hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ｔ（８；２１）ＡＭＬ発症におけるＡＭＬ１－ＥＴＯタンパク質の機能解析

昨年度までに、ヒト血球系培養細胞株等を用いた実験により、AML1とAEBPとの結合活性および相互作用について検討を行った。今年度は、血液系ガン患者特異的に検出される変異型AML1に着目した。変異型AML1とAEBPとの異常な相互作用により、疾患が誘導される可能性が考えられるためである。ヒトのMDS(骨髄異形成症候群)、慢性骨髄性白血病(CML)、あるいはAML患者において報告されている7種類の変異型AML1について発現ベクターを作成し、まず、AEBPとの結合活性について、免疫沈降法およびウエスタンブロッティングにより、野生型AML1との比較を行った。興味深いことに結合活性には顕著な差が見られた。次に、AEBPによる変異型AML1の転写活性への影響をレポーターアッセイにより検討したが、これらの変異体は転写活性を有さず、この実験系では結果が得られなかった。更に、siRNAを用いた実験により、AEBPによる変異型AML1タンパク質の安定性の制御は野生型に比べて弱いことが示された。現在、本研究について論文を準備中である。ヒト血球系培養細胞株を用いて、AML1-ETOとその新規結合タンパク質AEBPとの関連について検討したところ、内在性タンパク質の発現量や活性、細胞の薬剤感受性などに興味深い相互作用が見られ、再現性も確認できたため。28年度が最終年度であるため、記入しない。急性骨髄性白血病においてAML1の様々な変異体が報告されていることから、ヒト血球系培養細胞株等を用いて、AML1の変異体発現下でのAEBPの発現量や活性への影響を検討する。初年度は、研究課題に関する最近の知見について情報収集を行い、研究の方向性を決定した。ヒトの血球系培養細胞株等を用いてAML1-ETOとその新規結合分子AEBPの活性や結合に関する生化学的な実験等を行い、DNA代謝や遺伝子の転写制御に関する興味深い結果を得ることが出来た。ヒトの血球系培養細胞株等を用いた生化学的な実験においてAML1-ETOとAEBPとの分子間結合が見られたことから、AML1-ETOによる遺伝子の転写制御、あるいはAEBPによるDNA代謝について相互作用が示唆されるため、過剰発現や発現抑制、変異体の導入などを行って検討する。また、発現アレイ解析のリストを基にRT-PCR法による確認とパスウェイ解析等を行う予定である。
健康の内生性を考慮した高齢者の受診行動・退職行動のセミパラメトリック分析

健康の内生性を考慮した高齢者の受診行動・退職行動をセミパラメトリックに分析するための、統計モデルの開発を行った。医療需要関数におけるカウントデータ分析での誤差項をセミパラメトリック化したところ、正規分布を拡張した誤差項を有する推定方法が優越した。受診日数が単一のものと、受診の有無と一度受診した後の日数が異なるものから有限混合分布モデルに拡張したところ、従来のモデルよりも、劣っていないことが確認された。研究2年目は、2値内生変数を含むセミパラメトリックな生存期間分析と、カウントデータモデルを用いて、高齢者の退職行動・受診行動に健康水準が及ぼす影響の予備的な検証を行った。研究を実施する中で、分析で用いる統計モデルが不十分であることがわかり、その開発も並行して行った。分析内容は以下の通りである。医療需要で用いられるカウントデータモデルでは、受診日数が単一の分布に従うと仮定するものと、受診の有無と一度受診した後の日数が異なる分布に従うと仮定するものの2種類が存在する。前者はさらに、少頻度と多頻度の患者を事後的に識別する有限混合分布モデルが存在するが、後者についてこの方法を採用したものは、増原の先行研究以外には存在しなかった。そこで、前者と後者を取り入れて有限混合分布モデルに拡張した方法と、後者に有現混合分布モデルを採用し、かつ先行研究では解析されなかった識別生の問題を回避した方法を開発した。先行研究と同様にNational Medical Expenditure Surveyを用いて比較検討したところ、新規に開発した推定方法は従来の有限混合分布モデルよりも、統計的に劣っていないことが確認された。提案したモデルの係数の推定量は大きく異なり、経済学的な解釈をする際に留意すべきことも確認された。この分析結果は、学術論文「Hurdle and non-hurdle specifications of finite mixture countdatamodels for medical care demand」として公表した。また高齢者の受診行動の分析については、現在開発したモデルを用いて推定作業を行っており、推定結果が出次第、論文としてまとめ、投稿する予定である。研究最終年度は、初年度および2年目に開発した内生変数を含むセミパラメトリックな生存期間分析、およびMasuhara(2008)の開発した2値内生変数を含むセミパラメトリックなカウントデータモデルを用いて、高齢者の退職行動・受診行動に健康水準が及ぼす影響を検証する予定であった。