hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
畳み込み層の識別的初期化に基づく少サンプル深層学習法の構築

本研究では、少数の教師付学習サンプルから高速かつ安定な学習を可能とする新しい深層学習の枠組を提案した。まず、フィッシャー重みマップ法による識別的な解析解により畳み込み層を算出し、これを順次積み上げることで多層畳み込みニューラルネットワーク(CNN)をボトムアップに構築する。さらに、これを初期状態として誤差逆伝播法による学習を進めることで、より優れた局所解に高速に到達させることを狙う。提案手法は、MNIST・STL-10などの本分野におけるいくつかの代表的なベンチマークにおいてstate-of-the-artの識別精度を達成した。まず、本研究の基盤となる、フィッシャー重みマップ法を用いた畳み込み手法の理論的妥当性を考察すると共に、他の多変量解析手法を用いた場合との定量的な比較を行った。この結果、フィッシャー重みマップはランク落ちが発生しにくいことから多数の識別的な畳み込みフィルタを安定に得ることができ、ほぼ全ての場合において最もよい結果が得られることが判明した。また、これを多段階でボトムアップに積み重ねることにより、多層畳み込みニューラルネットワークの構築を行った。この時、畳み込み層の後に配置する活性化関数やプーリング層の構造がよい性能を得るために重要であることが判明し、十分な試行錯誤を行った。この結果、比較的少数の教師付きサンプルから高性能の深層畳み込みニューラルネットを構築することに成功し、MNIST・STL-10などの本分野におけるいくつかの代表的なベンチマークにおいてstate-of-the-artの識別精度を達成した。同時に、完成したアルゴリズムのGPU実装に関する検討を行い、拡張性にすぐれたライブラリの開発を行っている。さらに、フィッシャー重みマップを全層で用いるのではなく、中間層は主成分分析などの生成的な手法を織り交ぜながらランダムに構築することで性質の異なるネットワークを簡便かつ大量に構築可能であることに着目し、これらのアンサンブルを用いることで、提案手法のメリットを損なわず、最終的な識別精度を大きく向上させることに成功した。前年度に完成させた、フィッシャー重みマップ(FWM)を用いた解析的初期化法で構成した多層畳み込みニューラルネットワーク(CNN)に対し、H27年度の当初計画に従い以下のような拡張を行った。まず、FWMにより得られる初期状態に誤差逆伝搬法を適用し、最終的な目標としていたend-to-endの学習に至る一連の枠組みを完成させた。この際、バッチ正規化等の最適化に関する最新の知見は本手法においても有効であり、最終的な識別精度に大きな影響を及ぼすことが判明した。本手法を細胞画像の識別タスクにおいて評価した結果、一般的なランダム初期化によるCNNと比較し、約半分程度の反復回数で良好な識別精度を達成できることが示された。また、最終的な識別精度もランダム初期化を上回る結果となり、おおむね当初の予想通りの効果を得た。一方で、他の初期化手法と比較した場合の少サンプル化における精度・速度面での優位性に関しては、より多くのデータセットを用いた慎重な検証が必要である。また、本手法をChainer等のオープンソースフレームワークを用いてGPU実装を行い、一連の学習・認識処理をより大規模かつ実践的な問題設定で実行できるように整え、ImageNet [Fei-Fei,2009]等のデータを用い動作確認を行った。なお、当初計画には直接含まれないが、研究の進展に伴い以下のような派生的な成果を得た。まず、FWMを用いた畳み込みを部位特徴の抽出に応用することで、詳細画像識別タスクにおいて良好な識別精度を得た。本成果は国際論文誌に採択済みである。さらに、線形判別分析を規範とするFWMに対し、正準相関分析を規範とした正準重みマップ法(CWM)を提案し、画像のセマンティックセグメンテーションタスクにおいて良好な結果を得た。最新の研究動向に鑑み、当初研究計画から多少手順の変更が生じたが、「少数の訓練サンプルから高速に多層畳み込みニューラルネットワークを構築する」という、本研究の最上位の目標は前述の通り既に達成されている。特に、本手法の最大のオリジナリティである解析的アプローチによるメリットを損なわず、多層ネットワークにおいてstate-of-the-artの性能を達成したことは、現在本分野で主流となっている最適化ベースの考え方に一石を投じる大きな成果であると考える。また、複数のネットワークをランダムに構築するアプローチは当初計画では想定していなかった新しい発見であり、本研究の独自性を更に深化させる重要な手がかりである。一方、重要な技術的検討事項である誤差逆伝播法との統合については未着手の状況であり、第二年度において優先的に取り組む必要がある。また、より大規模なベンチマークデータセットによる評価を徹底的に行うべきである。知能情報処理第二年度は、初年度に完成させた多層畳み込みニューラルネットワーク構築法を初期化手法と捉え、誤差逆伝播法によりfine-tuningを加えることで、より学習を精緻化させ精度向上を行う。これにより、本研究で目標とする一連の枠組みが完成される。実装は、CaffeやTorch7等の汎用的deep learningツールにシームレスに組み込む予定である。

また、研究成果をまとめて国際論文誌への投稿を行う。同時に、複数のネットワークの並列学習法の開発や、GPGPU・クラスタ等を用いたシステム構築など、理論・実装の両面からの高速化を進める。
タンパク質・脂質混合システムを用いた可食性フィルムの創出とその形成機構

