいる。CXCL12に対する走化性の分子的メカニズム検討のためsiRNA作成およびRT-PCR用試薬、CXCR4のアンタゴニストAMD3100、および抗体などの試薬購入におよそ70万円。牛胎児血清、細胞培養用器具類、培養液などの細胞調整用資材におよそ30万円。以上合計170万円台の使用を計画している。
破骨細胞分化におけるMAPキナーゼの階層的分化制御と生体機能の解明

破骨細胞は骨吸収によりカルシウムなどのミネラル成分の動員を行い、骨代謝の恒常性を維持するため合目的かっ系統的に骨合成とのバランスを厳密に調節している。しかしながら、骨破壊が亢進すると骨代謝維持機構が破綻し、これが成因となって骨粗鬆症などの骨代謝疾患を引き起こすため、高齢化社会に伴う国家・国民の保険医療制度の負担を減らすためにも破骨細胞の制御機構の分子機序解明により、新たな骨代謝に関わる分子標的をコントロールし治療・予防に役立てることは重要な課題である。研究代表者はこれまで骨吸収に必須の破骨細胞マーカーであるカテプシンK遺伝子発現をモデルとして、p38MAPキナーゼを介した多段階制御とその破骨細胞分化の特異性決定機構を明らかにした。本研究ではさらにこの事実がカテプシンK以外にも、RANKL処理によって誘導されるTRAP, OSCAR, calcitonin受容体,NFATc1遺伝子の発現がp38依存的であることから支持されることが示唆された。破骨細胞分化のマスター制御因子NFATc1の発現にもp38MAPキナーゼが重要であることが明らかとなった。従って、破骨細胞分化過程においてNFATc1の発現ならびに転写因子として機能を果たす時にも、p38MAPキナーゼが多段階で制御していると考えられる。一方、過剰な骨破壊を引き起こさないよう破骨細胞分化または機能をコントロールすることは新たな治療戦略を考慮する上で重要である。代表者は破骨細胞内の転写因子pax6がRANKL刺激により発現誘導するTRAP遺伝子の発現を制御すること、破骨細胞にpax6を過剰発現させた結果、破骨細胞数が減少することを見出した。この分子機序に関して、Pax6がDNA結合依存的に転写抑制因子Groucho-related factor(Grg)と複合体を形成し転写抑制に寄与している可能性が示唆された。さらに、IL-4,IFN-gammaなどの破骨細胞分化の抑制因子ではpax6のmRNA発現は有意に増強されず、むしろ破骨細胞分化の進行に伴い増強されていることから分化が過剰に促進されないよう自らブレーキをかけるように自己制御しており、pax6/Grg複合体による分化抑制はHipk2などのpax6をリン酸化による制御する調節因子の存在を現在検討している。以上より過剰な骨破壊を防ぐために備わっている新たな自己管理機構を標的とする治療薬開発が期待される。破骨細胞は骨吸収を行い、必要に応じて骨基質に貯蔵されたカルシウムなどのミネラル成分の動員を行い骨代謝の恒常性を維持するため、骨合成とのバランスが極めて厳密に調節されている。しかしながら、骨破壊の亢進による骨代謝維持機構の破綻により骨粗鬆症などの骨代謝疾患が引き起こされるため、高齢化社会が急速に進行する社会的背景からも破骨細胞の制御機構の分子機序解明は必要不可欠である。研究代表者はこれまでp38MAPキナーゼが破骨細胞分化に重要であること、そして転写因子NFATc1をリン酸化し、PU.1とMITFとともに破骨細胞マーカーであるカテプシン遺伝子の協調的な転写活性化に寄与しすることを見出した。これらの結果よりp38MAPキナーゼを介した多段階制御モデルと破骨細胞分化の特異性決定機構が明らかにされた。実際、p38MAPキナーゼがカテプシンKのみならず、その他の破骨細胞マーカー遺伝子の発現に寄与することを見出しており、上述のモデルが一般性を失うもではないと考えられる。さらに、破骨細胞分化のマスター制御因子NFATc1の発現にもp38MAPキナーゼが重要であることが明らかとなり、このことは破骨細胞分化過程においてNFATc1の発現ならびに転写因子として機能を果たす時にも、p38MAPキナーゼが多段階で制御することを示唆している。最近、破骨細胞内に転写因子Pax3,6が発現することを見出し、pax6が酒石酸耐性酸性フォスファターゼ(TRAP)遺伝子の発現を制御すること、さらにレトロウイルスベクターを用いて初代培養の破骨細胞にpax6を高発現させた結果、破骨細胞数が減少することを見出した。これらの結果は、破骨細胞分化が亢進し過剰な骨破壊を防ぐために備わっている新たな自己制御機構であると推測される。一方、これまで明らかにされたシグナル伝達機構ならびに破骨細胞分化の抑制を指標にして、昆虫由来の抗菌性化合物が破骨細胞の分化を量依存的に強力に抑制することを見出した。興味深いことに、この化合物はカテプシンK, TRAPなど殆ど全ての破骨細胞マーカー遺伝子の発現を抑制しすること、RANKLによるp38MAPキナーゼのリン酸化を抑制し、p38MAPキナーゼよりも上流の細胞内シグナル伝達機構を阻害することにより破骨細胞分化を抑制していると考えられ、破骨細胞の分化・機能を制御することが証明できれば、新たな骨代謝疾患の治療薬としての有効性が期待される。