しかしながら、前年度に開発した統計モデルのプログラムを実際のデータで行うと、初期値の設定をうまく行わないと尤度関数の最大化が困難であること、膨大な計算時間を要することが明らかとなり、その改良に研究期間の大半を要することとなった。そこで、前年度より実施していた統計モデルの改良も並行して行った。分析内容は以下のとおりである。2値内生変数を含む生存期間分析において、観測打ち切りのデータがある場合には、線形回帰分析の拡張版を使うことはできずに、累積分布関数の計算に数値積分が必要となる。さらに、セミパラメトリックなケースにおいては、累積分布関数の数値積分が複雑かつ時間を要すものとなる。そこで、数値積分を簡素化かつ精度の高いものとするべく改良を行い、これを論文として投稿した。さらに、医療需要関数の推定でしばしば用いられる有限混合分布モデルにおいて弱点となる、2つの状態「いずれか」より発生したと仮定される点について、これを緩めた代替方法を提案した,具体的には、2つの状態を含むケース、ある状態のみのケース、別の状態のみのケースを仮定し、これらを識別可能な統計モデルを開発し、学会発表を行った。高齢者の受診行動の分析については、現在開発し準モデルを用いて推定作業を行っており、推定結果が出次第、論文としてまとめ、投稿する予定である。
運動ストレス応答にカルパインの酵素活性はなぜ必要なのか？

カルパインはCa2+依存的に活性化するタンパク質分解酵素である。一方、骨格筋は運動刺激に常に曝されるが、その刺激に正常に応答することで筋変性を防いでいる。しかし、いかにして骨格筋が運動ストレスを感知し、どのような応答機構を発動することで、筋変性を防いでいるのかについてはコンセンサスが得られていない。本研究はカルパイン3の酵素活性に着目し、運動ストレスに対する骨格筋細胞の応答機構を解明することを目指した研究である。
複合生態系管理のための浅海域資源の栄養フロー解析および各生態系の貢献度評価

沿岸生態系における魚類群集の主要な捕食者ー被捕食者を特定するための魚類群集調査と胃内容物解析を広域的に実施した.コアサイトとして季節別調査を実施した瀬戸内海と北海道では,季節に関係なく捕食者のバイオマスが夜間に増大することが明らかとなった.日中に比べて夜間に藻場を利用する大型魚食性魚類が増加することにより,小型魚類の被食リスクが高まる傾向が南北サイト,季節で共通して認められたことは,夜間の藻場において日中よりも捕食圧が高まることが普遍的なものであることを支持している.一連の結果から,沿岸域の食物網構造は,小さい時空間スケールで大きく変動する特性を備えていることが明らかとなった.浅海域は,地球上の全生態系のなかで最高の生物生産速度を誇る.しかしながら,これまでその生産過程は湾などの「海域」を基本単位として評価されてきた.本研究では,物理・生物的性状が異なる複数生態系(藻場,砂浜など)の集合体である浅海域の生物生産への貢献度を,生態系ごとに区分して定量評価する.浅海域の生物生産の主要構成要素である魚類資源は,他の生物群(貝類,甲殻類等)に比べて高い移動能力を備え,複数生態系を移動しながら栄養フローを担う.本研究課題は「貢献度評価」の先駆的研究事例として世界をリードし,得られた定量的データにもとづいて我が国の沿岸環境・資源の新たな管理方策「複合生態系保全」を提案することを目的とする.平成24年度には,藻場を中心とする沿岸生態系における魚類群集の主要な捕食者一被捕食者を特定するための魚類群集調査と胃内容物解析を実施した.瀬戸内海では,アマモ場繁茂する夏期において,メバル類が水産業上重要でかつ優占する魚類であった.その捕食者としては,メバル類,マアナゴなどが優占した.広域的比較のために,我が国の他地域(主に太平洋側,北海道一鹿児島県の計13箇所)において採集した標本を用いて,魚類群集,捕食者の空間比較を実施した.その結果,南日本(太平洋側では宮城県以南)においては捕食者となりうる魚食性魚類の個体密度,バイオマスが北日本に比べて小さいことが明らかとなった.得られた成果を,関連する学会において口頭発表するとともに,英文の学術雑誌に投稿した.浅海域は,地球上の全生態系のなかで最高の生物生産速度を誇る.しかしながら,これまでその生産過程は湾などの「海域」を基本単位として評価されてきた.本研究では,物理・生物的性状が異なる複数生態系(藻場,砂浜など)の集合体である浅海域の生物生産への貢献度を,生態系ごとに区分して定量評価する.浅海域の生物生産の主要構成要素である魚類資源は,他の生物群(貝類,甲殻類等)に比べて高い移動能力を備え,複数生態系を移動しながら栄養フローを担う.本研究課題は「貢献度評価」の先駆的研究事例として世界をリードし,得られた定量的データにもとづいて我が国の沿岸環境・資源の新たな管理方策「複合生態系保全」を提案することを目的とする.平成25年度には,藻場を中心とする沿岸生態系における魚類群集の主要な捕食者ー被捕食者を特定するための魚類群集調査と胃内容物解析を広域的に実施するとともに,季節変化の解析を併せて行った.その結果,コアサイトとして季節別調査を実施した瀬戸内海と北海道では,季節に関係なく捕食者のバイオマスが夜間に増大することが明らかとなった.日中に比べて夜間に藻場を利用する大型魚食性魚類が増加することにより,小型魚類の被食リスクが高まる傾向が南北サイト,季節で共通して認められたことは,夜間の藻場において日中よりも捕食圧が高まることが普遍的なものであることを支持している.