主要小麦タンパク質の1つであるグリアジンと乳ホエータンパク質のβ-ラクトグロブリンを用いた可食性フィルムの形成性、並びにその形成機構について調べた。これまでのゲル化に関する研究成果を活かし、脂肪酸塩混合によるコンポジットフィルムの調製を試みその特性を物理化学的およびタンパク質高次構造(二次構造)の観点から明らかにした。グリアジン・オレイン酸ナトリウム混合フィルム、β-ラクトグロブリン・カプリン酸ナトリウム混合フィルム共に、タンパク質単独フィルムに比べ硬く、グリアジン・オレイン酸ナトリウム混合系で脂肪酸塩添加フィルムは従来のグリセロール添加フィルムに比べ水蒸気バリヤー性に優れていること、また、β-ラクトグロブリン・カプリン酸ナトリウム混合系で、脂肪酸塩添加によりフィルムの微細構造(断面)の凹凸が減少しフラットな構造になることが判った。これらの系に更にグリセロールを共存させると、物理的強度の増加と伸展性の増加、並びによりフラットな構造の構築が観察された。これらのことから、脂肪酸塩の添加はフィルムにこれまでのグリセロールフィルムとは異なる性質を与え、更にはフィルム物性に対してグリセロールと相乗的効果をもたらすことが明らかになった。また、これらタンパク質二次構造レベルでのフィルム形成機構は、タンパク質の元来持っていた構造の特徴をそのまま反映している事が示唆された。以上の事から、これらの食品タンパク質・脂質混合システムはその可塑剤の選択・混合によりユニークで且つ合目的的なフィルムの調製の可能性を示唆した。本年度は、β-ラクトグロブリン、グルテンおよびグリアジンタンパク質を用いて、カプリン酸ナトリウム添加によるゲル並びにフィルム形成を試みた。β-ラクトグロブリンの場合には先に報告したカプリン酸ナトリウム誘導ゲル形成条件(タンパク質濃度10-14%,カプリン酸ナトリウム3-4.2%,付加イオン強度0.2M, pH7.5)で直径3cmのクッキー型を用いて調製した混合懸濁液を相対湿度50%,23°Cのデシケーター内に3日間保存する事でゲル化させ、ゲルをオーブンシートに挟み変え、重しを負荷して水分を蒸発させフィルム化出来ることを見出した。次に、小麦タンパク質としてグルテン並びにグリアジンタンパク質を用いた脂肪酸塩誘導ゲル及びそのフィルム化を試みた。これらのタンパク質の溶解特性からまず、エタノールを用いてサスペンジョンを調製した。グルテンではシステインおよびアルギン酸ナトリウム添加多糖混合システム、グリアジンタンパク質ではオレイン酸ナトリウムおよびグリセロール添加による脂質混合システムを用いて上述のβ-ラクトグロブリンと同様の方法でフィルムを調製した。(但し、グルテンの場合には加熱処理が必要であった。)形成したフィルムの特性を種々の方法で評価した。その結果、グルテンタンパク質フィルム系に対するアルギン酸ナトリウム添加は、フィルムの微細構造に大きな影響を与え、同系のゲルにおいて繊維状ネットワークが観察されたのに対して、そのフィルムでは微細な球状粒子の集合体から成るネットワーク形成に寄与することが判った。また、グリアジンタンパク質フィルムに及ぼすオレイン酸ナトリウム添加はフィルムの水蒸気バリヤー性を高めること、また、グリセロールはフィルムの伸展性を増加させる事が明らかになった。まず、グルテン-エタノール混合系にオレイン酸ナトリウムを添加することにより常温下でゲル並びにフィルムを形成した。形成したフィルムは、グリセロールを可塑剤として調製したものに比べ、伸展性が低く且つ水蒸気に対するバリヤー性が高い事が判った。また、フィルム形成時のタンパク質二次構造変化をフーリエ変換赤外分光分析により解析したところ、フィルム化に伴い分子間β-シートが顕著に増加している事が判った。次に、牛乳ホエータンパク質として、β-ラクトグロブリン及びホエー分離タンパク質を用いてカプリン酸ナトリウム添加によるフィルム形成を行った。即ち、フィルム化に先立ち約1週間相対湿度50%室温にて保存しゲル化させ、その後4日間水分を蒸発させる為、吸湿性の重石を置いてフィルム化した。形成したフィルムの物性を曲げ強度測定により評価し、更にフィルムの微細構造を走査型電子顕微鏡観察により調べた。その結果、無添加フィルムに比べて脂肪酸塩添加フィルムは伸展性が大きく、その構造はより滑らかになっている事が判った。

また、β-ラクトグロブリンとホエーフィルムを比較した場合、混合タンパク質から成るホエータンパク質フィルムのほうが凹凸の多い構造をしている事が判った。以上のことから物性と微細構造の間に相関性があり、より均質な構造を持つフィルムの伸展性がより大きいことが判った。
Th17経路関連遺伝子の突然変異と乾癬発症の関連

Th17経路関連遺伝子の突然変異が乾癬の病因であるという仮説の検証を試みた。患者皮膚には炎症細胞が多数存在するが、組織からの細胞回収率が低かったため、引き続く蛍光染色およびFACSにてTh17細胞を得られず、遺伝子解析は実施できなかった。凍結保存組織よりRNAを単離し、cDNAを次世代シークエンサーにより解析することで、本研究で計画した遺伝子変異を同定することは十分可能であり、患者試料の収集を継続している。炎症関連遺伝子に『後天的』におきた突然変異の結果『機能が異常』となった細胞の出現が炎症性疾患の原因となるという仮説に基づいた研究を行った。乾癬をモデル疾患として、皮膚にホーミングしている免疫細胞でのTh17経路関連遺伝子の突然変異による自律的なTh17経路の活性化が病因となっているという可能性の検証を試みた。はじめに研究同意を得られた乾癬患者の病変部皮膚生検組織より3次元マトリックス存在下で培養(Clark R. et al. J Invest Dermatol.126, 1059-1070. 2006)を行い、リンパ球を単離した。しかし本来炎症細胞が多数存在するはずの組織であるにもかかわらず、論文と異なり10の3乗オーダーの細胞しか回収できなかった。この細胞をMACS Cytokine Secretion Assays(ミルテニーバイオテク社)でIL-17を染色し、その後FACSにてTh17細胞の分取を試みた。しかし、元々少ない細胞数からスタートしているうえに、さらに染色途中の洗浄過程(遠心操作を伴う)でほとんどの細胞が失われ、最終的にほとんど細胞を得ることができなかった。この問題を解決するために、末梢血のリンパ球を用い、少数細胞を染色し回収するための条件検討を行った。キャリアを用いる方法を検討したが、あまり改善は見られなかった。現在磁気ビーズによる回収方法(ベリタス)を検討中である。また、Th17細胞を選択的に回収するのが困難な場合でも、患者由来組織は一部を凍結保存しており、これらの組織よりRNAを単離し、cDNAを次世代シークエンサーによりアンプリコンターゲットシークエンス解析を行うことにより、当初研究で計画した、集団中のマイナーポピュレーションに存在する変異を同定することは十分可能であると考え、研究を継続している。
運動最適化と深層学習の融合理論による力学コンシステントな人の運動生成

身体部位の位置・速度・加速度・力に関する、関節の角度・速度・加速度に関するヤコビ行列の計算法が提供されているが、物理量の数に比例したヤコビ行列の計算が必要となり、膨大な学習時間が必要となる。そこでヤコビ行列を直接計算しない高速な勾配計算分解法を用いた運動最適化計算ソルバを開発した。本年度は人型システムの運動学・力学・モデリングの複合最適化問題の例題として、人型システムの力学モデルの同定および人型システム間での動作リターゲッティングを取り扱い、各々に対して従来では個別・逐次的に解いていた最適化問題を複合して解くことができるようになり、その有効性を示した。計算ソルバは、今後のCNNに運動計算層において、学習時における最適化計算に統合されていく。一方、CNNを用いた運動推定において、幾何学的整合性をCNN層に組み込む有効性を検証した。体幹の姿勢と体幹からの各関節への相対姿勢を分離して内部変数として導入し、正規直行性を保つ姿勢行列演算を導入することで、人の骨格の幾何学的条件をCNN内で扱った。また三次元空間を二方向の関節中心画像で表現してパラメータ数を削減しつつ深度方向の推定を行い、二次元画像から関節位置を推定可能なネットワークを構築した。一方、公開データベース(二次元画像・二次元ポーズ)から従来手法で三次元ポーズをCGで生成し、二次元画像・三次元ポーズに関する質の高いデータセットを獲得するためのアノテーションインターフェイスを作成した。人型システムの運動・力に関する様々な物理量に関する勾配計算法およびソルバを構築し、実際に人型システムの最適化問題に適用してその有効性を検証できた。また、姿勢演算や人骨格の幾何学的整合性を考慮したCNNを構築し、その学習データの蓄積も行うことができた。以上から、おおむね順調に研究が進展していると判断する。運動最適化に関する計算基板および運動計算に関するネットワークのプロトタイプが整備され、また学習データを生成するアノテーション環境も構築されてきた。これらを援用して、身体モデル・速度・加速度・力に関する高度な運動推定問題に対して、段階的に取り組む予定である。
生殖系・神経系に共通した細胞死回避機構の解明