研究代表者はこれまで骨吸収に必須の破骨細胞マーカーであるカテプシンK遺伝子発現をモデルとして、p38MAPキナーゼを介した多段階制御とその破骨細胞分化の特異性決定機構を明らかにした。本研究ではさらにこの事実がカテプシンK以外にも、RANKL処理によって誘導されるTRAP, OSCAR, calcitonin受容体,NFATc1遺伝子の発現がp38依存的であることから支持されることが示唆された。破骨細胞分化のマスター制御因子NFATc1の発現にもp38MAPキナーゼが重要であることが明らかとなった。従って、破骨細胞分化過程においてNFATc1の発現ならびに転写因子として機能を果たす時にも、p38MAPキナーゼが多段階で制御していると考えられる。一方、過剰な骨破壊を引き起こさないよう破骨細胞分化または機能をコントロールすることは新たな治療戦略を考慮する上で重要である。代表者は破骨細胞内の転写因子pax6がRANKL刺激により発現誘導するTRAP遺伝子の発現を制御すること、破骨細胞にpax6を過剰発現させた結果、破骨細胞数が減少することを見出した。この分子機序に関して、Pax6がDNA結合依存的に転写抑制因子Groucho-related factor(Grg)と複合体を形成し転写抑制に寄与している可能性が示唆された。さらに、IL-4,IFN-gammaなどの破骨細胞分化の抑制因子ではpax6のmRNA発現は有意に増強されず、むしろ破骨細胞分化の進行に伴い増強されていることから分化が過剰に促進されないよう自らブレーキをかけるように自己制御しており、pax6/Grg複合体による分化抑制はHipk2などのpax6をリン酸化による制御する調節因子の存在を現在検討している。以上より過剰な骨破壊を防ぐために備わっている新たな自己管理機構を標的とする治療薬開発が期待される。
膵臓がん細胞の低酸素応答における CDR2 とアンチザイム 2 の関与とその機序の解析

我々は膵臓がん細胞において、細胞増殖に必須の生理活性物質"ポリアミン"を細胞内濃度を制御しているアンチザイム2というタンパク質が、がん遺伝子c-Mycにコードされているc-MYCタンパク質のプロテアソームによる分解をユビキチン非依存的に促進することを発見した。これまでユビキチン化によりc-MYCタンパク質が分解されることは知られていたが、この発見により細胞内におけるc-MYCの分解には、ユビキチンが関与せずアンチザイムを介する経路があることが明らかとなった。細胞内ポリアミン調節タンパク質ファミリーの1つであるアンチザイム2(AZ2)とがん細胞に高発現し、低酸素誘導転写因子HIF1αの活性を酸素濃度センサーPHD1を介して抑制するタンパク質CDR2が酵母Two-Hybrid法による解析により相互作用することが明らかとなり、特に臨床的に極度に血流の少ない膵臓がんの低酸素応答にこれらがどのように関連しているか解析しがん治療の標的分子を探索することを目的として研究を行った。組織レベルでAZ2を検出するために抗体を作製予定であったが、新たにAZ2の抗体が販売されたためそれらを購入し組織レベルでAZ2を検出できるか調べた。しかし何れの抗体も内在性のAZ2を検出することはできなかった。現在ポリクローナル抗体の作製を再度検討している。このため予定を変更しCDR2とAZ2の結合様式の詳細について解析した。CDR2とAZ2各々の結合領域を決定するためCDR2は部分領域に対する完全長AZ2を、AZ2は相同性のあるAZ1とのキメラを作製し酵母Two-Hybrid法で解析した。その結果CDR2はロイシンジッパー領域を含むアミノ酸101300番を、AZ2はC末端側のアミノ酸135189番を互いの結合領域に決定した。さらにAZ2のアミノ酸135189の領域内でAZ1と異なる8つアミノ酸の部位特異的変異導入解析を行ったところ、R140又はV174をAに置換するとCDR2へほとんど結合しなくなった。さらに興味あることに、AZ1においてこの2つの残基に相当するPl77とA211の両残基をAZ2と同様にするとCDR2に強く結合することがわかった。両残基は構造的に非常に近い位置に存在していることからもCDR2への結合に非常に重要な残基であると考えられる。AZ2ノックアウトマウス膵臓のプロテオーム解析については現在進行中でありタンパク質同定までには至っていない。1.AZ2抗体の作製について現在販売されている3種のAZ2抗体を全て購入し数種の培養細胞の細胞抽出液に対しウエスタンブロッティング法を行ったが、どの抗体も内在性のAZ2を検出することはできなかった。今後ポリクローナル抗体を作製するか検討中である。2.膵がん細胞におけるAZ2、CDR2、PHD1の相互作用と機能の関連。ヒト膵臓腺癌細胞Panc-1などを用いて、細胞内でのAZ2,CDR2,c-Myc,PHD1/2などの相互作用を、HAやFLAGのタグ抗体を用いたプルダウンアッッセイにより解析している中で、新たにAZ2がc-Mycと相互作用することを発見した。ポリアミンの律速酵素であるODCはc-Mycはのターゲットであり、またAZ2はODCに結合しプロテアソームによるユビキチン非依存的分解を促進する。AZ2とc-Mycが相互作用することはポリアミン代謝や細胞増殖および癌において非常に興味深いと考えられたため、これらの相互作用についてc-Mycの分解に焦点を絞り解析した。その結果AZ2は細胞内においてc-Mycの分解を促進することが明らかとなった。この分解はc-Mycのユビキチン依存的分解に重要なc-Myc上の2つのリン酸化部位(T58およびS62)をアラニンに置換したc-Mycも分解促進したことから、ユビキチン非依存的であることが明らかとなった。加えて、この分解は内在性のc-Mycについても起こること、ポリアミンにより促進されることが明らかとなった。ポリアミンによるc-Mycの分解促進は、siRNAによりAZ2をノックダウンした細胞では明らかに抑制された。現在Panc-1細胞などを用いて低酸素条件におけるc-Mycの分解にAZ2が関与しているか解析している。昨年度本研究を遂行している中で、新たにAZ2がc-Mycと相互作用しc-Mycの分解をユビキチン非依存的に促進することが明らかとなった。このことはc-MycのFbw7を介したユビキチン依存的分解の他にユビキチン非依存的分解の存在を示唆しているものであり、タンパク質分解やがん研究において非常に重要であると考え、引き続きAZ2によるc-Mycの分解促進の意義について解析を行った。AZ2によるc-Mycの分解はポリアミンにより促進されるため、細胞内のポリアミンが上昇するような環境(条件)を調べた結果、低酸素条件が候補として考えられた。

