hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
プラズマ重合による人工紫根膜コラーゲンの不溶化特性

老齢化社会の健康問題と関連し,人工歯根の開発研究は今後の重要な課題となろう.従来から用いられている義歯は咬合,味覚の面から十分とは言えず最近脚光をあびるようになったセラミックスインプラントも成形,加工が困難な事,有機質との自然な結合が望めず,力学的観点から見ても好ましいとは言えない.本研究では,天然歯が歯根膜によってそれらの機能をすべて遂行していることに鑑み,不溶化コラーゲンからなる人工歯根膜で代用することを考え,基礎実験を行なうことにした.その結果,テスラーコイル型発振器(備品)を改良し,空気中,真空ベルジャー反応器中でのブラズマ処理条件を検討し,無菌箱(備品)中で紫外線照射を試みたところ,各種材料表面へのコラーゲン膜のコーティングが可能であることが示唆された.またX線回析, IR,熱分析等により検討した結果,クロスリンキングに伴う不溶化が進行することが確認された.ミニスターラ(備品)を用い,アパタイトを合成し,この粉末試料とレジンモノマーとによりコンポジットレジンを作成するとともに,コラーゲンと練和することによりアパタイト・コラーゲン複合体を作成し,ラット皮下に埋入することによりその不溶化の程度を観察した.その結果,きれだった拒否反応や炎症反応は認められなかったもののコンポジットレンジ試料については異物反応としての認識があり,長期間埋入でも代謝されなかった.アパタイト・コラーゲン複合体については良好な生体親和性を呈したが,早期に一部代謝された.人工歯根膜としてのコラーゲンの機械的強度は,乾燥状態では十分であったが,液中では数分の一に低下した.今後は,このコラーゲン膜の接着強度と耐久生についてさらに検討するとともに,骨増殖因子等を加えることにより生化学的な立場からも保持力の向上を検討して行きたいと考えている.老齢化社会の健康問題と関連し,人工歯根の開発研究は今後の重要な課題となろう.従来から用いられている義歯は咬合,味覚の面から十分とは言えず最近脚光をあびるようになったセラミックスインプラントも成形,加工が困難な事,有機質との自然な結合が望めず,力学的観点から見ても好ましいとは言えない.本研究では,天然歯が歯根膜によってそれらの機能をすべて遂行していることに鑑み,不溶化コラーゲンからなる人工歯根膜で代用することを考え,基礎実験を行なうことにした.その結果,テスラーコイル型発振器(備品)を改良し,空気中,真空ベルジャー反応器中でのブラズマ処理条件を検討し,無菌箱(備品)中で紫外線照射を試みたところ,各種材料表面へのコラーゲン膜のコーティングが可能であることが示唆された.またX線回析, IR,熱分析等により検討した結果,クロスリンキングに伴う不溶化が進行することが確認された.ミニスターラ(備品)を用い,アパタイトを合成し,この粉末試料とレジンモノマーとによりコンポジットレジンを作成するとともに,コラーゲンと練和することによりアパタイト・コラーゲン複合体を作成し,ラット皮下に埋入することによりその不溶化の程度を観察した.その結果,きれだった拒否反応や炎症反応は認められなかったもののコンポジットレンジ試料については異物反応としての認識があり,長期間埋入でも代謝されなかった.アパタイト・コラーゲン複合体については良好な生体親和性を呈したが,早期に一部代謝された.人工歯根膜としてのコラーゲンの機械的強度は,乾燥状態では十分であったが,液中では数分の一に低下した.今後は,このコラーゲン膜の接着強度と耐久生についてさらに検討するとともに,骨増殖因子等を加えることにより生化学的な立場からも保持力の向上を検討して行きたいと考えている.天然歯を失なった患者にとって、いかにしてこれに代わる人工歯根を得るかが今後の重要な課題である。生理学的機能から考えて、人工歯根を無理なく埋入するためには、人工歯根膜が欠かせない。本研究では、そのような機能を不溶化コラーゲンで代用することを目的にして基礎実験を行なった。前年度で一応、不溶化装置は完成したので、本年度は、コラーゲンの不溶化メカニズムと生体親和性に主眼をおいた。[結果及び考察]コラーゲン塗布層に紫外線照射すると、クロスリンキングに伴なう不溶化が進行することがX線回折,IR,熱分析等により確認できた。SCEコラーゲンの純度を液体クロマトグラフィーにより検討した結果,TypeIコラーゲンに近いものであることが判明した。そこで、ミニスターラ(備品)を用い、アパタイトを合成し、この粉末試料を用いてコンポジットレジンを作成した。このアパタイトコンポジットの表面をプラズマ処理(備品)し、無菌箱(備品)中で、紫外線照射することにより、SCEコラーゲンを不溶化コーティングした。生体親和性を確かめるため、コラーゲンをコーティングしたコンポジットをラット皮下に埋入した。その結果、きわだった拒否反応や炎症反応は認められなかったものの、異物反応としての認識があるようだったので、今後はよりpureなコラーゲンを使用する必要のある事が示唆された。従って、来年度は、より純粋なコラーゲン試料を用いて人工歯根膜の生体親和性を検討して行く予定である。
環境中の内分泌撹乱物質の超高感度検出と生物学的評価

近年、社会的な関心事として浸透している内分泌撹乱物質は、長期的な生物の生命間にあって、生物の分化のプロセスの最も重要な部分に密かに関与し、時に極めて重大な影響を与えることが認識されるようになってきた。海洋中の有機スズ汚染による海産巻貝類のインポセックスに関してもマスコミにとりあげられるようになった。しかしながら、発症機構に関してはほとんど不明である。インポセックス発症機構の解明のためには巻貝類のホルモン代謝を知ることが不可欠であるが、この点も情報が欠落している。そこで本研究では、これまで日本各地の沿岸から海産巻き貝類を採取し、有機スズを四級アルキル化しGC/FPD法によって体内濃度を測定した。次いで有機スズ化合物が海産巻き貝類の性の分化を撹乱する作用機序を探索するため、海産巻き貝中のステロイド様化合物を調査した。試料を低温下細断しメタノール抽出し、抽出液をメタノール/ヘキサン(1:1)分配を行い脂質を除去した後、MSTFA+DTE+TMSIで誘導体化し、GC/MSの試料とした。スタンダードとして入手可能な各種ステロイド化合物を用いデータベースの確認を行い、試料中よりテストステロン様化合物を同定した。さらにELISAキットを用い、テストステロンを免疫化学的に検出することを試みた。その結果、免疫化学的手法では同じ試料を用いた場合GC/MS法より高い価を示した。この原因がELISAのキットの種類と來雑物による交差反応であることをつきとめ、Cayman社製キットを用い、前処理によるクリーンアップを行ったところ、GC/MSとほぼ同じ値を得ることができた。また免疫組織化学法を用いてイボニシおよびバイの組織を調査したところ、精巣中にテストステロンを含む間細胞が存在していることが分かった。この結果については、第61回分析化学討論会で発表した。ダイオキシンの毒性、催奇性が問題になって久しいが、最近この化合物が生物のホルモン活性を撹乱することが明らかになり再び注目を集めるようになった。これらの化合物は、長期的な生物の生命環のなかにあって、生物の分化のプロセスの最も重要な部分に秘かに関与し、時に極めて重大な影響を与えることが分かってきたのである。海洋中の有機スズも海洋生物に対して内分泌撹乱作用をもたらすことが確認されている。海産巻き貝類の雌雄分布の異常、メスのオス化が日本国内の沿岸地域で観察され、有機スズの海洋汚染の今後の影響が懸念されている。今回の研究では、これまでに、日本各地の沿岸から海産巻き貝類を採取し、生物学的観察をまず行い、imposexの状況を調べ、多くの沿岸地域が有機スズに汚染されていることを確認した。あわせてこれら巻き貝類の有機スズの体内濃度を四級アルキル化に誘導しガスクロマトグラフで分離し、選択性の点でも優れているFPDを用いて検出した。また検出感度の向上を図るため質量分析計の導入を試みている。有機スズ化合物の内分泌撹乱様式機構の解明を行うため、従来確立されているステロイド様化合物の分離分析法に基づき、海産巻貝類のホルモン用活性物質の検索を行った。その結果、いくつかのガスクロマトのピークが確認でき、その構造の解析を試みている。しかしながら、その絶対量が極めて微量であるため、構造の同定には至らず、現在のところ質量分析結果の解析を続行中である。