本研究の申請段階では、子宮内の精子に障害をもたらす因子は、精子先体反応を起こさせるプロジェステロンまたはその派生物と考えていた。しかし子宮内のステロイド骨格を持つ因子を網羅的に調べても精子を殺す作用を持つ因子は検出されなかった。そこで視点を変えて、子宮内でSVS2が存在しないときの精子細胞膜の破壊のされ方に注目した。子宮内において精子は細胞膜・核膜ともに破壊されていたが、完全に膜を欠失したものは少なく、比較的小さい穴が開いているものが多かった。このような穴のあけ方をする因子の一つに補体がある。そこで一般的に補体が失活するとされる56°Cで30分間、子宮内液を処理したものを精子に作用させた。その結果、精子を殺す作用は見られなくなった。この結果から、子宮内の殺精子因子は補体関連因子ではないかと考えた。補体シグナルは複雑かつ関連する因子が多いことで有名である。そこで、多くの抗体を用いて補体を検出するよりも子宮内液に含まれるタンパク質を網羅的に同定することにした。その結果、子宮内液にもっとも多く含まれていた因子は補体C3であることが判明した。一般的に補体シグナルが活性化して抗原の細胞膜を破壊するまでに必要な因子の上流はほぼ子宮内液に含まれていることが分かったが、一方で、実際に細胞膜に穴をあける因子(C6,C7,C8,C9)は検出されなかった。補体C3が殺精子因子として機能しているかどうか確認するために、抗体を用いて免疫除去した子宮内液を精子に作用させたところ、殺精子効果は減弱することが明らかとなった。しかし一方で、精子を殺す状況下でC3は活性化していないことも判明した。これらの結果から、子宮内液に存在するC3が殺精子因子である可能性が高いが、その作用機序は通常の免疫機構とは異なる可能性があると考えられた。26年度が最終年度であるため、記入しない。
微小空間内の局在増強電場を用いる超高密度蛍光分光法の実用化研究

申請者は表面プラズモンの増強電場による表面修飾分子の励起を蛍光分析に応用することを考案し、その有効性を実証したが、表面プラズモン電場がプラズモン媒体である金表面のナノ構造によって散乱局在化される研究が相次いで報告されたことから、表面プラズモン共鳴分光に使用されてきた厚さ50nmの金薄膜表面に光波長サイズの孔を多数あけたものをプラズモン媒体として用いることで、孔の内部に電場を局在化できるのではないかと考えた。すなわち、孔を蛍光分析の容器として応用するのである。との場合、孔の底部はガラス表面であるため、シランカップリング試薬によって各種の分子を多段階で修飾できるうえ、蛍光分析においては、蛍光標識試薬と金の距離が離れているため、プラズモン増強励起で最も問題となる金によるエネルギー移動を効果的に回避できることが期待される。口径500および600nmの孔をあけた金薄膜において全反射減衰照明による光透過を観測したところ、それぞれ550および650nm付近に透過光の極大がみられ、この波長の光で励起したプラズモンが効果的に孔によって散乱局在化されることが明らかになった。そこで、孔の底面に抗IgG抗体を修飾し、P-偏光532nmレーザ光を用いて導波路でプラズモン励起しながらテキサスレッドで蛍光標識した抗原であるIgG-TRおよび対照であるBSA-TRの溶液をそれぞれ孔の表面に滴下し、20個の孔からの蛍光をホトンカウンタで検出したところ、免疫反応を起こして結合するIgG-TRが数十秒で蛍光の立ち上がりを示しだのに対し、BSA-TRは全く立ち上がりを示さず、ナノスペースにおける蛍光免疫分析が実証された。塩基数15のオリゴヌクレオチドを用いた遺伝子分析も同様に成功した。孔の口径と配置を最適化することにより、プラズモンの局在を制御できると期待される。本研究の成果は現在用いられているマイクロアレイのスポットサイズをさらに数桁のオーダーで縮小したナノアレイを開発する端緒となると期待されるほか、μ-TASの検出部としての応用も期待される。厚さ0.17mmのカバーガラスをシランカップリング試薬でアミノ化した。表面に直径400-600nmのポリスチレンラテックスを分散した上から金を50-100nmの厚さで蒸着した後、カバーガラスをエタノール中で超音波照射することによりラテックス球を除去するプロジェクション法によって内径400-600nmの金ナノウェルを作製した。このナノウェルをもつカバーガラスをマッチングオイルで直角プリズムに貼り付け、55°の入射角で単色光を用いて全反射減衰照明し、ナノウェルを透過する散乱光強度の波長依存性を観測した。散乱スペクトルには表面プラズモンの散乱によると考えられるピークが観測され、ピーク波長はナノウェルの口径と対応していた。すなわち、ナノウェルをもつ金薄膜は、その口径と対応した波長をもつ表面プラズモンを効率よく散乱することがわかった。そこで、ナノウェル内部に局在するファーフィールド光による蛍光免疫分析と遺伝子分析に挑戦した。

倒立顕微鏡を用いて20個のウェルからの蛍光信号を観測できるようにセットし、15merのオリゴヌクレオチドを底面に修飾し、テキサスレッドで標識した相補性をもつオリゴと対照である相補性をもたないオリゴのバッファ溶液をそれぞれナノウェル上に滴下したところ、相補性のあるオリゴの場合には数十秒間で蛍光強度が上昇し、そのまま維持されたのに対して、対照系では蛍光強度の増大はみられなかった。免疫分析については、底面に抗ヒトIgGを標識し、テキサスレッドで標識したヒトIgGおよび対照系のBSAのバッファ溶液を滴下したところ、IgGの場合は数十秒間で蛍光強度が上昇し、そのまま維持されたのに対し、BSAでは一旦蛍光強度は増大したものの、十数秒間で急速に減衰し、以後は蛍光が観測されなかった。以上のように、ナノウェル中における蛍光遺伝子分析と免疫分析の実証に成功した。厚さ0.17mmのカバーガラスをシランカップリング試薬でアミノ化した。表面に直径400-600nmのポリスチレンラテックスを分散した上から金を50-100nmの厚さで蒸着した後、カバーガラスをエタノール中で超音波照射することによりラテックス球を除去するプロジェクション法によって内径400-600nmの金ナノウェルを作製した。このナノウェルをもつカバーガラスをマッチングオイルで直角プリズムに貼り付け、55°の入射角で単色光を用いて全反射減衰照明し、ナノウェルを透過する散乱光強度の波長依存性を観測した。散乱スペクトルには表面プラズモンの散乱によると考えられるピークが観測され、ピーク波長はナノウェルの口径と対応していた。すなわち、ナノウェルをもつ金薄膜は、その口径と対応した波長をもつ表面プラズモンを効率よく散乱することがわかった。そこで、ナノウェル内部に局在するファーフィールド光による蛍光免疫分析と遺伝子分析に挑戦した。
ポストメディアの美学――感性論的メディア論の再構築に向けた基礎的研究