これまでの知見より、1%以下の低酸素やグルコースフリーの条件においてc-Mycのダウンレギュレーションが起こることがわかっていたため、これらの条件におけるc-MycのダウンレギュレーションがsiRNAによるAZ2のノックダウンで抑制されるか解析した。Panc-1細胞にAZ1, AZ2およびコントロールのsiRNAを導入した後、1%以下の低酸素または低酸素とグルコースフリーの条件にて培養し経時的に細胞をサンプリングしc-Mycの抗体を用いウエスタンブロッティング法でc-Mycの発現レベルを解析した。その結果、低酸素とくに低酸素とグルコースフリーの条件においてc-Mycの顕著なダウンレギュレーションが見られ、これらのダウンレギュレーションはAZ2のノックダウンで明らかに抑制された。このことは低酸素や低グルコース条件において細胞内のポリアミン上昇によって誘導されたAZ2がc-Mycをダウンレギュレーションさせたことを示唆している。また、AZ2とc-Mycの細胞内局在を解析したところ、核に共局在すること、さらにプロテアソーム阻害剤処理するとc-Mycと核小体に共局在することが明らかとなった。これらの成果について、現在論文投稿準備中である。計画研究を遂行している中で新たな発見があり(研究実績参照)、かつそれが本研究課題にも関連があり重要であると判断した。そのため研究計画を変更した。24年度が最終年度であるため、記入しない。アンチザイム2がc-Mycの分解のユビキチン非依存的に分解するという新たな発見があり、このことは非常に興味深く重要である。そのため研究計画を変更し、ヒト膵臓がん細胞の低酸素下におけるc-MycのAZ2による分解の意義につての解析を行う。これらの解析の中でHIF1αやPHDなどの低酸素関連因子やCDR2との関連についても解析していきたい。これらの研究計画の変更は本研究課題の範ちゅうにあると判断している。
海洋性花崗岩質マグマと大陸地殻形成過程

海洋性島弧における花崗岩質マグマの生成・分化プロセスは、地殻形成の初期過程と考えられ、大陸地殻の生成・発展を理解するうえで重要である。本研究では、海洋性島弧に卓越的に分布するソレアイト質玄武岩組成を出発物質にし、これら玄武岩物質の融解過程を明かにするために、地殻下部条件における高温高圧下の融解実験を行った。また、伊豆-マリアナ弧北端部に位置する丹沢深成岩類や伊豆新島流紋岩などについて地球化学的・記載岩石学的研究を行った。本研究から、大陸地殻の形成初期過程についての多くの重要な知見が得らた。伊豆-マリアナ弧の地殻深部に厚い花崗岩質中部地殻が存在することから、海洋性島弧形成過程では、玄武岩質マグマによるマントルから地殻への物質の直接移動のみならず、玄武岩地殻の再融解により生成した花崗岩質マグマによる物質の移動が重要な役割をなすと考えられる。伊豆-マリアナ弧では最近地球物理学的研究による地殻構造の研究がなされており、それら研究結果と本研究の岩石学的データから、伊豆-マリアナ弧の花崗岩質中部地殻を形成した花崗岩質マグマの生成・進化プロセスが明らかになった。本研究結果と現在知られている地球物理学的研究成果を用いて、次のような大陸地殻生成のモデルを提出した。(1)海洋性島弧花崗岩質マグマが島弧深部の玄武岩質地殻の部分融解で生成したと考えられる事、(2)丹沢深成岩類は伊豆マリアナ弧の花崗岩質中部地殻に相当する地表に露出した海洋性島弧の断面と考えられ事。平成8年度の研究実績は次の通りである。1.横浜国立大学、教育学部に設置されているピストンシリンダー型高圧発生装置を用い、MORB-Co_2系の融解実験を行った。CO_2はCaCo_3として加えた。固相線より約5080°C高温まで方解石が液と安定に共在することが明らかになった。しずみ込みに伴いadakite質マグマがスラブ上面の玄式岩相の融解が生成すると考えられるが、Co_2は固相中に固定されマントルへ移動する可のう性が強く示唆される。生成した液は花こう岩質であった。2.伊豆弧、八丈島、神津島の火山岩中の捕獲岩の岩石学的、地球化学的、特徴を明らかにした。捕獲岩には、はんれい岩、ト-ナル岩、石英ダイオライトなど深成岩類が含まれる。これらの鉱物学的研究を次年度行う予定である。3.7月27日8月1日に神奈川県葉山町において、日米科学セミナー、IBM ARC system worksHopを内外80名の研究者が集り、開催した。伊豆-マリアナ弧の形成、進化過程について熱心に討論した。(セミナー日本側責任者、有馬眞)海洋性島弧における花崗岩質マグマの生成・分化プロセスは、地殻形成の初期過程と考えられ、大陸地殻の生成・発展を理解するうえで重要である。伊豆-マリアナ弧の地殻深部に厚い花崗岩質中部地殻が存在することから、海洋性島弧形成過程では、玄武岩質マグマによるマントルから地殻への物質の直接移動のみならず、玄武岩地殻の再融解により生成した花崗岩質

マグマによる物質の移動が重要な役割をなすと考えられる。伊豆-マリアナ弧では最近地球物理学的研究による地殻構造の研究がなされており、それら研究結果と本研究の岩石学的データから、伊豆-マリアナ弧の花崗岩質中部地殻を形成した花崗岩質マグマの生成・進化プロセスが明らかになった。本研究結果と現在知られている地球物理学的研究成果を用いて、次のような大陸地殻生成のモデルを提出した。(1)海洋性島弧花崗岩質マグマが島弧深部の玄武岩質地殻の部分融解で生成したと考えられる事、(2)丹沢深成岩類は伊豆-マリアナ弧の花崗岩質中部地殻に相当する地表に露出した海洋性島弧の断面と考えられ事。
ヌクレオシド系がん化学療法薬に対する耐性克服のための分子設計