海洋中の有機スズ汚染による海産巻貝類のインポセックスに関してもマスコミにとりあげられるようになった。しかしながら、発症機構に関してはほとんど不明である。インポセックス発症機構の解明のためには巻貝類のホルモン代謝を知ることが不可欠であるが、この点も情報が欠落している。そこで本研究では、これまで日本各地の沿岸から海産巻き貝類を採取し、有機スズを四級アルキル化しGC/FPD法によって体内濃度を測定した。次いで有機スズ化合物が海産巻き貝類の性の分化を撹乱する作用機序を探索するため、海産巻き貝中のステロイド様化合物を調査した。試料を低温下細断しメタノール抽出し、抽出液をメタノール/ヘキサン(1:1)分配を行い脂質を除去した後、MSTFA+DTE+TMSIで誘導体化し、GC-MSの試料とした。スタンダードとして入手可能な各種ステロイド化合物を用いデータベースの確認を行い、試料中よりテストステロン様化合物を同定した。さらにICN社製ELISAキットを用い、テストステロンを免疫化学的に検出することを試みた。その結果、免疫化学的手法では同じ試料を用いた場合GC/MS法より高い価を示した。また免疫組織化学法を用いてイボニシおよびバイの組織を調査したところ、精巣中にテストステロンを含む間細胞が存在していることが分かった。この結果について、第61回分析化学討論会で発表する。
リフレクションによる模擬患者養成プログラムに関する研究

本研究は、近年医療コミュニケーション教育に導入が進められている模擬患者(SP)の養成プログラムの構築・提案に向け、SPが患者役として上達していくのを支援するための方法としてリフレクション(自己の経験に対する振り返り・内省)に注目することで実施した。医学生とSPによる模擬医療面接について、E.ゴフマンのドラマトゥルギー(舞台論)の観点や会話分析の手法から、SPの効果的なリフレクションにつながる両者の相互行為の特性を明らかにした。本研究の目的は、医療面接教育の充実に向けて全国の大学医学部・医科大学において導入が進められている模擬患者(Simulated Patient; SP)について、SPが患者役としての自らを評価することを通じて、その習熟を支援しうるSPの養成プロフラムを開発・提案することである。本研究ではSPの自己評価の方法として、自らが参加した医療面接の映像記録を振り返ることを軸とした「リフレクション」を採用することで、SP養成プログラムにおける実施にかかる課題やその効果について検討する。本研究二年目となる平成25年度は、前年度に実施したリフレクションについての文献やフィールドワークといった先行研究の調査や、SPと医学生による模擬医療面接のビデオカメラによる映像記録の収集を土台として、実際にSP参加型実習にリフレクションを導入することによる学習効果や実施・運営する上での課題について、以下明らかにした。(1)リフレクションの学習方略としての効果をより明確にするため、医学生による自らの映像記録の振り返りがどのような学習につながっているのか、SPとの面接実習の事後レポートの記述から分析した。(2)SP参加型医療面接実習における医学生の医療面接技法の客観的な評価方法に比べ、リフレクションの主眼となる自己評価の方略については十分な標準化が進められていない。そこで社会学の会話分析を援用して模擬医療面接での医学生とSPのやり取りを詳細に分析することで、実習での自己評価(リフレクション)において重要となる評価項目について検討した。本研究の目的は、近年医療コミュニケーション教育の充実に向けて導入が進められている模擬患者(Simulated Patient; SP)について、SPの患者役としての習熟を評価・支援することができ、Advanced OSCEなど、今後必要とされるであろうより高度な医療面接実習の課題にも対応できるSPの養成プログラムを開発・提案することである。具体的には、(1)地域住民からSPを募集、学内で養成することで、SP参加型の医療面接実習の充実を図る、(2)SPの患者役としての習熟を評価するための基準や観点を明確にする、(3)SPが自ら参加した医療面接について映像データによる振り返り(リフレクション)を実施、そのSP養成手法としての有効性を検討する、以上三点を中心に研究を進める。初年度である平成24年度は、第一に、地域住民からSPを募集、医療面接実習への参加を得ると同時に、医学生とSPの模擬医療面接をビデオカメラで記録することで、SPがリフレクションを実施する上で材料となる映像データを蓄積した。第二に、映像記録のリフレクションについて、文献やフィールドワークなど先行研究の調査を行った。これと平行して、リフレクションのパイロットケースとして、SPが一部の映像データについて、KJ法などを用いた振り返りを行うことで、実施にあたっての可能性と課題について検討した。また、平成25年3月の国際フォーラム分科会では、模擬医療面接についてSPと医学生による相互行為の特質から分析した報告を行った。本研究は医療面接教育に導入が進められている模擬患者(SP)について、SPによる自己評価(リフレクション)を軸とする養成プログラムを開発・提案することを目的としている。本年度の研究成果は以下の通りである。(1)理論研究の成果としては、医学生とSPの模擬面接において、実践されながら自明のこととして注意が向けられなかった諸側面のより重層的な解明に向けて、リフレクションの思想的系譜のひとつとされるアーヴィング・ゴフマンが提唱した「ドラマトゥルギー」(dramaturgy)の微視的な分析手法を本研究に応用した。(2)昨年度から引き続き、模擬面接のビデオカメラによる映像記録について、社会学における会話分析の手法から綿密な分析を行った。医学生とSPのコミュニケーションや、SPから医学生に向けてのフィードバックの特徴を、個々の模擬面接の分析からボトムアップ式に明らかにした。本研究成果の一部を、日本医学教育学会において口頭発表した。(3)SPによるリフレクションのパイロットケースを実施した。一部SPが自らの参加した模擬面接実習の映像記録を視聴し、ロールプレイでの患者役としての役作りや、面接後のフィードバックについて自己評価を行った。これにより、SPとして習熟するのに、自らを客観視することの有効性と、SPによっては自らの映像を視聴することによる自己評価に困難が伴うなど、その課題について検討を深めることができた。最終年度である本年度は、医療面接実習にて模擬患者(以下SP)が「患者役」として習熟する方法としてのリフレクション(自己の経験に対する振り返り・内省)について、以下の研究活動を行った。まず、医学生とSPによる模擬医療面接の映像記録について、本年度は面接終了時に両者間でなされるフィードバック場面を対象として、社会学の会話分析の手法から分析を行い、その成果を日本医学教育学会において口頭発表した。この分析から、フィードバックされる評価内容だけでなく、フィードバックが活性化される場面や、医学生ーSP間あるいは学生間の相互行為の特質が明らかとなった。