本研究の目的は、マーシャル・マクルーハン以来展開されてきた感性論的なメディア論の系譜を批判的に検討するとともに、それらを基礎として、今日のメディア環境に応えられる新たな感性論的メディア論を構築するべく、「ポストメディア」概念を提起することである。そのために本研究では、先行研究の理論的な読解を進めるとともに、メディア研究の国際的な学会やメディアアートをめぐる国際的な芸術祭などに参加し、研究交流と資料収集を進めてきた。また、東日本大震災以降のメディアの状況をめぐる議論に参加することで、「ポストメディア」概念をより具体的な状況に対する説明能力を持つ概念へと練りあげることができた。もともと昨年度に予定していたカールスルーエのメディア芸術センターおよびリンツのアルス・エレクトロニカへの調査旅行を行い、メディア・アートの最新の動向について知見を深めた。また、今年度は5年に1回カッセルで開催される現代芸術の世界的な祭典ドクメンタの開催年であり、あわせてそちらにも訪れることで現代芸術全般における映像メディアを用いた作品制作について知見を広めることができた。国内においても山口情報芸術センター、恵比寿映像祭、インターコミュニケーションセンター、水戸芸術館などでメディア・アート、ヴィデオ・アートについてのワークショップへの参加や資料収集を行った。また、本年度はふたつの国際会議に参加し、本研究課題の途中成果を報告するとともに、関連する研究者と意見交換を行った。まず、ミシガン大学で開催された映画理論についての国際会議「Permanent Seminar on the Histories of Film Theories」においては梅棹忠夫を中心とする60年代日本のメディア理論を理論的・歴史的に再検討する報告を行った。次に、ソウルで開催された現代日本のメディア文化についての国際会議「Mechademia Seoul」ではマンガ・アニメ作品『攻殻機動隊』シリーズにおけるサイボーグ表象を哲学的に検討する報告を行った。以上の研究発表において、「ポストメディウム」という概念を軸にメディア理論を系譜的に再検討し、SF作品におけるテクノロジー表象に実例を求めながら理論を再構築する本研究を、日本におけるメディアの言説と表象の領域において進展させることができた。国際的なメディア・アートの動向に対する知見を深めるべく、昨年度までに訪れたメディア芸術センター(カールスルーエ)、アルス・エレクトロニカ(リンツ)に引き続き、今年度はアメリカ最大のコンピュータ・グラフィックス、メディア技術の学会であるSIGGRAPH(アナハイムで開催)に参加した。また、あわせてロサンゼルス州立美術館で同時期に開催されていた映像作家ハンス・リヒターの回顧展などでも資料収集をした。国内においても、あいちトリエンナーレ2013、おおがきビエンナーレ2013、第6回恵比寿映像祭、十和田奥入瀬芸術祭、山口情報芸術センター、インターコミュニケーションセンターなどでメディア・アート、ヴィデオ・アートの資料収集を行った。また、今年度はハーヴァード大学(ボストン)で開催された日本のメディア理論についてのワークショップへの招聘を受け、本研究課題とも関連する日本のメディア理論の言説史について、広範囲にわたる議論に参加した。あわせてコンコーディア大学(モントリオール)でも、本研究課題の成果を講演のかたちで披露した。国内ではせんだいメディアテークにおいても本研究課題の成果について講演と対談を行っている。なお、今年度は、表象文化論学会大会を所属している関西大学で開催し、シンポジウム「映像のポストメディウム的条件」など、本研究課題と密接に関連するプログラムを組織した。また、このシンポジウムのテーマを発展させた特集「ポストメディウム映像のかなた」を学会誌『表象』(第8号、2014年)で編み、編集全般に協力したほか、序文を執筆し、共同討議記事を取りまとめた。2011年は、本研究にとって重要な位置づけにある思想家マーシャル・マクルーハンの生誕百周年にあたり、世界各地でそれを記念する国際的な学会やシンポジウムなどが開催された。私自身、バルセロナで開催された「McLuhan Galaxy Barcelona 2011」およびベルリンで開催された「Re-touching McLuhan」のふたつの国際会議に参加し、参加した研究者との交流を通してマクルーハン研究の最新の動向について知見を得た。とりわけ、マクルーハンの理論を感性論の観点から再検討する研究が盛んになっている状況に触れられたのは、「ポストメディア」という概念に基づいて感性論的メディア論を構想する本研究にとっては大きな成果である。また、本年度は山形国際ドキュメンタリー映画祭2011にも参加し、東日本大震災関連のドキュメンタリー作品を中心に、多くの映像作品について調査を進めた。映像というメディアの性質について理論的に再考するにあたっても、東日本大震災以降のメディアの状況についてのアクチュアルな視点を持つことは有益であり、本年度はどう時代的な状況と理論的な研究の間を架橋することにも大きな力を注いだ。当初より予定していたメディアアート、ヴィデオアート関連の調査についても、恵比寿映像祭に参加するなど進展を遂げた。また、初期の実験映像やヴィデオアートについての映像資料も入手し、本研究にとって欠かせない資料体の構築を進めることができた。