申請時に提出した研究計画に基づき、まず、アラビノフラノシルシトシン-5′-モノりん酸(アラCMP)を出発材料とし、N4,2′,3′位の水酸基を無水プロピオン酸を用いてアシル保護した後、ピリジン中、塩化トリイソプロピルベンゼンスルフォニルと、対応するアルコール又は、フェノールと反応させ、脱保護、ダウエックス1(ぎ酸型)カラムクロマトグラフィーで精製し、a)フェニル、b)オルトクロロフェニル、c)パラノニルフェニル、d)フェノキシエチル、e)フェニルプロピルの各エステルを合成した。まず、3′→5′エキソヌクレアーゼ(ホスホジエステラーゼ)による酵素的水解に対する挙動を吟味したところ、いずれも、短鎖直鎖アルキルエステル(メチル、エチル、プロピル)と比較して、相対的に、水解速度は速く、その順番は、abcedであった。従って、芳香環に直結した水酸基を有するエステルが、この酵素にたいする親和性が高いと思われる。耐性細胞では、細胞膜の透過性が低下し、かつ、第1次りん酸化過程(salvage酵素)が欠落している可能性が示唆されているので、第一に細胞膜の透過を良くし、内部でエキソヌクレアーゼによってエステルの水解による、アラCMPの放出が行われることが望ましい。ついで、アラC感受性および耐性の培養ヒト癌細胞であるKB細胞を用いて上記化合物の検定を行ったところ、化合物cのみが、耐性株に対して増殖阻害を示した。cはアルキルフェノールエステルであり、側鎖ノニルグループによって、透過性とエステル酵素分解のかねあいがうまくいき、他の化合物にない挙動を示したと思われる。今後は、同様にアラC耐性に白血病細胞を用いて検定を行う予定である。膜透過性すなわち、細胞外からの取り込みには膜のトランスポートが関与しているので、その補助薬を開発することも耐性克服には有用であり、フェネチルデオキシウリジンとFUdRの系をモデルとしてその有効性を明らかとした。(発表論文)。さらに、りん酸エステルの類似体としてのホスホネートヌクレオシドについても一般的な合成法を確立しつつある。(発表論文)。
東日本大震災が被災地小児の全身成長に与える影響

東日本大震災が小児の全身成長に与える影響を調べた。宮城県北部の沿岸部小学生509名の震災前からの身長・体重の発育グラフを作成した。その結果、震災後の1年間に体重増加がほとんど見られなかった児童がかなり見られた。一方、もともと肥満傾向のあった児童が震災後に大幅な体重増加により肥満が悪化している例もみられた。これらの変化は心理ストレスや運動不足などの環境変化によるものと推察される。2011年3月11日に発生した東日本大震災は、東北地方沿岸を中心に甚大な被害を及ぼした。小児にとっても心身ともに計り知れない影響を及ぼしていると推察される。そこで、大震災で大きな被害を被った被災地に居住している小学生を対象として、小学校にてこれまで定期的に計測され記録の入手できた児童の身体計測値を利用し、大震災という環境変化や心理的ストレスが全身成長に与える影響を調べた。津波による被害が大きかった宮城県北部の沿岸部にある小学校の協力を得て、全校生徒計約100名の震災前からの身長、体重の測定値を入手した。各児童について小学校入学時からの身長・体重の発育グラフを作成し、身長と体重の変化から震災による影響の有無について検討した。しかし、身長増加にまで影響したと考えられた児童はわずかであった。一方、もともと肥満傾向のあった児童が震災後に大幅な体重増加により肥満が悪化している例が非常に多くみられた。この地区では肉親や知人を亡くした児童も少なくない。また、現在においても校庭には仮設住宅が建設されており自由に使える環境にはない。したがって、体重増加の停滞や肥満の悪化は、震災による心理的ストレスによる食欲不振や過食、睡眠障害、運動不足などの複合要因が絡んでいるものと推測される。今後、他の小学校についてもさらなる調査を行うとともに、養護教諭や教育委員会などと情報交換し、身体測定結果をフィードバックしながら健全な成長への具体的指針について検討する必要がある。津波による被害が大きかった宮城県北部の沿岸部にある2つの地区の計4つの小学校の協力を得て、全校生徒計509名の震災前からの身長、体重の測定値を入手した。また、学校によって影響の程度はかなり異なっていた。これらの地区では肉親や知人を亡くした児童も少なくない。また、現在においても仮設住宅から通学する児童が多く、2校は仮設校舎、1校は他の学校を間借りして震災以前の校舎とは異なる場所で生活しており、校庭や体育館も自由に使える環境にはない。今後、養護教諭や各地区の教育委員会などと情報交換し、身体測定結果をフィードバックしながら健全な成長への具体的指針について検討する必要がある。被災地の約100名の小児の身長および体重の小学校入学時からの測定値を入手して、すべて解析を行うことができたので、おおむね順調に進展したと考えられる。ただし、当初予定していた尿中成長ホルモン濃度測定は保護者からの理解が得にくいとの理由から実施することができなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。成長への影響は長く続くと言われており、成長のキャッチアップが見られるかどうかについても、本研究において対象となって小学校について継続して調査を行う予定である。また、他の地域の小学校を対象としてさらに調査を行い、成長に対する影響に差異があるかどうかについても検討を行うことにしている。
軽い不安定核の励起機構および不安定核を用いた反応の研究