可能性が示唆された.得られた成果を,関連する学会において口頭発表するとともに,英文の学術雑誌に投稿した.浅海域は,地球上の全生態系のなかで最高の生物生産速度を誇る.しかしながら,これまでその生産過程は湾などの「海域」を基本単位として評価されてきた.本研究では,物理・生物的性状が異なる複数生態系(藻場,砂浜など)の集合体である浅海域の生物生産への貢献度を,生態系ごとに区分して定量評価する.浅海域の生物生産の主要構成要素である魚類資源は,他の生物群(貝類,甲殻類等)に比べて高い移動能力を備え,複数生態系を移動しながら栄養フローを担う.本研究課題は「貢献度評価」の先駆的研究事例として世界をリードし,得られた定量的データにもとづいて我が国の沿岸環境・資源の新たな管理方策「複合生態系保全」を提案する.平成26年度には,複合生態系・単一生態系間での魚類群集構造と食物網の比較を重点的に実施した.生態系内の主要な捕食者(スズキ,アナゴ,他の底生魚食性魚を想定)の活動リズム(日周,季節),餌生物,捕食量をもとに,小型魚類が直面する被食リスクの時空間変動を解析した.浅海域は,地球上の全生態系のなかで最高の生物生産速度を誇る.しかしながら,これまでその生産過程は湾などの「海域」を基本単位として評価されてきた.

本研究では,物理・生物的性状が異なる複数生態系(藻場,砂浜など)の集合体である浅海域の生物生産への貢献度を,生態系ごとに区分して定量評価する.浅海域の生物生産の主要構成要素である魚類資源は,他の生物群(貝類,甲殻類等)に比べて高い移動能力を備え,複数生態系を移動しながら栄養フローを担う.本研究課題は「貢献度評価」の先駆的研究事例として世界をリードし,得られた定量的データにもとづいて我が国の沿岸環境・資源の新たな管理方策「複合生態系保全」を提案することを目的とする.平成27年には,小型魚類およびその捕食者の胃内容物解析,これらの餌料生物と想定される生物群および溶存態有機物の安定同位体比分析を通じて,複合生態系を構成する各生態系・ハビタットにおける栄養フローの定量評価を行った.また,4年分の成果のとりまとめを目的として,各地で実施した調査結果をもとに,複合生態系および単一生態系における食物網の時空間比較を行い,小さい時空間スケールで変動が大きい特性を浮き彫りにした.沿岸生態系における魚類群集の主要な捕食者ー被捕食者を特定するための魚類群集調査と胃内容物解析を広域的に実施した.コアサイトとして季節別調査を実施した瀬戸内海と北海道では,季節に関係なく捕食者のバイオマスが夜間に増大することが明らかとなった.日中に比べて夜間に藻場を利用する大型魚食性魚類が増加することにより,小型魚類の被食リスクが高まる傾向が南北サイト,季節で共通して認められたことは,夜間の藻場において日中よりも捕食圧が高まることが普遍的なものであることを支持している.一連の結果から,沿岸域の食物網構造は,小さい時空間スケールで大きく変動する特性を備えていることが明らかとなった.計画にそって野外調査およびデータ解析を実施するとともに,成果発表についても順調に達成できているため.27年度が最終年度であるため、記入しない。海洋生態学,水産資源学異なるサイトで実施している調査の結果がある程度蓄積されてきたため,最終年度のとりまとめに向けた解析を進める.特に,海域・場所が異なることによる生物群集の違いに着目し,餌生物ー捕食者の間のエネルギーフローを把握し,地域ごとの生態系および系間の連環に見られる特性を明らかにする.当初の計画では,瀬戸内海における捕食者一被捕食者の種間関係の解明を目標としていたが,これらの成果に加えて,さらに魚類群集全体の解析および全国13箇所(北海道一鹿児島県)の魚類群集との比較も実施し,学会での口頭発表,論文投稿に結びついたため.当初の計画どおり,夜間における被食リスクの上昇を南北のサイトにおいて明らかにすることができ,さらに,その季節変動に関するデータを南北複数のサイトで得ることができたため.27年度が最終年度であるため、記入しない。天候の年間差により,調査フィールドにおける植生の繁茂状況が異なったため,一部の調査項目を別年度に実施することとした.27年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画の変更はない.平成25年度には,捕食者-被捕食者のエネルギーフローの種間比較を中心にフィールド調査,解析を実施する予定である.研究計画の変更はない.平成26年度には,捕食者ー被捕食者のエネルギーフローの種間比較を中心にフィールド調査,解析を実施する予定である.夏期の植生繁茂期を中心に調査旅費,消耗品費などで使用.27年度が最終年度であるため、記入しない。分担者が南極越冬隊に参加したこと,突発的な気象条件(大雨)によりコアサイトとして調査を計画していたフィールドの藻場の繁茂が例年に比べて進まなかったことから,翌年度にフィールド調査を重点的に実施するために研究費を使用する計画である.野外調査を計画していた期間の天候変化により調査計画を変更したため.野外調査における調査日の延長,人員の増加による相殺を予定している.