2014年度は、4月から9月まで、関西大学の在外研修制度を利用してベルリン工科大学の客員研究員として研究に従事した。その間、ベルリン工科大学のメディア史・科学技術史を専門とする研究者たちなどとの研究交流を通じて、また、ドイツにおけるデジタル・メディア研究の拠点となっているロイファナ大学で学術会議「30 years after L'immatériaux」などを聴講し、ドイツにおけるメディア研究の動向について知見を広めることができた。とりわけ、ベルリン工科大学の同僚の支援のもと、ロイファナ大学ポストメディア・ラボのアンドレアス・ブレックマン氏などとともにワークショップ「Postmedia: Discourses and Interventions」を開催することができたのは、本研究にとって大きな成果である。また、ベルリン滞在中には、デュッセルドルフのクアドリエンナーレ、ケルンのピエール・ユイグ展、バーゼルのマルセル・ブロータース展、ヘルシンキのアルフレッド・ジャー展など、ドイツを中心にヨーロッパで開催されている芸術祭や展覧会において、メディアや映像を使った現代アート作品についても調査を進めることができた。10月以降は、これまでの調査の成果をまとめる作業を進めたほか、恵比寿映像祭2015、フィオナ・タン展(国立国際美術館)などでヴィデオ・アートについての調査も進めた。メディア論・表象文化論当初より予定していたメディア・アートやヴィデオ・アートの資料調査を順調に進めることができたのに加えて、ふたつの国際学会での研究発表を通じて、本研究課題の理論的作業を日本におけるメディアの言説と表象という事例において具体的に進めることができた。また、これまでに研究成果を公開してきた成果として、一橋大学で開催された神経美学についてのワークショップ「美は分析できるか?」、山口情報芸術センターで開催された触覚メディアについてのワークショップ「TECHTILE」で招待講演を行った。こうした研究交流を通じて本研究課題を当初予定していた以上に進展させることができた。SIGGRAPHへの参加など、当初より予定していたメディア・アート、ヴィデオ・アートの資料収集を前年度に引き続き継続的に進めることができた。また、表象文化論学会でのシンポジウム企画および学会誌『表象』の特集企画、コンコーディア大学およびせんだいメディアテークでの講演など、本研究課題の途中成果を報告する機会が与えられた。それらの報告の準備作業や、報告後の関連研究者との意見交換などにおいて、本研究がこれまでに進めてきた作業をより明確に理論的に捉えなおすことができた。本年度は本研究課題の4ヶ年の計画の3年目にあたり、前半の2年間で進めてきた調査の成果をまとめ始める時期にさしかかっているが、上記のように発表の機会を得たことで、当初予定していた以上に研究を進展させることができた。
転移性骨腫瘍の成立機序の解明とその予防・治療法の開発

癌の骨転移の成立機序を解明し、その予防・治療法を開発する目的で検討を行い、以下の成績を得た。1.腫瘍細胞の骨基質および骨間質細胞への接着機構の検討:骨転移能を持つ腫瘍細胞の多くがα4β1インテグリンを発現し、骨髄間質細胞(BMSC)はα4β1インテグリンと結合するVCAM-1を構成的に発現する。我々は、抗VCAM-1或いは抗α4β1インテグリン抗体により黒色腫細胞株B16のBMSCとの接着が抑制されると共にB16との接着によるBMSCの分化抑制が阻害されることを見出した。更に、B16との接着がBMSCにより支持される破骨細胞形成を促進し、これは上記の抗体の何れによっても抑制されることが明らかとなった。以上の成績から、腫瘍細胞とBMSCとのα4β1インテグリンとVCAM-1を介する細胞間接着が、骨転移の成立、骨芽細胞分化の抑制と共に破骨細胞形成の促進による骨吸収の亢進にも関与する可能性が示された。2.腫瘍細胞による骨吸収の促進におけるannexin IIの役割の検討:破骨細胞形成因子としてヒトannexin II cDMAをcloningし、これを過剰発現する乳癌細胞株を樹立した。また、annexin IIのantisense plasmidをtransfectしannexin IIの発現を阻害した乳癌細胞株の樹立にも成功した。これらの細胞株を骨髄細胞と共培養し、破骨細胞形成と骨吸収能に及ぼす影響を検討することにより、腫瘍が産生するannexin IIが転移巣での骨吸収に及ぼす影響の解析が可能となるものと思われる。3.骨転移が骨代謝動態に及ぼす変化の臨床的検討:強力な骨吸収抑制薬であるビオフォスフォネートが骨転移の進展に及ぼす影響を検討した。骨代謝マーカーで評価した骨吸収の抑制効果と腫瘍マーカーで評価した転移巣の進展度との間には相関が認められ、骨吸収の抑制が骨転移の進展抑制効果も示す可能性が明らかとなった。癌の骨転移の成立機序を解明し、その予防・治療法を開発する目的で、骨転移の成立に欠かせない腫瘍細胞の骨基質あるいは骨髄間質細胞への接着機構、および腫瘍細胞による骨吸収活性化機構について検討を加えた。1.腫瘍細胞の骨基質および骨間質細胞への接着機構の検討:高頻度に骨転移を来たす腫瘍にはα4β1インテグリンの発現が見られ、腫瘍細胞のα4β1インテグリンの発現量と骨転移能との間に関連性が認められる。α4β1インテグリンは血管内皮細胞などの細胞膜上のVCAM-1や基質フィブロネクチンと結合するが、抗α4β1インテグリン抗体によりVCAM-1を発現する組織への腫瘍の転移が阻害される。一方、骨芽細胞系間質細胞もVCAM-1やα4β1インテグリンを発現しており、我々は抗α4β1インテグリン抗体により骨芽細胞の分化が抑制されることを見いだした。そこで更に各種の腫瘍細胞を用い、抗α4β1インテグリン抗体が骨芽細胞系間質細胞や骨基質への接着、および骨芽細胞や基質上での腫瘍細胞の増殖能に及ぼす影響について検討を進めている。2.腫瘍細胞による骨吸収の促進におけるanncxinIIの役割の検討:AnncxinIIは種々の腫瘍細胞膜に発現し、転移能の強い細胞ではanncxinIIの発現が強いことが報告されている。我々は、ヒト正常骨髄細胞の長期培養により形成された破骨細胞様細胞を抗αVβ3インテグリンを用いて純化し、そのcDNAライブラリーから破骨細胞の形成促進因子をスクリーニングし、anncxinIIを同定した。