少数粒子系の精密計算法としての相関ガウス基底を用いた確率論的変分法を発展さ、^6Heや^<10>Beなどを幾つかのαと中性子からなる多クラスター系として記述した。^6Heの束縛機構の理解にはα芯の現実的記述が重要で、それがハロー中性子との引力を増すことを示した。また^<10>Beでは^6He+αの閾値以下の準位が全てほぼ対応するところに得られ、模型と手法の妥当性を示すことができた。0^+の励起状態が^8Beにおけるように二つのα粒子が離れて空間的に拡がった構造を持つものとして得られたことは特記される。^<10>Beの結果は^<11>Beのパリティ反転機構の理解に重要な役割を果たすものと期待される。精密なエネルギー計算が可能になったことで、相互作用の強さを変数として運動量(波数)を解析接続して共鳴状態のエネルギーや幅などを求める新たな手法を提供できるようになった。^5He,^5Li,^6He,^9Be,^9Bなどの多くの例についてその有効性を明らかにした。グラウバー振幅の厳密計算の定式化を行った。p+^6He散乱に多クラスター模型の波動関数を適用し、実験データを非常によく再現することを示した。質量数の増加につれて計算時間は膨大になるので信頼できる近似法が求められるが、核子と原子核のプロファイル関数を用いる有効理論を提案しその有効性を確かめた。高エネルギーでの不安定核反応の弾性散乱角分布と反応断面積の分析を行ない、原子核の密度のみを用いた光学近似でも実験の解析に十分役立つことを示した。共鳴群法をより重い原子核に適用するために、ある種の近似をほどこした簡単化された方法をテストしたり、新しい型の波動関数を用いる方法を提案し、その妥当性を検討した。少数粒子系の精密変分計算法を進展させた。回転運動を記述する軌道部分の表示にグローバルベクトルを用いた新しい工夫をし、その有効性を原子分子、励起子分子のクーロン相互作用系及び少数核子系で確かめた。また、相関ガウス基底を最適化するために考案した確率論的変分法を、不安定核の束縛状態の構造計算に適用した。また、精密な変分計算が可能になったことで非束縛状態のエネルギーや幅などを理論的に決定できるようになり、^5He、^5Li、^6He、^9Be、^9Bなどの多くの例について、相互作用の強さを変数として運動量(波数)を解析接続するという手法の有効性を明らかにした。^6Heはα+n+nの三体構造でよく理解できることは、高エネルギーのp+^6He散乱のグラウバー理論による弾性散乱の解析からはっきり示すことができた。その束縛機構について、三体構造以上の自由度、即ちα粒子がt+pまたはh+nに分極する効果に着目し、ハロー構造に特有な核表面付近での核子密度の正確な記述がハロー中性子との引カを増し、^6Heの結合エネルギーを増大させることを示した。Beアイソトープの構造変化の研究の一環として、α+α+n+nの四体模型による^<10>Beの記述を試みた。関連するクラスターの部分系のエネルギーを再現する有効相互作用が不十分であり必ずしも実験との一致は良くないが、^6He+αの敷居値以下の準位が全てほぼ対応するところに得られることを確認した。不安定核を用いた低エネルギー反応における特異な分子的共鳴の可能性を検討するために、^6He+αの散乱の解析を共鳴群の方法を従って行った。

^6He+αの敷居値から3.7MeVの励起エネルギーのところに、幅の広い3^-の共鳴が現れることを予測した。また、共鳴群の方法をより質量数の大きな系にも適用できるように分析を進めた。少数粒子系の精密計算法としての相関ガウス基底を用いた確率論的変分法の応用を目的として、前年度から行っていた^6He、^<10>Beなどの束縛状態の構造の多クラスター模型による記述、軽いp殻核の低い励起エネルギーに現れる共鳴のエネルギーや幅などの共鳴パラメータの決定の研究を完成させた。さらに原子分子系への適用として、2個の電子、2個の陽電子からなるポジトロニウム分子の可能な束縛状態を計算した。D_<2d>対称性に従って8個の既約表現があり、その各々に対して軌道角運動量L=0,1,2についてエネルギーをもとめ、二つのポジトロニウムにわかれる閾値と比較して0^+(A_1),0^+(B_2),0^+(E),1^-(B_2)だけがクーロン相互作用のもとで束縛状態であることを確認した。それらが電子陽電子対の消滅で崩壊する確率を予言し、ポジトロニウム分子探索に有用な情報を与えた。多クラスター模型によって不安定核を含む多くの核(^6He,^6Li,^7Li,^7Be,^8He,^8Li,^8B,^9Li,^9B,^9C,^<10>Be,^<10>C)の構造をこれまで研究してきた。その波動関数或は密度を高エネルギーの核反応に適用し反応機構をも同時に検討することを目指して、核子-核および核-核散乱のグラウバー振幅の完全計算の理論的定式化を行った。それを陽子-^6Heに適用し、^6Heの角分布と波動関数との相関から^6Heの大きさについて明確な決定を行った。また、弾性散乱断面積、反応断面積の計算に必要な衝突係数の関数としての位相を、光学近似以上の高精度で計算する簡単な処方せんを開発し実験データを解析した。鉛標的核のように電荷が大きくなったときのクーロン分解、核力とクーロン力の干渉、ラザフォード軌道の曲がりなどの効果が弾性散乱の角分布におよぼす影響を検討した。^<11>Beの基底状態(1/2^+)と第一励起状態(1/2^-)のパリティ反転を起こしている要因を批判的に検討した。通常の解釈では基底状態は0^+と2^+の^<10>Be芯核にそれぞれs波、d波の中性子が結合したものとされる。これに対して^<10>Beの1^-あるいは2^-にp波が結合した成分が十分な束縛を与えるためにも重要であろうということを指摘した。その理由は、これら^<10>Beの負パリティ状態の励起エネルギーが約6MeVで2^+状態に比べて3MeVほど損をするが、中性子の軌道がpであるために有利であることによる。この可能性を具体的に検討するために、現在微視的多クラスター模型による計算を引き続き行っている。核子と原子核の衝突の情報を含むプロファイル関数から原子核と原子核の衝突を記述する方法を発展させ、高エネルギーでの不安定核反応の弾性散乱角分布と反応断面積の分析を行った。入射核の質量数が少ない場合には厳密計算が可能でその計算コードは完成させた。質量数の増加につれて計算時間は膨大になるので近似計算に頼らざるを得ない。この近似法を求めるうえで、核子と原子核のプロファイル関数を用いる一つのメリットは、多くの原子核で確かめたように、核子と核子のプロファイル関数を用いる場合に比べて近似の精度をあげることが可能になることである。この近似法では原子核の密度のみ必要とされるので実験の解析に簡便な道具を提供したものと期待される。共鳴群法で用いられるクラスター波動関数として、より精度の高い新しい型の波動関数を提案した。
ハイドレート技術を用いた農工融合による低炭素社会の実現に関する研究