また、これまで実施してきた医学生ーSP間の模擬医療面接の会話分析に、リフレクションの思想的背景のひとつであるE.ゴフマンによるドラマトゥルギー(dramaturgy)の観点を合わせることで、模擬医療面接において、SPが医学生との相互作用のなかで、どのように患者役を演じているのか、またこの相互作用の場の形成に、両者が役割を演じることがどのように機能しているのかについて明らかにした。本研究成果はシンポジウム「教育と福祉のドラマトゥルギー」での招待講演にて発表した。なお、本年度から看護学領域の実習へのSPの導入を開始した。これまでの研究成果をベースとして、SPと看護学生のベッドサイドの場面を想定したロールプレイやフィードバックについても会話分析やドラマトゥルギーの観点から分析することで、SPの患者役の習熟に向けてより多角的なリフレクションの研究を遂行できると考える。本研究は、近年医療コミュニケーション教育に導入が進められている模擬患者(SP)の養成プログラムの構築・提案に向け、SPが患者役として上達していくのを支援するための方法としてリフレクション(自己の経験に対する振り返り・内省)に注目することで実施した。医学生とSPによる模擬医療面接について、E.ゴフマンのドラマトゥルギー(舞台論)の観点や会話分析の手法から、SPの効果的なリフレクションにつながる両者の相互行為の特性を明らかにした。本年度は新たにゴフマンが提唱するドラマトゥルギーの観点から模擬面接の分析を行うなど理論研究を進めることができた。また一部SPによるリフレクションによる自己評価のパイロットケースの実施を通じて、SP養成の方略としての有効性と課題について検討することができた。そのため、本研究の現在までの達成度として、概ね順調に進展していると考える。医学教育学今後の研究の推進方策として、会話分析、ドラマトゥルギーといった理論研究を進めることで、本研究のSP養成プログラムの裏打ちを行うとともに、これまでパイロットケースとして実施したSPによるリフレクションによる自己評価の規模を拡大して実施する。これら成果をSP養成プログラムとしてまとめ、その成果を国際学会などで発表する予定である。本年度も継続して学内での模擬患者の養成を行うことと平行して、本研究の主題であるリフレクションの学習方略について、学生の映像記録の振り返りからその効果について検証し、また会話分析による医学生と模擬患者の相互行為を分析することで、リフレクション(自己評価)を行うために必要となる評価項目について検討することができた。本年度は、模擬患者(SP)養成など学内における研究活動が中心となったが、リフレクションによるSP養成プログラムの検討に向けて、医療面接セッションの映像データを十分に蓄積したこと、リフレクションのパイロットケースとして、SPによるKJ法を用いた映像分析を実施したことなど、次年度以降の研究を進める上で基盤となる研究を進められた。そのため、本研究の現在までの達成度として、おおむね順調に進展していると考える。
ヒ素化合物の曝露評価と細胞周期撹乱作用

本研究では、細胞周期撹乱に関する研究とヒ素化合物曝露評価のためのラットを用いた代謝研究を行った1.細胞周期撹乱に関する研究では以下の結果を得た。(1)ジメチルアルシン酸の分裂中期捕捉活性はチュブリンの正常な集合を阻害することおよびその結果として正常な紡錘体形成が妨げられることをin vitroでのチュブリン集合実験および抗-α-チュブリン抗体を用いた蛍光抗体法によって明らかにした。(2)ジメチルアルシン酸がチュブリンのGTPase活性を阻害することをキャピラリー電気泳動を用いて明らかにした。この結果はジメチルアルシン酸によるチュプリンの正常な集合阻害がGTPase活性阻害が一因であることを示している。(3)ジメチルアルシン酸の細胞毒性、分裂中期捕捉活性および染色体異常誘起性が生理学的に異常ではない濃度のシステイン存在下で約10倍強くなることを発見した。2.ラットを用いたヒ素の代謝研究に関しては以下の結果を得た。(1)尿中並びに糞中に排泄される未知ヒ素代謝物(M-1、M-2)に注目し、それらが生成される機構について調べた。その結果、M-1、M-2は肝臓のメチル化と異なる経路で生成されることを明らかにした。(2)DMA長期投与後の尿と糞のヒ素代謝物を比較した結果、糞中より未知ヒ素代謝物が多く検出された。新しい未知ヒ素代謝物、M-3も糞中より検出された。このことより未知ヒ素代謝物の生成には腸内細菌が関与していることが示唆された。(3)in vitroでラット盲腸内容物にはDMA変換能があることがわかった。DMA変換能のある大腸菌を分離し、その変換能を調べた結果、DMAをM-2とM-3に代謝し、TMAOをM-1に代謝することがわかった。またこの反応はシステイン要求性であることもわかった。ジメチルアルシン酸は、ヒ素化合物とそれらの代謝産物の中で最も強い細胞周期撹乱誘導物質である。この研究は、ヒ素の発癌性についての更なる理解を得るために実施した。チャイニーズハムスターV79細胞において、ジメチルアルシン酸は、細胞死と有糸分裂捕捉を有意に誘導し、これらは投与量に依存していた。これら2つの現象は密接に関係があるようだった。低い濃度(20μg/ml未満)のジメチルアルシン酸は細胞毒性を示さなかったが、有意に有糸分裂捕捉を誘導した。抗αチュブリン抗体を使った間接免疫蛍光法分析評価により、ジメチルアルシン酸が分裂中期細胞において、いろいろな異常紡錘体の形成を誘発することを明らかにした。紡錘体極の偏在は主に50μg/mlで観察され、紡錘体極距離が対照細胞と比較して短くなるようだった。濁度分析評価によると、GTP存在下では、ジメチルアルシン酸は28.4μg/ml未満で有意にチュブリン重合を抑制する一方で、GTPの添加なしでは、GTP作用を模倣した。さらに、ジメチルアルシン酸はチュブリンからのGDP放出(すなわちGTPase活性)をアロステリックに阻害した。ジメチルアルシン酸のチュブリン-ダイナミクス及び微小管-ダイナミクスにおける影響は、チュブリン-GTPase活性への影響と密接な関連があるかもしれない。我々の発見は、ジメチルアルシン酸がチュブリンを目標物として、分裂中期細胞において微小管ダイナミクスを混乱させた結果、異常紡錘体形成と有糸分裂捕捉が生じることを示している。