更に、anncxinIIが破骨細胞様細胞の形成を促進し、骨呼吸促進作用を示すことも明かにした。従って、腫瘍細胞で産生されるamncxinIIが破骨細胞の形成および骨吸収の促進を介して骨転移巣の進展に関与する可能性が示された。そこで更に種々の腫瘍細胞を用い、その骨転移能とanncxinIIの発現との関係について検討を進めている。癌の骨転移の成立機序を解明し、その予防・治療法を開発する目的で、以下の検討を進めた。1.腫瘍細胞の骨基質および骨間質細胞への接着機構の検討:腫瘍細胞におけるα4β1インテグリンの発現量と骨転移能との間には関連が認められ、骨髄間質細胞(BMSC)はα4β1インテグリンと結合するVCAM-1を構成的に発現する。我々は抗VCAM-1或いは抗α4β1インテグリン抗体により黒色腫細胞株M16のBMSCとの接着が抑制されることを見出した。更にM16のBMSCとの共存培養によりBMSCの分化が抑制され、VCAM-1、α4β1インテグリンの何れに対する抗体もM16によるBMSCの分化抑制を阻害した。一方両細胞を非接触下で共存培養するとBMSCの分化抑制は認められなくなった。以上の成績から、腫瘍細胞とBMSCとのα4β1インテグリンとVCAM-1を介する細胞間接着が、骨転移の成立および骨芽細胞分化の抑制による骨形成の低下などに関与する可能性が示された。2.腫瘍細胞による骨吸収の促進におけるannexin IIの役割の検討:ヒト骨髄細胞より形成された破骨細胞から破骨細胞形成因子としてannexin II cDNAをcloningした。更に骨転移能を持つ乳癌細胞でその発現を確認した。3.骨転移が骨代謝動態に及ぼす変化の臨床的検討:骨転移巣の進展には骨吸収の亢進による腫瘍の増殖空間の拡大が必要である。一方、骨転移巣における骨形成の変化については一定の成績が得られていない。そこで骨転移に伴う骨代謝動態の変化を骨代謝マーカーを用いて検討した。その結果、高カルシウム血症を来した広範な転移例では著名な骨吸収の亢進と共に骨形成の抑制が見られるのに対し、初期の転移例では骨形成マーカーは半数以上の例で上昇していた。これらの骨代謝マーカーを経時的に詳細に検討することにより、骨転移巣における骨代謝動態の変化の解明が進むと共に、骨転移の早期診断への応用も可能となるものと思われる。1.腫瘍細胞の骨基質および骨間質細胞への接着機構の検討:骨転移能を持つ腫瘍細胞の多くがα4β1インテグリンを発現し、骨髄間質細胞(BMSC)はα4β1インテグリンと結合するVCAM-1を構成的に発現する。既に、抗VCAM-1或いは抗α4β1インテグリン抗体により黒色腫細胞株B16のBMSCとの接着が抑制されると共にB16との接着によるBMSCの分化抑制が阻害されることを見出した。今回、B16との接着がBMSCにより支持される破骨細胞形成を促進し、これは上記の抗体の何れによっても抑制されることが明らかとなった。以上の成績から、腫瘍細胞とBMSCとのα4β1インテグリンとVCAM-1を介する細胞間接着が、骨転移の成立、骨芽細胞分化の抑制と共に破骨細胞形成の促進による骨吸収の亢進にも関与する可能性が示された。2.腫瘍細胞による骨吸収の促進におけるannexin IIの役割の検討
東アジアにおけるエアロゾル数濃度の空間分布とその変動要因の解明

エアロゾルは雲凝結核として作用し、地球の放射収支に大きな影響を与える(間接効果)。間接効果は気候変動予測における主要な不確実要素であり、その理解向上のためにはエアロゾル数濃度分布の支配要因を定量的に明らかにする必要がある。本研究では、航空機に搭載してエアロゾル数濃度を高速測定できるシステムを開発した。東アジアにおいて航空機観測を行い、エアロゾル数濃度の鉛直分布を明らかにした。さらに、3次元モデルを用いた解析から、春季では数濃度を決める上で新粒子生成が重要であることを示した。1.装置性能の評価および改良これまで航空機観測に用いてきた凝縮粒子カウンタ(CPC)(TSI社3771型:粒径範囲0.01-2.5μm)について、インレット圧力変化に対する計数値への影響を低減するための改良を行った。さらに、ナノ粒子の高感度計測が可能なCPC(TSI社3776型:粒径範囲0.0025-2.5μm)を導入し、現有の二次標準CPCを用いた初期評価実験を行った。レーザー誘起白熱粒子検出器(SP2)について、航空機観測における振動等への対策を強化するための改造を施した。雲-粗大粒子計数装置(CAPS)については、数濃度の検出効率を検証するための校正装置を製作し、評価実験を行った。2.地上および航空機観測の準備沖縄辺戸岬ステーションにおける地上観測の準備を行った。拡散ドライヤによりサンプル空気を連続的に乾燥させることのできる粒子インレット管を導入するために、その要求仕様について検討を行った。航空機観測用インレットに関しては、数値流体計算に基づいて粒子透過率の評価を行い、粒径2.5μmまで高効率でサンプルするための配管構造や流量制御方法を考案した。また、2009年に実施した航空機観測のデータを詳細に解析し、東アジアにおけるエアロゾル輸送・変質過程について調べた。これに基づき、当該研究で計画している航空機観測の領域、時期、高度プロファイル等の観測戦略を検討した。さらに、3次元化学輸送モデル(WRF-CMAQ)の準備を進め、航空機データによって得られるエアロゾル数濃度との比較・検証が可能となるように改良を施した。1.装置性能の評価および改良ナノ粒子の高感度計測が可能な凝縮粒子カウンタ(CPC)(TSI社3776型:粒径2.5nm以上)の性能評価を東大先端研及び産総研において実施した。低圧条件で安定に動作するように流量制御系に改良を施すとともに、操作を全自動で行うためのソフトウェアを開発し、航空機観測仕様として完成させた。さらに、低圧インパクタとCPC(TSI社3772型:粒径10nm以上)を組み合わせたシステムを開発し、航空機観測仕様として完成させた。2.地上および航空機観測の準備・実行(1)辺戸岬ステーションにおいて広範囲粒径分布測定装置(WPS)およびエアロゾル質量分析計(AMS)を用いた地上観測を実施した。拡散ドライヤによりサンプル空気を乾燥させることのできる粒子乾燥インレット管を導入し、性能評価を行った。(2)航空機観測データの解析を迅速に行うために3次元化学輸送モデルの整備を実施した。新粒子生成および凝集・凝縮成長を効率的に表現できる最新のパラメタリゼーションを導入し、過去の地上観測データを用いてエアロゾル数濃度の感度実験を行った。さらに、平成21年度に実施した航空機観測データを用いて、ブラックカーボン粒子の除去過程や新粒子生成が数濃度分布に及ぼす影響について解析を行った。(3)平成24年2月に名古屋を拠点として新たに航空機観測を実施した。CPC3776と3772を搭載し、時間分解能1秒で粒子数濃度を測定することに成功した。また、CPC以外にレーザー誘起白熱粒子検出器(SP2)と雲-粗大粒子計数装置(CAPS)によるエアロゾル数濃度測定も実施した。当該年度は主として自由対流圏で得られたCPCデータの高度分布について初期解析を行った。1.地上観測:国立環境研の沖縄辺戸岬ステーションにおいて、広範囲粒径分布測定装置(WPS)およびエアロゾル質量分析計(AMS)を用いた地上観測を実施した。数濃度で粒径50 nmと200 nm付近にピークを持つ二山分布が頻繁に観測された。それらのピークを構成する化学組成について考察した。2.凝縮粒子カウンタ(CPC)の評価:航空機観測における測定誤差を調べるために、産総研においてNano-CPC (粒径2.5 nm以上)の低圧試験を行った。エレクトロスプレー粒子発生器でナノ粒子を生成し、気圧変化に伴う検出効率の変化を評価した。また、測定精度を決める重要な要素である流量の安定性についても評価した。3.航空機観測データの解析:平成24年2月に名古屋を拠点として航空機観測を実施した。Nano-CPCとNormal-CPC (粒径10 nm以上)を搭載し、時間分解能1秒で粒子数濃度を測定した。また、レーザー誘起白熱粒子検出器(SP2)と雲-粗大粒子計数装置(CAPS)による粒子数濃度測定も行った。