快切削性希土類含有結晶化ガラスの開発

本研究の課題にある「快切削性」とは機械加工が可能という事で、旋盤、ドリル等で切削機械加工ができるものである。「結晶化ガラス」は、ガラスを作成し、熱処理をして、その内部に結晶析出させたものである。申請者らは全く新規な希土類含有のマシナブル結晶化ガラスを発明した。本研究においては、実用化に結び付けるために、析出結晶量を最大にして機械加工性との関係を調べる事、加工仕上げの表面粗さの向上を目的として、その基礎データを得る事を目的とする。成果を纏めると、1)Y203-CaO-Al2O3-SiO2系ガラスにおいては、結晶化処理をして得られる結晶化ガラスにおいて、針状のCa_4Y_6(SiO_4)_6Oオキシアパタイトが析出しているがLa2O3-CaO-Al2O3-SiO2系ではCa_4La_6(SiO_4)_6Oオキシアパタイト結晶と同定できない未知結晶の析出が観測された。そこでイオン半径がLaとYの中間のNdでLaの一部を置換して同様の条件で結晶化ガラスを作成してその析出相は綿棒状独特の形状をNdオキシアパタイトであることを見いだした。2)これら希土類含有オキシアパタイト結晶は、試料表面結晶と内部結晶が観察され、その結晶成長速度を測定した。結晶成長速度より求めた結晶化の見かけの活性化エネルギーは約360KJ/molであった。3)得られた試料を旋盤で切削加工を行い、その表面粗さを測定した。その結果5-7μmの値を得た。これは、市販の他の組成の試料に比較して1-2μm大きい値であった。実際試料を作製して旋盤で切削加工を行い、その表面粗さを測定し評価まで行った。良い切削加工結果であり、目標をほぼ達成した。日本板硝子(社)の、マシナブル結晶化ガラスとして実用開発され、商品カタログとして発売されてている。4)切削加工後の表面粗さの改良の目的で、Al2O3-SiO2系に希土類を添加した組成にゾル-ゲル法を適用して、微細な結晶の析出が確認され、実際、切削加工が可能であった。本研究ではCaO-Al_2O_3SiO_2系ガラスを実用化に結び付けるために、ガラスの組成、熱処理条件、そして機械加工性について最適なものを得ることを目的とし、特に、Y_2O_3(イットリア),La_2O_3等の添加量と結晶析出状態、機械加工性との関係を調べる事、加工仕上げの表面粗さの向上を目的として、その基礎データを得る事を目的とし、現在の所、以下の知見を得ている。1)Y_2O_3-CaO-Al_2O_3-SiO_2系ガラスにおいては、結晶化処理をして得られる結晶化ガラスにおいて、針状のCa_4Y_6(SiO_4)_6Oオキシアパタイトが析出しているがLa_2O_3-CaO-Al_2O_3-SiO_2系ではCa_4La_6(SiO_4)_6Oオキシアパタイト結晶と同定できない未知結晶相の析出が観測された。

そこでイオン半径がLaとYの中間のNdでLaの一部を置換して同様の条件で結晶化ガラスを作成してその析出相は綿棒状独特の形状のNdオキシアパタイトであることを見いだした。2)これら希土類含有オキシアパタイト結晶は、試料表面結晶と内部結晶が観察され、その結晶成長速度を測定した。例えば、960°Cで等温熱処理したところ、数μm/hの速度であった。本研究の課題にある「快切削性」とは機械加工が可能という事で、旋盤等で切削機械加工ができるものである。「結晶化ガラス」は、ガラスを作成し、ねつ熱処理をして、その内部に結晶析出させたものである。申請者らは全く新規な希土類含有のマシナブル結晶化ガラスを発明した。本研究においては、実用化に結び付けるために、ガラスの組成、熱処理条件、そして機械加工性について最適なものを得ることを目的とする。特に、Y203(イットリア),La203等希土類含有アルミノ珪酸塩系について、析出結晶量を最大にして機械加工性との関係を調べる事、加工仕上げの表面粗さの向上を目的として、その基礎データを得る事を目的とする。ガラスを溶融し、結晶化して得られた試料で、希土類含有オキシアパタイト結晶は、試料表面結晶と内部結晶が観察され、その結晶成長速度を測定して基礎データを得た。さらに、内部結晶は表面結晶より大きい成長速度であり、結晶成長速度より求めた結晶化の見かけの活性化エネルギーは約380kJ/molであった。3)Y203-CaO-A1203-SiO2系ガラスにおいて結晶化のための熱処理を1200°Cで2時間行い、得られた試料を旋盤で切削加工を行い、その表面粗さを測定した。