したがって、ヒ素発癌性のメカニズムを理解するためには、今回のような低い濃度においてのジメチルアルシン酸の影響に、焦点を合わせることが重要である。有機ヒ素化合物ジメチルアルシン酸(DMA)が細胞分裂阻害を誘導することはよく知られている。今回阻害の機構を調べる目的で、V79細胞を用い、紡錘体形成に及ぼす影響を蛍光抗体法で、およびtublinの集合に対するDMAの影響を濁度法で調べた。蛍光抗体法実験ではDMA濃度の増加に伴い、細胞増殖が阻害され、分裂指数が上昇した。また異常な紡錘体(低濃度では多極、高濃度では紡錘体の形をなさない)が多く観察された。一方精製tubinを用いた集合実験ではDMAは濃度によりtublin重合を阻害する場合と、異常なpolymerizationを誘導する場合があることが示唆された(以上の結果はApplied Organometallic Chemistryにacceptされた)。キャピラリー電気泳動を用いてtublinのGTPase活性を測定する方法を開発し、DMAの影響を調べた。その結果DMAはGTPase活性をある程度(約50%)阻害することが明らかになった。これらの結果はDMAが細胞に与える影響の表現型は濃度によって多彩になることを示していると考えられる(以上の結果はTohoku J.Exp.Med.より刊行された)。ほ乳動物におけるヒ素の代謝を明らかにする目的で今年度はラットを用いて有機ヒ素化合物アルセノベタイン(AsBe)の代謝実験を行った。AsBeを経口投与(20mg/kg)し、経時的に強制排尿させ、尿中のヒ素化合物をIC-ICP-MSで測定した。大部分のAsBeはそのまま48時間以内に排泄され、排泄のピークは2時間以内であった。ごく少量がトリメチルアルシンオキサイド、DMA、モノメチルアルソン酸、テトラメチルアルソニウムイオン、未同定ヒ素化合物に代謝された(以上の結果はApplied Organometallic Chemistryにacceptされた)。我々はこれまでにラットにおいて発癌報告のあるジメチルアルシン酸(DMA)を長期間ラットに投与し、その尿中代謝物を調べ、長期投与によりDMAと未知のヒ素代謝物(M-1、M-2)の排泄量が増加し、トリメチルアルシンオキサイド(TMAO)の排泄量が減少することを明らかにした。今年度は長期投与において排泄量の増加する未知ヒ素代謝物に焦点をあて、この代謝物が一般的なヒ素の解毒代謝経路であるメチル化の過程で生じた代謝物であるかどうかを調べた。メチル化にはグルタチオン(GSH)が必要であるが、このGSHを涸渇させたラットと対照群ラットにDMAを1回経口および腹腔内投与し、その尿中ヒ素代謝物を比較した。経口投与では、GSHを涸渇させたラットでM-1、M-2の尿中排泄量が増加した。一方、メチル化代謝物であるTMAO排泄量は減少した。このことは未知ヒ素代謝物が肝臓のGSHが関与するメチル化とは異なる代謝経路で生成されることを示唆している。また、M-1,M-2は経口投与の方が腹腔内投与より多く排泄された。DMA長期投与後の尿と糞の代謝物を比較すると、M-1,M-2はラット糞中のDMAの主要代謝産物であること、また、糞中には新たに未知ヒ素代謝物M-3が存在し、DMAの主要代謝産物であることが明らかになった。これらのことはM-1,M-2の生成に腸内細菌が関与していることを示唆している。DMA長期投与後のラット盲腸よりDMA変換能のある菌を分離し、in vitroでヒ素化合物の変換能を調べた。
GPIアンカー型タンパク質合成酵素は、 核の配置も制御する

GPIとは細胞膜表面にタンパク質を繋ぎとめるための糖脂質である。ショウジョウバエの視神経においてGPIアンカー蛋白質の合成にかかわる酵素をノックアウトしたところ、驚くことに視神経の核の配置が異常になることを発見した。本研究では、GPIアンカー蛋白質の合成にかかわる酵素がどのように核の配置を制御しているのかを明らかにする。そのために、1この酵素の新規核膜局在シグナルの同定すること、2この酵素の活性に依存して核の位置を制御しているのかを明らかにすること、3質量分析計を用いた解析によって核の位置を制御に関与するタンパク質の同定することを予定している。
肺における細胞特異的エピジェネティクスへの挑戦

炎症性サイトカインの調節、DNA修復、増殖といった様々な細胞機能の変化は、いわゆるエピジェネティクスと呼ばれるDNAの翻訳後修飾によりもたらされている。肺におけるmiRNAに関する既存の報告はごく限られている。よって、本研究をこれらのLCMを用いたジェネティクス研究成果のエピジェネティクスへの発展的展開として位置づける。本年度は、喫煙暴露後とコントロールマウスとの間で細気管支上皮におけるmiRNAをマイクロアレイ上で網羅的にスクリーニングすることを目的とした。C57BL/6マウスに喫煙暴露モデルを作成する。laser capture microdissection(LCM)法を用いて顕微鏡下に細気管支上皮細胞を選択的に採取した。長さ200塩基以下のRNAを濃縮したsmall RNAの画分として回収できるように開発されたmirVana?miRNA Isolatiom Kit(Ambion社)を用いた。miRNAはendonucleaseによるプロセッシングの結果保存された部分を有している。マウスの既知miRNAの数が比較的少ないことにより、すべてのmiRNAを理想的にアレイというプラットフォーム上で拾い上げることができ、既存のバイオインフォーマティクスのデータベースの中に取り込んで解析を行った。よって、本研究をこれらのLCHを用いたジェネティクス研究成果のエピジェネティクスへの発展的展開として位置づける。H21年度は、喫煙曝露後とコントロールマウスとの間で細気管支上皮におけるmiRNAをマイクロアレイ上で網羅的にスクリーニングした。長さ200塩基以下のRNAを濃縮したsmall RNAの画分として回収できるように開発されたmirVana?miRNA Isolation Kit(Ambion社)を用い、既存のバイオインフォーマティクスのデータベースの中に取り込んで解析を行った。H22年度には得られたアレイの結果確認のためのmiRNA発現解析を定量的RT-PCRを用いて行った。一方、動物実験においては、長期喫煙曝露モデルに加え、老齢マウスに喫煙曝露を行い、加齢が及ぼすmRNAプロファイルへの変化を同時に検討した。また、長期喫煙と加齢により変化するmiRNA群の中を絞り込み、ヒト喫煙者、COPD患者でも同様の変化があることを確認した。さらに禁煙後にも変化が回復しないmiRNAのうち4種に注目し、培養細胞を用いたin vitroでの機能的解析を行った。特定のmiRNAクラスターを修飾している可能性が示唆され、細胞生存、増殖に関与することが明らかとなった。一連の網羅的解析と機能解析の結果を合わせ論文執筆を完了し投稿準備中である。
ＧＨ９７糖質加水分解酵素に発見した多様な基質認識の解明と触媒機構の変換