本研究では、工業圏から発生するCO2を低コストのハイドレート技術により分離回収し、そのCO2並びに冷熱を農業圏のハウスや植物工場で有効利用する農工融合型施設園芸システムを提案した。実験では、人工光を用いた栽培システムへのCO2ハイドレートを用いた栽培試験を実施した。その結果、5000ppmのCO2場合を施肥した場合の成長率は2000ppmの場合の成長率の約3倍になり、CO2ハイドレート供給の有効性が窺えた。一方、CO2ハイドレート技術による青果物内の鮮度保存を検討した。これより、青果物の種類や反応条件によってX線回折強度は異なるものの、青果物内のハイドレートの生成を確認できた。本研究は、工業圏から発生するCO2をハイドレート技術により分離回収し、その分離したハイドレートから発生するCO2並びに冷熱を農業圏のハウスや植物工場で有効利用する農工融合型施設園芸システムを提案するものである。平成24年度は、ハウス栽培でのハイドレート利用の有効性を検証するために、作物育成室内に設置したアクリル板製のチャンバー(8-x80x100cm)にCO2ハイドレート分解装置から供給される冷熱とCO2を供給する装置を設けトマト栽培を実施した。これにより、これまで購入したボンベより供給していたCO2とハイドレート冷熱分の栽培コスト削減が定量的に評価された。一方、CO2ハイドレートの新たな利用方法として、反応容器内で青果物内の水分をCO2ハイドレート化することで作物品質を管理する基礎試験を試みた。それにより、これまでにイチゴ、トマト、ブドウなどにおいても内部にハイドレートが生成されることや、その解離圧を作物強度の改善に利用できることが明らかになった。本研究は、工業圏から発生するCO2を低コストのハイドレート技術により分離回収し、そのCO2並びに冷熱を農業圏のハウスや植物工場で有効利用する農工融合型施設園芸システムを提案するものである。平成25年度は、人工光を用いた栽培システムへのCO2ハイドレートを用いた栽培試験を実施した。実験は、温度管理が可能なグロスチャンバー内に設置したアクリル板製の小型チャンバー内に作物と熱交換用ファンを配置し、CO2ハイドレート分解装置からの冷熱の熱交換を行った。その結果、湿度を管理した場合については効果的な栽培が行え葉からの蒸散による水分の増加分をある程度除去する必要性が窺えた。また、湿度の管理を行った状態で、5000ppmのCO2場合を施肥した場合の成長率は2000ppmの場合の成長率の約3倍になった。CO2濃度2000ppmの下で温度条件を25,26,30°Cと設定した場合の葉面積の成長率の変化を調べたところ、葉の成長率は上がり,30°Cの場合の成長率は25度の場合の約2.5倍となるなど、CO2ハイドレートの供給により光合成を促進させる条件を構築することができていると考えられた。一方、ガスハイドレートの新たな利用法として、実用化を念頭にCO2ハイドレート技術による青果物内の鮮度保存を検討した。今回は、キュウリ,ナス,ブドウ,ニンジン,ジャガイモを用い、ブドウについては丸ごと,それ以外は長さ2cmに切断して円柱形に調製した。これより、青果物の種類や反応条件によってX線回折強度は異なったものの、CO2ハイドレート由来の回折ピークが認められその生成を確認できた。さらに、青果物の種類によって生成率が異なったが、組織構造や内容成分組成の違いなどが原因として考えられた。本研究は、工業圏から発生するCO2を低コストのハイドレート技術により分離回収し、そのCO2並びに冷熱を農業圏のハウスや植物工場で有効利用する農工融合型施設園芸システムを提案するもので、本課題では、特に工業圏での役割である、工業圏から農業圏に供給する低コストのハイドレート分離技術及び、農工融合システムの成立性の試算を検討する。平成23年度は、先ずCO2ハイドレート輸送方式に関する基礎検討と、農業圏でのCO2ハイドレートの有効利用形態について検討した。その結果、前者では、従来の粉体・ペレット生成型のハイドレートに替わる塊状型ハイドレートの生成がペレタイジングのコストの低減のうえでCO2においても有効であること分かった。一方、後者では、小規模チャンバーにおいてCO2ハイドレートの利用により光合成の増進を維持した環境下でのCO2と冷熱を利用した作物に栽培が可能であり、ハウス栽培における冷熱とCO2の同時供給の有効性、すなわち、夏期の生産量の向上と作業環境の改善、農業コストの削減と工業圏での環境問題の改善の可能性が示唆された。基本的には、概ね達成できたと考えている。ハウス栽培でのハイドレート利用の有効性については、ミニチャンバーにおける栽培でCO2と冷熱の一部のコスト削減が明らかになった。

ただし、CO2ハイドレートの分解装置の最大圧力など特性解析に若干の課題が残っているためこの定量解析を実施する。一方、青果物内のCO2ハイドレート化による作物品質管理に関しては、果物内にハイドレートが存在させることが可能であることが分かった。今後は、ハイドレート化による鮮度維持の有効性や、CO2ハイドレートを利用した食品流通などに優位性についても検討を実施し、これらの有効性を検討する予定である。基本的には、概ね達成できたと考えている。23年度の申請時の予定では、「実用化に向けた基礎データの取得並びにハイドレートの流動化試験に関する検討」の実施を予定した。ハイドレート輸送に関しては、塊状型ハイドレートの提案は行えたが、エマルジョンハイドレートや常圧流動化ハイドレートの調査は行ったものの実験には至っていないためこれは次年度の課題と考える。一方、ハウス栽培でのハイドレート利用に関しては、作物育成室内に設置したアクリル板製のチャンバー(8-x80x100cm)にCO2ハイドレート分解装置から供給される冷熱とCO2を供給する装置を設けトマト栽培が実施できたことで、冷熱とCO2の同時供給の有効性の第一段階の知見は得られた。平成24年度までに、ハイドレート利用による農工融合型システムの実現のための、特に農業圏の課題について実施した。ハウス栽培でのハイドレート利用の有効性を検証するために、作物育成室内に設置したアクリル板製のチャンバー(8-x80x100cm)にCO2ハイドレート分解装置から供給される冷熱とCO2を供給する装置を設けトマト栽培を小規模ながら実現でき、従来ボンベより供給していたCO2とハイドレート冷熱分の栽培コストの削減を評価できた。今後は、CO2ハイドレートの分解装置の最大圧力など特性解析に若干の課題が残っているためこの定量解析を実施する。一方、CO2ハイドレートの新たな利用方法として、青果物内のCO2ハイドレート化による作物品質管理への応用を試みた。今後は、イチゴ、トマトなどの細胞内部にハイドレートが生成されることやそれにより原形質流動が変化し、作物の鮮度維持にどのような影響をもたらすかを調査する。工業圏側の課題としては引き続き、ハイドレート生成による安価なCO2分離・輸送方式の検討を実施する。そのため、当初の計画に比べこれらの解明に予算を費やすこととする。なお、3年目の地域における農工融合の成立性の試算には変更はないものと考える。この研究で実施する具体的なテーマの項目を以下に示す。23年度の農工融合型ハイドレート利用の基礎調査において、工業圏側の課題については、幾つかの課題は克服する必要があるものの基本的には、これらの先行研究であるメタンハイドレート技術ができることが分かった。なお、ハイドレート生成技術そのものが他の農業分野に利用できる可能性があることが見出せたため今後この可能性の検証を行う予定である。一方、ハイドレートの農業利用では、簡易的な実験であったがこれらを通して分解したハイドレートから発生するCO2と冷熱の最適比や余剰が予想されるCO2の利用対策をより検討することが、農業用に適した純度のハイドレートの製造につながることが判明した。
MITOLによるMAM形成の制御機構と生理機能