その結果5-7μmの値を得た。これは、約2mmの長さ範囲における値でありさらに改良する必要があることが分かった。本研究の課題にある「快切削性」とは機械加工が可能という事で、旋盤、ドリル等で切削機械加工ができるものである。Y203-CaO-A1203-SiO2系ガラスにおいて結晶化のための熱処理を1200°Cで2時間行い、得られた試料を旋盤で切削加工を行い、その表面粗さを測定した。その結果5-7umの値を得た。これは、市販の他の組成の試料に比較して1-2um大きい値であった。さらに、これを改良することを目的として、ゾル-ゲル法の適用を試みた。ゾル-ゲル法によれば、核生成サイトが内部において無数にあると予想され、従って、微細な結晶析出が期待され、結果として、得られた試料を旋盤で切削加工を行うとその表面粗さが改良されるものと期待されたからである。その結果、微細組織のものは得られ切削加工は可能であったが、気孔が多数残存して、ゾル-ゲル反応の初期過程の制御の必要性があることが、判明した。溶融法による結晶化ガラスの作製は、ほぼ完了して、超硬工具(K-10)で切削加工可能なものが作製された。
ナノ構造制御による透光性ナノポーラス材料と新規光学応用

各種のゼオライトやメソポーラス材料(MCMやFSM等)の緻密なバルク及び緻密膜を改良水熱法にて合成し、さらにそれらゼオライトやメソポーラス材料の膜作成を試み成功した。ナノ細孔ネットワークを3次元的に保持しナノ微細構造を示した。またこれらバルク体及び膜の透光性は3次元的ナノ細孔ネットワークに起因していた。このようにポーラス材料の緻密なバルク及び緻密膜プロセスを確立した。得られた試料から透光性を示すメカニズムを解明し、さらにナノ細孔ネットワークを3Dに保持した新規透光性ナノポーラス材料の新たな光学応用分野及他の新規応用分野開拓を進めるため、透光性ナノポーラス材料の特性評価を詳細に行なった先ず、各種ゼオライト及びメソポーラス材料の緻密化の為の条件検討と改良水熱装置開発研究を行った。具体的には、LTA型ゼオライトやFAU型ゼオライトなどの緻密化挙動の検討を行った。実験としては100200°C、圧力530MPaを合成条件として、市販品および自ら水熱合成した各種ゼオライト(LTA型ゼオライトやFAU型ゼオライト等)を用いて、それぞれ粉末のキャラクタリゼーションを行った。その後、次いで自己焼結性の無いゼオライト材料の緻密化挙動の解明を目指した基礎的検討を行ない、種々の条件でそれらの水熱固化の実験を行った。これにより緻密化を促進するための最適な水熱パラメータ(水熱温度、水熱時の印荷圧力、を添加する溶媒の種類と添加溶媒量など)明らかにして、本目的に合致した水熱装置の改良を進めた。また、メソポーラス材料(FSMなど)を自ら水熱合成し、合成したメソポーラス粉末を用いて、それぞれ粉末のキャラクタリゼーションを行った。また、それらを用いての緻密化に有効な改良水熱実験を行った。特に、これらメソポーラス材料を用いてその緻密化を促進するための最適な水熱パラメータ(水熱温度、水熱時の印荷圧力、を添加する溶媒の種類と添加溶媒量など)明らかにして、本目的に合致した水熱装置の改良を進めた。このように自己焼結性の無いゼオライト及びメソポーラス材料の緻密化挙動の解明を目指した基礎的検討を行った。合成条件としては水熱温度、溶液量の種類・濃度、印加圧力、水熱処理時間などの合成条件を種々に変えてゼオライト及びメソポーラス材料の緻密化を行なうことにより、緻密化の挙動、メカニズムを明らかにしてゼオライト材料及びメソポーラス材料の緻密化するためのパラメータを明らかにした。さらに、水熱温度と水熱処理時間変えて、微細構想をSEM、EDX、TEMなどにより観察し緻密化挙動の検討を進めた。H27年度は、透光性を有するナノポーラス材料の透光性を示すメカニズムを解明するために、主に緻密なゼオライト及び緻密なメソポーラス材料が得られる合成条件を明らかにした。合成条件としては水熱温度、溶液量の種類・濃度、印加圧力、水熱処理時間などの合成条件を種々に変えてゼオライト及びメソポーラス材料の緻密化を行なうことにより、緻密化の挙動、メカニズムを明らかにしてゼオライト及びメソポーラス材料の緻密化及び透光化するためのパラメータを明らかにする。改良水熱プロセスで得られた緻密化したゼオライトバルク体、同様に改良水熱プロセスにて緻密化したメソポーラスバルク体の評価を行った。