自由対流圏において粒子数濃度の高度分布に複雑な鉛直構造が観測されたが、粒径2.510 nmのナノ粒子が顕著に増大するケースは見られなかった。平成21年度の航空機観測データについて、CPC、SP2、CAPSデータを中心に解析を行った。低圧インパクタ(LPI)とCPCの組み合わせで観測された累積モードの数濃度はCAPSの雲粒数濃度と良く相関しており、東アジアのエアロゾルが雲生成に大きな影響を与えていることが示唆された。さらに、新粒子生成・成長を計算する領域3次元モデル(NPF-explicit WRF-chem)を用いた解析も実施した。感度実験の結果から、新粒子生成が数濃度分布を決める要素として重要であることが示唆された。航空機搭載用CPCの開発、地上観測の実施、3次元化学輸送モデルの整備は交付申請書の予定通り実行した。航空機観測については気象条件等を考慮して実施期間を若干変更したが(平成24年3月→2月)、おおむね予定通り進捗した。24年度が最終年度であるため、記入しない。地上観測に関しては、粒子乾燥インレット管の実大気環境における性能評価とデータ解析を重点目標とする。航空機観測に関しては、3次元化学輸送モデルを用いた詳細な解析を重点目標とする。得られた成果について年内に国際誌に投稿することを目指す。
新規ナノネットワーク構造を持つゲルマニウム化合物の高圧合成と物性評価

本研究課題では、新しいゲルマニウムナノネットワークの創製と、新規超伝導体の発見という目標を掲げ、高圧高温合成を柱とした合成化学的研究を行ってきた。初年度の研究においてSr-Ge系や希土類との二元系において多くの新化合物(SrGe_<6-x>,PrGe_3,NdGe_3,TmGe_3など)の合成に成功したが、超伝導体を見出すことはできなかった。しかし本年度、更に研究を進めた結果、これまでに報告のないゲルマニウム骨格を有する新化合物などを含めて、興味深い化合物の合成ならびに構造解析に成功し、新規な超伝導体を二つ発見することができた。本研究課題採択のおかげで、ゲルマニウムの金属間化合物の化学を大きく広げることができたことを感謝申し上げるしだいである。以下に本年度得られた研究成果の概要を記載する。【La-Ge二元系】この系では、既に本研究者によってLaGe_5という新規超伝導体が報告されているが、新たにLaGe_3の組成を持つ化合物を合成し、構造解析、EPMA組成分析、電子軌道計算、磁化率測定等によりその構造と物性を研究した。本化合物は超伝導転移温度(Tc)が7.4Kの超伝導体である。最密充填を基本とした層状構造を持っており、この構造はジャーマナイドでは初めての構造である。【Ba-Ge二元系】この系においても本研究者らによってBa_<24>Ge_<100>という超伝導体が見出されているが、新たにBaGe_3の組成をもつ化合物の合成に成功した。本化合物はGeの三角ユニットが一軸方向に積層してできた一次元カラム構造を持つが、これはGeで初めてのカラム状金属間化合物である。軌道計算の結果、伝導バンドにはBaの5d軌道の大きな寄与が見られ、Ge-4pとBa-5dの軌道の重なりによるバンドの三次元化が、本化合物の電子構造における大きな特徴であると考えられる。またこの化合物も超伝導体であることがわかった。(Tc=4.0K)六方型キュービックアンビルを用いた高温・高圧合成法によって、以下に示す新規ジャーマナイドの合成とその構造解析に成功した。またそれらのうちいくつかについては物性測定も行い、バンド計算の結果とあわせて詳細な議論を行った。まず、ストロンチウムとゲルマニウムを5万気圧、1200°Cという条件で反応させることによって、新規ゲルマニウムナノネットワーク構造を有するSrGe_<6-d>を得ることができた。本化合物は網の目状に結合したゲルマニウムが比較的大きなケージを形成し、その中にストロンチウムがゲストイオンとして収納された構造を持つ。ストロンチウムとゲルマニウムの二元系では、もっともゲルマニウム含有率の高い化合物であり、その構造には、高圧によって誘起されたと考えられる歪んだ結合や、それに伴って生じる欠陥が存在することを明らかにした。また伝導度と磁化率の測定からは金属的な性質が認められ、本化合物が一般的なZintl相ではなく、新たな金属間化合物であることが明らかになった。熱電特性は期待したほど高くなかったが、この構造は、今後ゲスト原子の置換やゲルマニウムネットワーク部への化学修飾等によって、いわゆるラットリング機構による良好な熱電材料の母構造となる可能性がある。次に希土類元素とゲルマニウムの高温高圧反応実験から、新たにPrGe_3,NdGe_3,TmGe_3の各新化合物を合成することに成功した。これらはいずれも重い電子系で有名なUGe_2に良く似た層状構造を有している。いずれも単結晶構造解析によって詳細な結晶構造を解析したが、PrGe_3,NdGe_3とTmGe_3とは層の積層形態が異なること明らかにすることができた。これは希土類イオンの大きさの違いによるものと考えられる。物性についてはいずれも金属的な伝導性を示し、磁化率測定からPr, Ndは三価であることが明らかになった。【Ba-Ge二元系】

この系においても本研究者らによってBa_<24>Ge_<100>という超伝導体が見出されているが、新たにBaGe_3の組成をもつ化合物の合成に成功した。本化合物はGeの三角ユニットが一軸方向に積層してできた一次元カラム構造を持つが、これはGeで初めてのカラム状金属間化合物である。軌道計算の結果、伝導バンドにはBaの5d軌道の大きな寄与が見られ、Ge-4pとBa-5dの軌道の重なりによるバンドの三次元化が、本化合物の電子構造における大きな特徴であると考えられる。またこの化合物も超伝導体であることがわかった。(Tc=4.0K)
川崎病の冠動脈病変におけるアンギオテンシンIIの役割