エネルギー産生を担うミトコンドリアは、小胞体と近接して効率よくカルシウムの受け渡しや脂質代謝調節を行うことによって細胞の正常機能を維持している。ミトコンドリアの融合タンパク質であるMitofusin2(Mfn2)はミトコンドリアと小胞体の両方に局在して、お互いに手を繋ぐことによりミトコンドリアと小胞体の接着を仲介することが知られていたが、その制御機構は不明であった。私たちは以前ミトコンドリアに局在するユビキチンリガーゼMITOLを同定し、MITOLがMfn2を活性化することによりミトコンドリアと小胞体の接着(MAM)を促進することを明らかにした。これまでのMAMの解析は生化学的な解析や電子顕微鏡を用いた二次元の形態学的な解析が行われてきたが、実態を反映したより正確なMAMの解析方法が必要である。そこで今回、私たちはマウス脳を用いて生体内におけるMAMの実態を3D-SEMにより三次元的に解析を行った。その結果、MAMとミトコンドリアの形態を制御している可能性が示唆された。さらに神経特異的にMITOLを欠損したマウスを作成し、MAMの破綻の有無を解析した結果、MITOL欠損したマウスの海馬神経細胞に於いて、MAMが破綻していることを証明することに成功した。さらにマウス脳を用いてMAMの破綻によるミトコンドリアの脂質代謝への影響を質量分析にて解析したところ、カルジオリピンの未成熟が同定された。これらの研究成果により、MITOLは生体内においてもMfn2を介してMAMを制御していることが証明され、MAMがカルジオリピンの代謝を制御していることが示唆された。これらの研究成果MITOLの機能により低下による老化関連疾患の分子病態の一端が解明された。今回、マウス脳を用いて生体内におけるMAMの実態を3D-SEMにより三次元的に解明し、同時にMITOL欠損によるMAMの破綻を証明することに成功した。さらにMAMの破綻によるミトコンドリアの脂質代謝への影響について質量分析にて解析したところ、カルジオリピンの未成熟が同定された。これらの研究成果により、MITOLは生体内においてもMfn2を介してMAMを制御していることが証明され、MITOLの機能低下による老化関連疾患の分子病態の一端が解明された。神経変性疾患など様々な疾患に於いてMAMの異常が観察されている。今後、MAMにおけるMITOLの新規基質を探索し、MAMの分子実態ならびに生理機能のを詳細に解析し、疾患との関連明らかにする。
超短パルス高電界がん治療法のための磁気スイッチによる高電圧パルス列形成と細胞効果