密度測定およびXRDの評価を行なった。ついでそれぞれのバルク体の比表面積測定、吸着等温線の測定評価を行なった。さらに、放射光にて測定(XAFS)さらに小角散乱等の評価を行った。次いで、改良水熱プロセスで得られたバルク体(緻密なゼオライト及び緻密なメソポーラスの微細組織をSEM観察およびEDX測定にて評価を行った。さらにバルク体を薄片を加工してTEM観察試料を作成し、バルク体(緻密なゼオライト及び緻密なメソポーラスを構成するゼオライト粒子およびメソポーラス材料の粒子サイズ、粒子形状、粒界部の高分解能電子顕微鏡観察を進め、詳細な微細構造評価を行った。特に、水熱温度と水熱処理時間などのパラメーターを変えた試料(ゼオライト及びメソポーラス材料)において微細構造をSEM、EDX、TEMなどにより観察し緻密化挙動を明らかにできた。さらには、応用に向けてはナノポーラス材料(ゼオライト及びメソポーラス材料)の膜化が不可欠の為、そのプロセス開発の基礎実験を行なった。H26年度およびH27年度にて、各種ゼオライト及びメソポーラス材料の緻密化の為の条件検討と改良水熱装置開発研究を行い、その結果、自己焼結性の無いゼオライト及びメソポーラス材料の緻密化挙動の解明の基礎を進めることで成果を得た。この成果から、緻密なゼオライト及び緻密なメソポーラス材料が得られる合成条件を明らかにしつつある。このように、透光性を示すメカニズムを解明する基礎的研究が概ね、申請時の予定スケジュール通りに進展し、目論見通りに順調に進展している。本科研費では、ゼオライトやメソポーラス材料(MCMやFSM等)の緻密なバルク及び緻密膜を改良水熱法にて合成し、ナノ細孔ネットワークを3D的に保持しつつ透光性を持つバルク体及び膜を合成するプロセスを確立する為の基礎的知見を得ることを目的とした。

特に、得られた試料から透光性を示すメカニズムを解明し、さらにナノ細孔ネットワークを3Dに保持した新規透光性ナノポーラス材料の新たな光学応用分野及他の新規応用への基礎研究を進めた。先ず種々のゼオライトでは大型のバルク緻密体は従来得られなかったので、本結果では種々のゼオライトでは大型のバルク緻密体(LTAやMFIなどのゼオライト)が得られた。その試料を基にすることでゼオライト自体の各種物性を初めて明らかにできた。さらにメソポーラス材料において緻密バルク体材料の開発研究は、先ず原料準備・合成を行った。水熱手法を用いて合成したメソポーラス粉末を用いて、それぞれ粉末のキャラクタリゼーションを行った。その後、キャラクタリゼーション済みのゼオライト粉末及びメソポーラス材料粉末を用いて,各種溶媒(例えば試薬NaOH溶液あるいは脱イオン水など)を加え、110250°Cの温度で水熱条件を実現しながら、5MPa100MPaの加圧下で保持し、合成条件としては水熱温度、溶液量の種類・濃度、印加圧力、水熱処理時間などの合成条件を種々に変えてメソポーラス材料の緻密化を行なうことにより、緻密化の挙動、メカニズムを明らかにした。さらに各種粘土系の材料への展開も確認できた。各種のゼオライトやメソポーラス材料(MCMやFSM等)の緻密なバルク及び緻密膜を改良水熱法にて合成し、さらにそれらゼオライトやメソポーラス材料の膜作成を試み成功した。ナノ細孔ネットワークを3次元的に保持しナノ微細構造を示した。またこれらバルク体及び膜の透光性は3次元的ナノ細孔ネットワークに起因していた。このようにポーラス材料の緻密なバルク及び緻密膜プロセスを確立した。得られた試料から透光性を示すメカニズムを解明し、さらにナノ細孔ネットワークを3Dに保持した新規透光性ナノポーラス材料の新たな光学応用分野及他の新規応用分野開拓を進めるため、透光性ナノポーラス材料の特性評価を詳細に行なった当初の計画書の通り、各種ゼオライト及びメソポーラス材料の緻密化の為の条件検討と改良水熱装置開発研究を行い、自己焼結性の無いゼオライト及びメソポーラス材料の緻密化挙動の解明のための基礎的知見が得られた。各種ゼオライト及びメソポーラス材料の緻密化の為の条件検討と改良水熱装置開発研究を行い、自己焼結性の無いゼオライト及びメソポーラス材料の緻密化挙動の解明を一層進展させる。さらに項目(4)のテーマである「光学特性を評価し、光学素子などに利用できるナノポーラス材料(ゼオライト及びメソポーラス材料)の微細構造や種類を解明」というテーマに向かい、光学材料に展開できるような材料合成プロセスの構築を進めるす。