川崎病の冠動脈病変の形成には細胞外器質の破壊が大きく関与しており、INF-γ、TNF-α、IL-6、MMPsなどが知られている。ARBが川崎病の冠動脈瘤形成に対して有効であるというデータはなく、LCWE(乳酸菌抽出液)をマウス腹腔内に注入して川崎病類似の冠動脈病変を惹起するマウスモデルを作製し、ARBが川崎病の冠動脈病変に与える有効性を検討した。LCWEで冠動脈に炎症が惹起され、ARB投与により組織学的に冠動脈周囲の炎症細胞浸潤は抑制された。心臓切片を使用したReal-time PCR法ではLCWE投与群でのmRNA相対発現量はPBS群と比較して、MMP-2(161%)、MMP-9(164%)、IL-6(177%)すべて高値を示した。ARBは川崎病モデルマウスにおける冠動脈病変のMMP-2、MMP-9、IL-6を抑制した結果、冠動脈瘤形成予防に有益である可能性が示唆された。今後治療介入目的で利用しうる合理的な薬剤の一つとなることが期待される。研究の目的は、川崎病モデルにおけるARBの冠動脈に与える有益性を明らかにする事で、今後ARBが治療的介入目的で利用しうる合理的な薬剤のひとつとなる可能性を証明することである。次にLactobacillus Caseiの量を倍として試みた。最終的なLCWE濃度は700μg/mlまで上昇させることに成功し同様に8匹の4週令の雄のマウスの腹腔内に注射し4週後(n=4)、6週後(n=4)に窒息死し各群で組織学的な検討を行った。6週後の1匹で(10%)明らかな冠動脈炎(HE染色にて冠動脈周囲のリンパ球の浸潤)の所見を得ることに成功した。しかし70%近くのマウスでこのような所見が得られることが必要であり、菌体の量をさらに増やすべきか、あるいはLCWEの採取効率を上げる方法があるかについて直接論文著者(Thmas J. A Lehman)に問い合わせている段階である。次年度ではまず川崎病モデルマウスを作製し研究目的である本筋に入ることを計画している。川崎病モデルマウスについて:昨年度から引き続きWesley C, Chanらの論文を参考にして川崎病モデルマウスであるLCWE(lactobacillus casei wall-extract)誘導性冠動脈炎マウスの作製を試みた。前年度700μgのLCWEしか得られなかったが菌量を増加させることで1mg/mlのLCWEを得た。マウスの腹腔内に注入し42日目で心臓を摘出し、パラフィン包埋しHE染色を行い冠動脈周囲の組織学的検討を行った。77%(7/9匹)のマウスに冠動脈周囲の炎症細胞(好中球、リンパ球など)の浸潤を認めた。しかしこのHE染色のみではヒトの剖検例における冠動脈炎の特徴である単球/マクロファージを主体とする炎症細胞の浸潤や内弾性板の断裂などの動脈構造の破綻などを証明することができなかった。そこで同様のマウスの心臓で凍結切片を作製しマクロファージ/単球に対する免疫染色(MOMA染色)を行ったところ両側冠動脈周囲にのみ浸潤するマクロファージ陽性細胞を豊富に認め冠動脈炎であることをより強く証明する結果となった(コントロールマウスではマクロファージの浸潤はなかった)。この結果を踏まえ、まずさまざまなtime point(1、4、8、12週)で安楽死させそれぞれ組織学的な特徴を評価する。炎症や動脈構造の破綻の程度を定量化する方法(マクロファージ陽性細胞の数、弾性線維の断裂数)を決定し、本題であるARB治療によるこれらのパラメーターの変化を検討することを今年度の目標とする。また川崎病の冠動脈病変に強く関与するといわれるTNF-α、IL1β、INFγなどのサイトカインの定量解析(Bio-Plexを利用)や免疫染色を行い時間的経過で見た冠動脈病変の特徴を検討する。さらにARB治療による効果も検討が必要であると考える。研究の目的:川崎病モデルにおけるARBの冠動脈に与える有益性を明らかにする事で、今後ARBが治療的介入目的で利用しうる合理的な薬剤のひとつとなる可能性を証明すること。

ARBの川崎病モデルマウスにおける効果を検討すべく、4週令の雄のC57/BL6JJマウスの腹腔内にPBSを投与した群(P群・n=10)、LCWE(Lactobacillus casei wall extract)1mgを腹腔内注入した群(L群・n=10)、さらにLCWVE+ARB(ロサルタンR)100mg/Lを投与した群(L+A群)n=15)の3群を作製した。投与後4週の時点で、冠動脈病変の程度(HE染色)、マクロファージの浸潤(CD169染色)を組織学的に比較検討した。HE染色におけるリンパ球浸潤の程度は以下のようなスコアリングにより半定量的な解析を行った(0=リンパ球浸潤なし、1=外膜のみの浸潤、2=外膜+中膜の浸潤、3=血管壁全層への浸潤)。L群(1.86)では、P群(0.75)と比べて冠動脈周囲に著明なリンパ球の浸潤を認めたさらにL+A群では1.17と有意に抑制された。ARBによる炎症抑制効果が示唆された。しかし、マクロファージの浸潤の程度に各群での差はなかった。また冠動脈病変には細胞外器質の破壊亢進が大きく関与しており、INF-γ、TNF-α、IL-6MMPsなどの炎症性サイトカインが知られている。同様に大動脈起始部からRNAを抽出しReal-time PCR法でMMP-2、MMP-9、IL-6mRNAの発現量をみた(各群n=5)。LCWE投与群でのmRNA相対発現量はPBS群と比較して、MMP-2(161%)、MMP-9(164%)、IL-6(177%)すべて高値を示した。4週間のARB投与によりMMP-2(148%)、MMP-9(108%)、IL-6(131%)と発現量の抑制をみた。ARBは川崎病モデルマウスにおける冠動脈病変のMMP-2、MMP-9、IL-6を抑制した結果、冠動脈瘤形成予防に有益である可能性が示唆された。今後治療介入目的で利用しうる合理的な薬剤の一つとなることが期待される。
イオン・チャネリング法による高温超伝導体の格子異常の研究

“90K"YBCO単結晶体において、チャネリングの温度依存性を測定した。130K以上の常伝導状態のX_<min>は構成原子によらず、すべて温度の減少と共に減少した。即ち、振動振幅が温度と共に小さくなり、通常結晶の典型的な温度依存性を示した。その振る舞いはデバイモデルで説明可能である。しかしながら、130KとTc(90K)間の温度領域で、X_<min>の温度依存性は大きな異常を示した。特に、O原子のX_<min>は120-130Kから温度の減少と共に大きく減少し、およそ100Kで最小値を示し、Tcを横切りながら急激に上昇している。又、Cu原子のX_<min>はO原子の振る舞いと符合するように増加-減少を示し、TcではO原子と同じく増加した。一方、BaとY原子のX_<min>はTcまで単調に減少し、TcではO、Cu原子と同様に増加した。このように“90K"YBCOの格子異常はTcで出現する格子異常とTc高温部で出現するそれの二種類に分類される。Tc高温部の格子異常はスピンギャップ形成温度T^*に隣接して出現している事に、注意する必要がある。格子異常の原因を以下に要約する。(1) Tcでの格子異常は超伝導と直接関係した効果、即ち、電子-格子相互作用で説明できそうである。ポーラロンモデルのように、電子対形成に格子効果が露に関与している可能性がある。(2) 120-130Kから出現するTc以上の格子異常の解釈にはスピンギャップ形成による効果、即ち、スピン-格子相互作用も電子-格子相互作用と同様に考慮する必要がある。今後の研究課題はT^*とTcが明瞭に区別される試料、例えば、“60K"YBCOやYBa_2Cu_4O_8でチャネリング実験を行い、超伝導とスピンギャップ形成によるそれぞれの格子効果を明らかにすることである。