まず,30年度上期では13MHz,150MHzの単極性のバーストパルス発生装置を用い,高周波バーストパルスの細胞印加によるアポトーシス誘導の有無を,アポトーシスはDNAの断片化が起こることが必須条件とされているため,DNAの断片化により調査した。その結果,パルス印加24時間後の13 MHzにおいて断片化が観察されたが,150MHzでは,断片化は観測されなかった。今回の条件では13MHzでアポトーシスが起きるが,150 MHzではアポトーシスが起きなかったことが示された。これはアポトーシスを起こすのに周波数が高ければ高いほどよいということではない可能性を示している。そこで,ひとまず30年度の下期以降は150 MHzを超える高周波化については中断し,単極性のバーストパルスを両極性のバーストパルスとする開発を行うこととした。H29年度に開発したバーストパルス発生装置は単極性のパルス列が連続して出力される回路であった。単極性パルスは電圧の極性がプラスかマイナスのどちらかしか出力できないため目的の高周波以外にそのパルス段数分の低周波成分が重畳してしまう。そのため,目的とした周波数成分のみを患部に印加することができず,周波数毎の効果を確認することができない。また,電磁波放射の効率が下がってしまう。したがってH30年度下期は正負に振動する両極性のバーストパルスを発生する装置の開発に目標を転換した。バーストパルスの両極性化は単極性のバーストパルス発生装置を2つ組み合わせて出力を重ね合わせる構造にすることで行った。2つの出力の重なりでバーストパルスの両極性化は可能となったが,重ね合わせのタイミングがずれることが多く,50%程度しか両極性となるバーストパルスは発生しなかった。今後は両極性バーストパルスの発生率を90%以上に引き上げる開発と,両極性バーストパルスによる細胞への効果を検証していく。今年度の上期の結果によりバーストパルス発生装置の開発方針を見直し,単極性のバーストパルスから両極性のバーストパルスを発生する装置を開発することに研究計画の方針転換を行ったが,下期に両極性のバーストパルスを発生する装置構成については開発出来,修正後の研究計画にそった形で進捗が進んだ。しかし,両極性のバーストパルスとなる頻度が十分ではないため,来年度は両極性のバーストパルスが出る頻度を引き上げる。今後は当初の計画を変更し,両極性のバーストパルスとなる頻度が90%以上となる回路構成について開発を行う。そして実際に細胞へ印加することで単極性と両極性の違い,周波数の違いによる効果の違いについて調べる。バーストパルス発生装置として,出力波形が単極性ではあるがバーストパルス列が150MHzで5振動(出力15kV),バーストパルス列が26MHzで5振動(出力6kV),バーストパルス列が13MHzで5振動(出力4kV)を出力する装置を製作した。そしてその装置を用い,単パルスと比較したバーストパルスの優位性の調査を,HeLa細胞にバーストパルス列を印加し行った。印加条件として,150MHzの装置では出力電界強度80kV/cm,13MHzの装置では出力電界強度20kV/cm,パルス繰り返し数が1パルスにおいては5pps,5パルスにおいては1ppsと設定することにより13MHz,13 MHz両者における1パルスと5パルスの細胞へ加わる電力,エネルギーは等しくなるようにした。印加実験の結果,WST-8アッセイにより,パルスを細胞に印加し生存率50 %となる印加条件が,150MHzの1パルスにおいて250shots,5パルスにおいて15shotsとなり,13MHzの1パルスにおいて150shots,5パルスにおいて20shotsとなり,バーストパルス列印加でHeLa細胞に影響を与えられる条件として単パルスと比較したバーストパルスの優位性を確認できた。また,アポトーシスで細胞死が起きていることを確認するために,印加後0時間の細胞死の状況をPI染色による細胞膜のダメージで見た結果,13MHzのバーストパルスでは,1パルスにおいて250shots以下,5パルスにおいて200shots以下,150MHzのバーストパルスでは,1パルスにおいて1000shots以下,5パルスにおいて200shots以下のパルスショット数ではPIによる染色が見られなかった。したがって印加後0時間では細胞膜の膜破壊による細胞死は確認されず,150 MHz,13MHz共アポトーシスによる細胞死である可能性が示唆された。29年度の目標として,100MHzの周波数で15kV出力できる装置を開発すること,その装置を用い酵母細胞,がん細胞であるHeLa細胞に対する影響を見ることであった。装置は,出力波形が単極性ではあるがバーストパルス列が150MHzで5振動(出力15kV),バーストパルス列が26MHzで5振動(出力6kV),バーストパルス列が13MHzで5振動(出力4kV)を出力する装置を製作しており目標に到達している。アポトーシス誘導実験においては,酵母細胞とがん細胞のHeLa細胞で行い,酵母細胞では150MHzの装置では出力電界強度80kV/cm,500ショットの条件で40%の細胞にアポトーシスを起こせることを,13MHzの周波数でも出力電界強度20kV/cm,500ショットの条件で30%の細胞にアポトーシスを起こせることを明らかにできた。HeLa細胞の実験では,同じ条件の150MHzの装置では出力電界強度80kV/

cm,30ショットの条件で90%近い細胞にアポトーシスを,200ショット加えると100%の細胞にアポトーシスを,13MHzの周波数でも出力電界強度20kV/cm,30ショットの条件で80%以上の細胞にアポトーシスを起こせることを明らかにできた。ただし,13MHzでは200ショット加えてしまうと細胞死は100%起こるが,20%程度のネクローシスも起こることを明らかにした。13MHzでは20kV/cmでもアポトーシスが起こっており,低い電界強度でもバーストパルスの振動回数とショット数増でアポトーシスを誘導することが可能であることが示せた。まず,30年度上期では13MHz,150MHzの単極性のバーストパルス発生装置を用い,高周波バーストパルスの細胞印加によるアポトーシス誘導の有無を,アポトーシスはDNAの断片化が起こることが必須条件とされているため,DNAの断片化により調査した。その結果,パルス印加24時間後の13 MHzにおいて断片化が観察されたが,150MHzでは,断片化は観測されなかった。今回の条件では13MHzでアポトーシスが起きるが,150 MHzではアポトーシスが起きなかったことが示された。これはアポトーシスを起こすのに周波数が高ければ高いほどよいということではない可能性を示している。そこで,ひとまず30年度の下期以降は150 MHzを超える高周波化については中断し,単極性のバーストパルスを両極性のバーストパルスとする開発を行うこととした。H29年度に開発したバーストパルス発生装置は単極性のパルス列が連続して出力される回路であった。単極性パルスは電圧の極性がプラスかマイナスのどちらかしか出力できないため目的の高周波以外にそのパルス段数分の低周波成分が重畳してしまう。そのため,目的とした周波数成分のみを患部に印加することができず,周波数毎の効果を確認することができない。また,電磁波放射の効率が下がってしまう。したがってH30年度下期は正負に振動する両極性のバーストパルスを発生する装置の開発に目標を転換した。バーストパルスの両極性化は単極性のバーストパルス発生装置を2つ組み合わせて出力を重ね合わせる構造にすることで行った。2つの出力の重なりでバーストパルスの両極性化は可能となったが,重ね合わせのタイミングがずれることが多く,50%程度しか両極性となるバーストパルスは発生しなかった。今後は両極性バーストパルスの発生率を90%以上に引き上げる開発と,両極性バーストパルスによる細胞への効果を検証していく。今年度の上期の結果によりバーストパルス発生装置の開発方針を見直し,単極性のバーストパルスから両極性のバーストパルスを発生する装置を開発することに研究計画の方針転換を行ったが,下期に両極性のバーストパルスを発生する装置構成については開発出来,修正後の研究計画にそった形で進捗が進んだ。しかし,両極性のバーストパルスとなる頻度が十分ではないため,来年度は両極性のバーストパルスが出る頻度を引き上げる。今後は,まずは予定の周波数の上昇に先立ち,バーストパルスの振動として両極性のパルスが出力できるように装置を開発し,実験を行う。その後出力周波数を250MHzに上げて実験を行う。供試細胞にはヒト細胞を模した酵母と,がん細胞であるHeLa細胞を用い,パルス印加パラメータの違いによるアポトーシスの誘導しやすさを検証する。