ついで密度などの各種物性測定およびXRD評価、比表面積測定、吸着等温線の測定評価を行なう。さらに、放射光にて(XAFS)特性評価を行い、平行して試料の粒子形状、粒界部の高分解能電子顕微鏡観察を進めることで、詳細な微細構造評価を進める予定である。また、これらの研究から得られる成果をベースとして、初年度や2年度で進めてきた各種ゼオライト及びメソポーラス材料の緻密化の為の条件検討と改良水熱装置開発研究へのフィードバックし、新たな光学材料に展開できるような材料合成プロセスの構築を進める。このように最終年度は、成果を精緻に解析し、さらに新規光学応用にむけたナノ構造制御による透光性ナノポーラス材料の研究的研究を進め、透光性ナノポーラス材料の応用の可能性を見出すことを目的とする。無機化学緻密なゼオライト及び緻密なメソポーラス材料が得られる合成条件を明らかにし、透光性を示すメカニズムを解明する。特にLTAやFAU以外のゼオライト材料の検討を進める。併せてメソポーラス材料もFSM材料以外の様々なメソポーラス材料に展開する研究を進める。
胎生期の心臓房室弁・中隔形成における心室筋転写因子カスケードの意義

先天性心疾患は様々な種類の性質の異なる細胞群の増殖・移動・極性などを制御する分子機構が障害されるために発症する。そのため心臓形態形成過程における心臓の各領域での遺伝子群の発現・機能、そして構成細胞の時空間的な動態を知ることは、先天性心疾患の発症機序を理解する上で非常に重要である。本申請研究では、Hey2転写調節因子の領域特異的欠失マウスにおける組織学的な解析とHey2の上流・下流転写因子カスケードの研究を通して、正常心臓形態形成機構とHey2欠失により生ずる三尖弁・右心室・心室中隔形態異常のメカニズムを解明する。
ゲノム編集技術を用いた網膜における長寿遺伝子の機能解明：加齢黄斑変性の予防戦略

加齢黄斑変性(Age-related macular degeneration,以下AMD)は失明に至る難治性の眼疾患であり,加齢を背景とした網膜色素上皮細胞(以下RPE)の機能低下(老化)が原因で発症する。申請者はこれまでに,長寿遺伝子の一つであるAMP活性化プロテインキナーゼ(以下AMPK)に着目し,その活性を薬剤によって変化させ、AMPKの活性化が様々な眼疾患の病態を改善することを明らかにしてきた。しかし,AMPKやその他の長寿遺伝子が網膜やRPEの老化に及ぼす影響は不明であり,また、薬剤の非特異的作用のために,長寿遺伝子の真の機能を検討することが困難であるという問題があった。そこで本研究では,主要な長寿遺伝子であるサーチュイン(以下SIRT)とAMPKに着目し,これらの遺伝子が網膜やRPEの老化に及ぼす影響を,ゲノム編集技術を用いて作成した遺伝子改変RPEおよびマウスを用いて明らかにする。そして,十分な治療法が存在しない加齢黄斑変性の新規予防法を開発するための基盤となる成果を得る。上記の目的を達成するために当該年度は、SIRT遺伝子に着目し、CRISPR/Cas9等のゲノム編集技術を用いてiPS細胞のSIRT遺伝子のゲノム編集に着手した。iPS細胞のゲノム編集の前段階として、ゲノム編集の効果を確認するために、培養が簡便でゲノム編集を高い確率で行うことができる細胞を用いてゲノム編集を行った。SIRT遺伝子のゲノム編集に有効なガイドRNAのデザインとその効果の確認に時間を要しているため。HEK細胞などを用いて、SIRT遺伝子のゲノム編集に有効なガイドRNAのデザインを確定する。そして、iPS細胞への導入と効果判定を行い、SIRT遺伝子のゲノム編集を行ったiPS由来網膜色素上皮細胞への分化転換へとつなげる。実験消耗品が予定よりも安価に済んだため次年度使用額が生じた。これについては次年度に物品費として使用予定である。
高機能な二酸化チタン/粘土鉱物複合光触媒材料の開発