本研究の目的は,基質認識と触媒機構が多様な糖質加水分解酵素ファミリー97 (GH97)がどのようにして2つの触媒機構を有する酵素群へと分子進化したのか明らかにすることである.申請者は腸内細菌がコードする10個のGH97酵素の性質を比較することにより,進化の軌跡を紐解くことを試みている.本年度は,立体構造解析と変異酵素の解析により,GH97パラログ間でどのように変異が蓄積したか調べる.本研究の目的は,基質認識と触媒機構が多様な糖質加水分解酵素ファミリー97 (GH97)がどのようにして2つの触媒機構を有する酵素群へと分子進化したのか明らかにすることである.申請者は腸内細菌がコードする10個のGH97酵素の性質を比較することにより,進化の軌跡を紐解くことを試みている.本年度は,立体構造解析と変異酵素の解析により,GH97パラログ間でどのように変異が蓄積したか調べる.
胃癌生検組織のVEGF-C,FLT-4発現による術前リンパ節転移予測に関する研究

一般に腫瘍組織には多くの微小血管、リンパ管が存在し、腫瘍の発育、増殖、転移において必要不可欠な因子とされている。一方、癌細胞が血管、リンパ管へと浸潤し周辺のリンパ節、遠隔臓器への転移が癌の進行度を示す指標となる中で、脈管侵襲という過程では血管新生のみならず、リンパ管増生の関与が重要視されている。そこで血管新生のみならずリンパ管新生にも関与するといわれているVEGF(vascular endothelial growth factor)familyに着目し、胃癌組織におけるVEGFとその受容体であるFlk-1(fetal liver kinase-1)とFlt-4(fms-like tyrosine kinase-4)の発現を免疫組織学的に検索して、リンパ行性転移との関連性を検討した。当教室にて治癒切除された、深達度T2(mp,ss)の胃癌患者54例を対象とした。これら症例の切除検体をABC法にて免疫組織染色を行い、VEGF陽性癌細胞及び間質部分における第VIII因子陽性血管数、Flk-1、Flt-4陽性脈管数を計測し、その平均値と腫瘍の進展度、予後とを比較検討した。その結果、VEGF陽性癌細胞密度とFlk-1、Flt-4陽性脈管密度とは正の相関関係が認められた。またVEGF陽性癌細胞密度及びFlk-1、Flt-4陽性脈管密度は、ly、v、n因子と比較すると、各因子の陽性症例において、陰性症例に比べて明らかに発現が多く認められた(p<0.01)。なお各因子と予後とを比較検討したが、明らかな有意差は認められなかった。したがって胃癌組織において、これらリンパ行性転移に関与する血管新生因子及びその受容体の発現を検討することは、今後の臨床におけるリンパ節郭清の適応や補助化学療法の選択を行う上で有用であることが示唆された。
非線形動的破壊力学における経路独立積分の研究

本研究者らがまえに導いた経路独立【T^*】積分は静的,動的を問わず、また材料構成式によらず成立するため種々の破壊現象を記述する統一的パラメータとなりうるものである。このためにはき裂先端近傍に存在する破壊進行域(プロセスゾーン)との関係を明らかにしておく必要がある。高速進展中のき裂に対して、理論解析と有限要素法シミュレーションにより、【T^*】積分のプロセスゾーン形状独立法を明らかにした。弾性の場合、無限小プロセスゾーンに対して、【T^*】積分(弾性の場合エネルギ解放率の物理的意味をもつJ′積分と等価)のみがプロセスゾーンの形状によらず一定値をとることを示した。さらに、エネルギ解放率と等価とならない他の積分の場合、形状に積分値が依存することを示した。また弾塑性の場合、有限のプロセスゾーンに対して、【T^*】積分が一定値をとることを示した。さらに弾塑性高速き裂伝播実験のシミュレーションにより、【T^*】積分がプロセスゾーンへのエネルギ流入率と密接な関係があることを示した。高速き裂伝播の有限要素法シミュレーション手法として、弾性の場合、簡易化した移動要素法と経路独立をJ′積分を組み合せた方法が精度,経済的に優れていることを示した。しかし非線形問題には移動要素法は適用困難であることが分った。これに対し、節点力除荷法(固定要素法)では、線形除荷法が弾性及び弾塑性の場合も最良の【T^*】積分値を与えることを示した。また衝撃応力波を受けるき裂に対して、【T^*】積分の挙動を明らかにした。ステップ状応力波を受ける場合、弾性,弾粘塑性および弾塑性のいずれの場合も【T^*】積分が直線的時間変化をすることを示した。またその傾きは材料の粘性流動パラメータが大きくなるほど小さくなることを明らかにした。さらに動的CT試験片により、【T^*】積分が荷重一切欠開口変位曲線下の面積より実験的に測定できることを明らかにした。
重金属特異反応生物の検索・育成と育成生物の環境適合性

対象とする生物種によって微生物、植物、ヒト・動物の3グループで相互に連絡し合いながら検討を進めた。まず微生物グループでは、家庭生活から排出される重金属のプールとなる下水汚泥中の重金属濃度と汚泥の滞留時間(SRT)の関係を検討したところ、SRTが10日程度の時汚泥中亜鉛濃度が極大になった。また汚泥から分離されたSerratia marce scelのプラスミドを導入したE.coliが一定濃度以上の亜鉛を排出する機構を有することを認めた。さらに汚泥から分離された銀耐性菌を同定したところEnterbacter cloacaeであった。植物グループでは、水稲を用いて銅を蓄積する品種と比較的蓄積しにくい品種を選び銅の挙動について検討した結果、子実への銅蓄積は師管転流に支配されていることが認められた。ダイズでも同様な実験を行ったところ、銅の子実への蓄積と耐性とは関係が少ないことが示された。また免疫抗体を用いたRIAにより検討した結果、ダイズの根がメタロチオネイン誘導生成すること、水稲の根は誘導しないことが認められた。一方各種植物の根で、とり込まれたカドミウムの量に応じてSH化合物が誘導されるが、カドミウムのレベルを揃えて比較しても、植物の種類によって誘導量には差のあることが認められた。SH化合物誘導量の大きい植物は一般に、カドミウムによる急性障害が軽微であった。ヒト・動物グループでは、経気道吸収によってとり込まれたカドミウムが肺中で水溶性のイオンとなり、しかもメタロチオネインの生成速度が肺組織中では遅く、このことが経気道吸収の毒性の強さと関連するものと推定された。また汚染農地復元工事に伴う、カドミウムとり込量の変化と腎尿細管障害の程度について検討したところ、復元工事前にカドミウムレベルが低かった人は完了後カドミウムレベルがさらに低下した。この間に腎尿細管障害の進んだ例と回復した例がみられた。
解析関手と理論計算機科学

ラムダ計算の不動点演算子と,解析や数え上げ組み合わせ論に現れるLagroge-Goodの公式との,関連を調べた.この公式は,形式的幕級数の逆関数を計算するときや,木構造の数え上げの問題などに用いられる式で,ある種の不動点を計算するものである.また,ラムダ計算の不動点演算子は,再帰的呼び出しをもつ関数プログラムをラムダ計算の中で表現するのに用いられる.本年の研究では,ラムダ計算のモデル論を用いて,Lagrange-Goodの公式の別証を与えることを行った.既存の証明としては,留数を用いたものや,数え上げ組み合わせ論を用いたものが知られているが,今回の結果は,まったく異なったアプローチによっていて,理論計算機科学の中で得られた結果を用いている.特に,最近知られるようになった,ラムダ計算の不動点演算子と,トレースとの関係を有効に用いている.この研究の意義は,理論計算機科学と,解析学や数え上げ組み合わせ論というまったく異なる分野に現れる不動点が密接に結びついていることを示した点にあるといえよう.これらを結びつけるのに用いた道具が解析関手である.この結果は,1998年8月にチェコ共和国のBrnoで開かれた国際会議Fixpointsin Computer Scienceで発表された.また,1999年1月に京都大学でひらかれた短期共同研究「二階算術の諸体系の研究」で,詳細な解説を行った.前年の成果とあわせて書かれた論文が,Theoretical Computer Science誌に投稿中である.木の埋め込みに関する整列半順序の理論はKruskalの定理として,組合せ論でひろく研究されている.また,この定理から得られるrecursive path orderingは項書換え系の理論のなかで停止性を証明するもっとも強力な手法としてひろく用いられている.これらに関し,その有用性から,いままで各種の順序が提案されて個別に研究されてきた.当研究では,Joyalによる解析関手の理論を用いることで,これらの順序が一つの枠組のなかでユニフォームに議論できることを示した.この結果は1997年12月,ネパールのカトマンドゥで開かれたASIAN'97国際会議で発表された.Girardは解析関手の特別の場合である正規関手を用いて一階のλ計算のモデルを与えた.これを高階のλ計算であるシステムFに拡張できるかどうかがオープンな問題として提起されている.当研究では,解析関手を更に拡張したgroupoid上のwreath積を用いて,システムFのモデルを作ることに成功した.この結果は1997年10月,九州大学で開かれた研究集会「記号論理学と情報科学」で発表された.ラムダ計算の不動点演算子と,解析や数え上げ組み合わせ論に現れるLagroge-Goodの公式との,関連を調べた.この公式は,形式的幕級数の逆関数を計算するときや,木構造の数え上げの問題などに用いられる式で,ある種の不動点を計算するものである.また,ラムダ計算の不動点演算子は,再帰的呼び出しをもつ関数プログラムをラムダ計算の中で表現するのに用いられる.本年の研究では,ラムダ計算のモデル論を用いて,Lagrange-Goodの公式の別証を与えることを行った.既存の証明としては,留数を用いたものや,数え上げ組み合わせ論を用いたものが知られているが,今回の結果は,まったく異なったアプローチによっていて,理論計算機科学の中で得られた結果を用いている.特に,最近知られるようになった,ラムダ計算の不動点演算子と,トレースとの関係を有効に用いている.この研究の意義は,理論計算機科学と,解析学や数え上げ組み合わせ論というまったく異なる分野に現れる不動点が密接に結びついていることを示した点にあるといえよう.これらを結びつけるのに用いた道具が解析関手である.この結果は,1998年8月にチェコ共和国のBrnoで開かれた国際会議Fixpointsin Computer Scienceで発表された.また,1999年1月に京都大学でひらかれた短期共同研究「二階算術の諸体系の研究」で,詳細な解説を行った.前年の成果とあわせて書かれた論文が,Theoretical Computer Science誌に投稿中である.
隕石中の希ガスの主要成分の起源とその宇宙地球化学的示唆

本研究は隕石中の希ガスの担体Qを希ガス分析、ラマン分光、電子顕微鏡観察などを用いて同定することであった。ラマン分光は、当初有効な手段と思われたがさまざまな問題点があることもわかった。本研究からQは独立した単一の成分ではなく、単に化学処理の際に結合が破れて脱ガスされるものではないかという結論に至ったが、Qは大変微小な物質でいつも他の成分に覆われているということも否定できない。また、隕石中で最高のQ濃縮成分を分離することにも成功した。希ガスは、化学的に不活性であり、揮発性が高いことから、惑星の起源や進化といった問題の解明の良きトレ-サ-として、大きく貢献してきた。しかし、希ガスは隕石の中に一様に分布しているのではなく、Qという炭素物質の中に偏在している。この隕石中の希ガスの担体Qは、どのような化学結晶形態の炭素物質であるのか、またその希ガス取り込み機構などもよくわかっていない。本研究では、室内実験やさまざまな隕石の物理化学的処理、また希ガスやラマン分光測定などから、Qとは何かを解明する。また、その解明を通して、太陽系初期で起こったさまざまな事象に対しての情報を得ようとするものである。今年度は、以下のような研究を行った。1.ラマン電子顕微鏡とエネルギー分散型X線分析装置のついた電子顕微鏡を購入したので、その立ち上げを行った。電子顕微鏡による化学成分の分析については、手軽に定性的な分析が行えるものの、定量性についてさまざまな問題もあることがわかった。今後は、標準試料の作成なども含めこの解決を目指す。2.化学処理ではなく純粋に物理的な方法で希ガスの濃縮成分を分離する技法は、我々が炭素質阻石であるアレンデについて世界で初めて見つけたものである。その後、同じ技法を普通コンドライトに適用して実験を行なうと、同様な物質は得られるものの、希ガスは濃縮していない事を報告していた。そこで、アレンデと同じ炭素質陽石であるCM2のマーチソン陽石とCV3であるNWA2086陽石について、この物理的手法を適用した。両方の陽石で、同様の物質(フローティングフラクション)は得られたが、希ガス測定の結果では、マーチソン陽石には希ガスが濃縮していないことがわかった。NMA869については、希ガスが濃縮していたが、その濃縮度はアレンデほどではなかった。ラマンスペクトルで炭素物質の形態を調べたが、グラファイトの結晶度などが陽石によってかなり異なることがわかった。3.タイプ4の陽石は、HL成分がなく、Qだけの成分が残っていることが期待されているので、普通コンドライトのHamlet(LL4),Saratov(L4),NWA869(L4-6)について、酸処理を行い、残渣を用意した。これについて現在希ガスの元素存在度と同位体比を測定している。これらについてもラマンスペクトルで炭素の状態を調べる予定である。4.デュポンの衝撃合成ダイヤモンドについて、ラマンスペクトルでサイズ効果などを調べた。これについては論文を準備中である。今年度は以下のような研究をおこなった。(1) SaintAubin鉄隕石中のさまざまな包有物(クロマイト、トロイライト、シュラーバーサイトなど)について、希ガスの元素存在度と同位体比の詳細測定を行ったが、それについて論文を投稿したのが受理された。始源的成分はほとんどなく、Q成分もみられなかったが、シュライバーサイトの中に、HLXe成分が残っている可能性を指摘した。(2)アレンデ隕石について、これまでの化学的に分離した試料を新たに準備するとともに、我々の開発した物理的手段により作成したQに富む試料について、希ガス測定とラマン分光測定を行った。希ガスデータとそれらラマン分光データとの比較から、Qについての炭素物質としてのラマン分光学的特性を決定した。その結果、Qは、グラファイト構造をしていること、またその結晶サイズなどについて情報を得た。これらの結果について、論文を作成して投稿準備を進めている。(3)普通コンドライトのHamlet (LL4),Saratov (L4),NWA869 (L4-6)について、酸処理を行い、化学残渣を用意し、希ガスの元素存在度と同位体比を測定していたのが終了した。これらについて、論文を準備中である。(4)アルゴンの測定法に関して、いくつかの試みを行い、すべての同位体に同じコレクターを使った方が精度が上がることがわかった。これについて論文を投稿して受理された。(5)年代測定における同位体測定と年代についての誤差に関して、ある種のパラドックスがあることを見つけ、論文にした。(1)アレンデ隕石について、物理的手設で分離したQを含む試料について、ラマン分光測定を行ったが,バンド位置や半値幅などさまざまなラマン分光のパラメーター値が測定の際のレーザーの励起エネルギーに関係することがわかった。

そこで低エネルギーでの再測定を行ったが、その結果も含めて改訂した投稿論文が受理された。これらのエネルギー依存性などについて、別試料で統一的なデータを集め、現在投稿論文を準備中である。また、化学処理したQを含む残滴についても、希ガス分析、ラマン分光、電顕観察のデータが出そろったので、投稿論文を準備している。(2)普通コンドライトのサラトフ隕石(L4)についても、希ガス、ラマン分光測定が終了し、論文を投稿した。レビューが終わり、現在改訂中である。(3)普通コンドライトのハムレット(LL4)の化学残渣については、希ガスの元素存在度と同位体比の測定を行ったが、プリソーラーグラファイトのもつNe-Eの存在が認められたので、現在それを確認中である。(4)C1コンドライトであるオルゲイユ隕石について、ピリジンで処理すると低温成分のQがなくなるとの報告をフランスのグループが行っているが、ドイツのグループは他の隕石ではそのようなことがなかったと報告している。これについて、オルゲイユ隕石に同様の処理を行い、追試を行った。その結果、希ガス含有量がピリジン処理によって、たしかに元素存在度が減少することを確認した。(5)ラマン分光におけるグラファイトのDバンドについては、その解釈についてよくわからないところがあったが、炭素12と13の単一同位体のグラファイトについて、ラマン測定を行い、その解釈に一つの見解をもたらした。これについては論文を投稿中である。今年度は以下のような研究をおこなった。(1)アレンデ隕石について、化学処理を行った酸残滴試料についてラマン分光測定を行ったが,さまざまなラマン分光のパラメーター値が測定の際のレーザーの励起エネルギーに関係することがわかった。その結果をまとめて論文を投稿した。また、この化学処理したQを含む酸残滴について、さらに酸化処理をおこない、希ガス分析、ラマン分光、電顕観察を行っていたが、こちらも論文を投稿した。しかし、採択されずに戻って来たので、再度書き直しを行っている。(2)普通コンドライトのサラトフ隕石(L4)については、希ガス、ラマン分光測定が終了し、論文を投稿していたが、レビューが終わり、何回かの改訂の後、最終的に受理された。この隕石については、さらに酸化処理をするとともに、希ガス濃度、ラマン分光測定などを行った。(3) C1コンドライトであるオルゲイユ隕石についてのピリジン処理に関して、フランスのグループとドイツのグループが異なった結果を報告している。これについて、オルゲイユ隕石にフランスグループと同様の実験を行い、追試を行った。また、アレンデ隕石について同様の処理を行い、アレンデ隕石ではピリジン処理の影響がないことを確認した。これらの結果についても論文を投稿した。現在最初のレビューが修了し、改訂を要求されている段階である。(4)ラマン分光におけるグラファイトのDバンドについては、その解釈についてよくわからないところがあったが、炭素12と13の単一同位体のグラファイトについてラマン測定を行った。これについては論文を投稿中であったが、受理されなかった。現在、書き直し中である。
非侵襲的組織成分診断の為のVirtual CT生検技術の確立

非アルコール性脂肪肝炎(NASH)は肝硬変に進行する可能性を有し、肝細胞癌発生のリスクが高くなる。特に経過中に起こる肝の線維化の程度が肝細胞癌の発生リスクに関係することが知られている為、脂肪沈着や肝の線維化の早期診断や治療効果の判定は重要である。脂肪沈着や線維化の程度を評価できる画像診断法には、超音波(超音波エラストグラフィーを含む)やMRI(MRエラストグラフィーを含む)などが報告されているが、未だ精度や検査法の煩雑性などの問題があり、確定診断出来る画像診断法として確立していない。その為、侵襲的な肝生検が必須であるが、適応に制限がある。近年、臨床応用が可能となったDual Energy CT(DECT)は、異なるエネルギーのX線データを用いて、そのX吸収値の変化から特定の物質を分別できる可能性がある。本研究の目的は、肝硬変、脂肪肝、NASHなどの病変に現れる特定の物質や投与薬剤の病変内への到達量を定量測定できるDECTによる複合物質分別処理技術(MMD: Multi Material Decomposition)を開発し、肝細胞癌リスクと関係する肝の脂肪沈着、線維化を定量的に診断できる非侵襲的早期肝診断システム(仮想CT肝生検)を確立することである。脂肪に関してはMMDによる脂肪画像から直接定量する技術を開発した。線維化に関しては、線維化があるとヨード系造影剤が肝臓の間質に入り込み洗い出しが遅れるという現象を、MMDを用いたヨード画像を用いて評価することによって間接所見ではあるが定量評価する方法を開発した。MMDを用いて腫瘍内金属を測定することによて、シスプラチンなどの金属を含む抗がん剤の腫瘍到達量を推測できる可能性を示唆した。特に肝の線維化の程度が肝細胞癌の発生リスクに関係することが知られている為、肝の脂肪沈着や線維化の早期診断や治療効果の判定は重要である。NASHを確定診断できる画像診断法は確立されておらず、肝生検が必須であるが、侵襲的な為、適応に制限がある。肝臓の線維化に関しては、線維化が進むと造影CTで用いるヨードが肝臓内の間質に入り込み、肝臓からの洗いだしが遅れることが予想され、肝臓内のヨードの定量は肝臓の線維化を間接的に評価することができると期待される。これにより、体内の脂肪やヨードの濃度をMMDで計測できる可能を示すことができ、NASHに伴う肝の脂肪沈着や線維化を生検することなく定量的に診断できる非侵襲的早期肝診断システム(仮想CT肝生検)の可能性を示した。Dual energy CT撮像から得られたデータから組織の成分を定量する技術である複合物質分別処理技術(MMD: Multi Material Decomposition)を開発し、脂肪やヨードの定量が可能かファントムを用いて検討し、高い精度を実証した。更にMMDソフトウェアの臨床的有用性を検証するため、脂肪肝を疑われた33例の患者を対象に、MMDソフトウェア、肝脂肪評価の標準的手法であるMRスペクトロスコピー、肝組織の針生検によって評価した脂肪量を比較した。臨床診断で脂肪肝とされる5%以上の肝脂肪を検出する能力について、ROC曲線下面積はMMDにおいて0.88 (95%信頼区間: 0.74, 0.98)であり、MRスペクトロスコピー(0.89 [95%信頼区間: 0.724, 1])に匹敵する精度であった。従来のCTによる脂肪量の推定は造影CTでは難しいが、MMDソフトウェアには造影後のCTからヨード成分を差分して(仮想単純CT)脂肪を定量する手順が組まれており、仮想単純CTによる代替性が明らかになれば、真の単純CTを省略することで、患者のX線被ばくの減量が期待できる。その精度を臨床例で検証したところ、仮想単純CTと真の単純CTとの測定値の誤差1%以下(最小可検誤差)と高い一致性を確認できた。これらの成果は学術論文にまとめ、それぞれ海外雑誌に投稿中である。脂肪沈着や線維化の程度を評価できる画像診断

法には、超音波(超音波エラストグラフィーを含む)やMRI(MRエラストグラフィーを含む)などが報告されているが、未だ精度や検査法の煩雑性などの問題があり、確定診断出来る画像診断法として確立していない。その為、侵襲的な肝生検が必須であるが、適応に制限がある。近年、臨床応用が可能となったDual Energy CT(DECT)は、異なるエネルギーのX線データを用いて、そのX吸収値の変化から特定の物質を分別できる可能性がある。本研究の目的は、脂肪肝、NASHに現れる特定の物質を定量測定できるDECTによる複合物質分別処理技術(MMD: Multi Material Decomposition)を開発し、肝細胞癌リスクと関係する肝の脂肪沈着、線維化を定量的に診断できる非侵襲的早期肝診断システム(仮想CT肝生検)を確立することである。脂肪に関してはMMDによる脂肪画像から直接定量出来る可能性が高い。線維化に関しては、線維化があるとヨード系造影剤が肝臓の間質に入り込み洗い出しが遅れるという現象を、MMDを用いたヨード画像を用いて評価することによって間接所見ではあるが定量評価出来ると考えている。異なるエネルギーを持つX線データを用いるDual Energy CT(DECT)撮影から特定の物質を分別できる新しい複合物質分別処理技術(MMD: Multi Material Decomposition)を開発し、それによる脂肪やヨードの定量が可能であることをファントムを用いて実証し、報告した。脂肪肝を疑われた患者を対象に、MMD、MRスペクトロスコピーで計測した脂肪量と、肝生検によって評価した脂肪量を比較して、MMDはMRスペクトロスコピーに匹敵することを明らかにし、報告した。肝の線維化に関しては、線維化が進むと造影CTで用いるヨードが肝臓内の間質に入り込み、肝臓からの洗いだしが遅れることを利用し、MMDを用いたヨード画像から肝臓の経時的なヨード貯留を定量的に求め、線維化の程度との相関を明らかにした。MMD、MRエラストグラフィーで計測した肝線維化程度と、肝生検によって評価した線維化を比較して、MMDの肝線維化評価の可能性を明らかにできた。非アルコール性脂肪肝炎(NASH)は肝硬変に進行する可能性を有し、肝細胞癌発生のリスクが高くなる。特に経過中に起こる肝の線維化の程度が肝細胞癌の発生リスクに関係することが知られている為、脂肪沈着や肝の線維化の早期診断や治療効果の判定は重要である。脂肪沈着や線維化の程度を評価できる画像診断法には、超音波(超音波エラストグラフィーを含む)やMRI(MRエラストグラフィーを含む)などが報告されているが、未だ精度や検査法の煩雑性などの問題があり、確定診断出来る画像診断法として確立していない。本研究の目的は、病変に現れる特定の物質や投与薬剤の病変内への到達量を定量測定できるDECTによる複合物質分別処理技術(MMD: Multi Material Decomposition)を開発し、肝細胞癌リスクと関係する肝の脂肪沈着、線維化を定量的に診断できる非侵襲的早期肝診断システム(仮想CT肝生検)や投与した抗癌剤などの薬剤が腫瘍内にどの程度到達している可を非侵襲的に計測するシステムを確立することである。
非均質並列プロセッサ用コンパイラの最適化方式に関する研究

半導体製造技術の進歩や命令レベルの並列処理の導入によりマイクロプロセッサの処理能力が飛躍的に向上している今日、相対的にプロセッサ間のデータ転送によるオーバヘッドが無視できない状況になっている。そこで、より実システムに即した並列化コンパイラの研究を進めるためには、プロセッサ間の通信時間を考慮に入れたスケジューリング方式を開発しなければならない。しかし、スケジューリングにより、並列に計算した中間結果を入れる余分なレジスタが必要となり、すべての必要な値をレジスタに置いておくことができなくなることが多くなる。必要なデータがレジスタに保持するとプロセッサ間の通信時間を減らせる。そのため、本研究では、通信時間を考慮した場合の、レジスタ再利用とスケジューリングの手法について追求する。本研究では、第一歩として、まず、並列プロセッサにおける通信時間を考慮したスケジューリング手法を提案した。本手法は、多くの既存のアルゴリズムが採っている貧欲な戦略とは異なり、不必要な通信遅延を減らすために、先読みを行なって重要なプロセッサ資源を保存しておく。実験を行なった結果として、この考えが効果的であることが示された。また、スケジューリングとレジスタ再利用を同時に考慮するための手段としてプログラム実行時における命令の実行タイミングの解析手法を提案した。これによって、レジスタ不足時におけるスピルコードの最適な挿入タイミングの計算が可能となり、スピルコード挿入時におけるプログラムの実行遅延の最小化が可能となる。これらの成果は、電子情報通信学会論文誌、ACMの国際会議SAC'97、並列処理シンポジウムJSPP'97、情報処理学会の研究会SW oPP'96などに5件の論文として採録されました。時間の関係もあり、本研究では、ハードウェア資源の利用によるレジスタ割り当てとスケジューリングに関する総合的な検討まで行なうに到らなかった。この点については、今後、これまでの研究結果を踏まえて並列化コンパイラとアーキテクチャとの両面から詳細な検討を行なう予定である。