繊維長の異なる2種のセピオライトと0.050.2 wt%のTiO2ゾルを用い、セピオライト基板にアナターゼ型TiO2ナノ粒子が担持されたTiO2/セピオライト複合材を作製する方法を確立した。TiO2/セピオライト複合材は、染料、ギ酸、あるいはNOxに対し、紫外線照射下で高い分解能を示すことが明らかとなった。TiO2/セピオライト複合材を内蔵した小型の流通系水浄化装置を作製し、ブラックライト(365nm)あるいはLEDライト(365nm)照射下で光触媒効果を評価した結果、消費電力の少ないLEDライトでも同等の光触媒効果が得られることが示された。二酸化チタン光触媒を実用化するための重要な要素の一つはその材料形態である。材料形態により、機能性や触媒効率、そして取り扱いの容易さが大きく変わり、製品化の成否が決まる。本研究では、高光触媒活性をもつコロイド結晶状二酸化チタンと多孔質無機材料との複合化を研究し、高機能・高効率な光触媒作用をもつ、環境浄化材料の開発を行う。平均粒径6数100nmのTiO_2コロイドを調製し、100°C以下の低温条件化でのTiO_2粒子の自己組織化により粒子が三次元的に規則配列したコロイド結晶状二酸化チタンの生成条件を調べた。そして、UV-bis分光光度計を用いて粒子の配列構造や粒径が吸収光波長、および光散乱や光透過性に及ぼす影響を調べた。さらに、得られた二酸化チタン材料について、メチレンブルーなどの色素の分解除去あるいはNOxの分解による光触媒活性評価を行った。コロイド結晶状二酸化チタンは高い光触媒能をもつことが分かった。多孔質粘土鉱物としてセピオライト(Mg_8Si_<12>O_<30>(OH)_4(OH_2)_4・8H_2O)を用い、繊維長の異なる各種のセピオライトの混合比や水の添加量などの成形用原料の調製条件や成形条件を検討し、大きさが600mm×600mm,厚さ約25mm,の平板状基板を作製することができた。500800°Cで熱処理を行い、成形基板および焼成基板について、組織、構造、表面形状、結晶相などを明らかにした。セピオライト基板の作製条件を検討し、良好な基板が作製できた。繊維長の異なる2種のセピオライトを3:1の重量比に混合し、蒸留水を加えよく捏ね、水分を均一にするために放置し原料を調整した。これをセラローラーを用いて厚さ約5mmの平板に加工した。これを所定の大きさに切断し約二週間自然乾燥した。次いで、電気炉を用いて600°Cで1時間熱処理を行った。作製したセピオライト基板のX線回折では、セピオライトのピークの他にCaCO_3,SiO_2のピークが認められた。750°C以上の加熱ではセピオライトは分解してエンスタタイトを生成するので、600°Cでの熱処理が適切であった。セピオライト基板に0.050.2wt%のTiO_2ゾルを含浸させ、90°Cで一晩乾燥したのち、600°Cで1時間熱処理を行い、TiO_2/セピオライト複合材を作製した。X線回折では、この複合材にはアナターゼ型TiO_2のピークが認められ、SEM観察でもセピオライト基板上にTiO_2が担持されていることが分かった。一方、表面が平滑で細孔などのないガラス基板上に同様にしてTiO_2ゾルを担持させ、TiO_2/ガラス複合材を作製した。TiO_2/セピオライト複例合材を用いて、液相でのメチレンブルーやメチルオレンジなどの色素の光触媒分解あるいは気相でのNOxの光触媒分解を調べ光触媒特性の評価を行った。紫外線照射下で、いずれも高い分解能を示し、最適条件下では分解率は90%以上であった。また、本研究で作製したセピオライト基板はNOxに対する吸着能はないが、単身で光触媒分解能をもつ可能性を示した。TiO_2,/セピオライト複合材の光触媒分解特性の結果と前年度に行ったTiO_2ゾルから調製したコロイド結晶状TiO_2の光触媒能との比較検討を行った。TiO_2/ガラス複合材についても光触媒特性の評価を継続中である。本複合材は、750°C以上の加熱ではセピオライトが分解するので、600°Cでの熱処理が最適であった。

作製した複合材の組織、構造、表面状態、結晶相、熱的安定性などを電子顕微鏡観察、X解回折、熱分析、IR、TG-DTAなどによって明らかにした。TiO2/セピオライト複合材の有機酸に対する光触媒特性を、ギ酸の分解についてHPLCを用いて測定を行って評価した。前年度までの研究では、メチレンブルーやメチルオレンジなどの色素やNOxに対し、紫外線照射下で高い分解能を示すことが明らかなっている。本年度は、TiO2/セピオライト複合材を内蔵できる小型の流通系水浄化装置を作製し、ブラックライト(365nm)あるいはLEDランプ(365nm)照射下でギ酸水溶液を流速167 ml/minで流通して分解を測定した。その結果、本複合材はギ酸に対しても比較的高い分解能をもつことが明らかになった。また、ブラックライトとLEDランプは照射強度を同じにすれば分解率は大差ないことが分かった。したがって消費電力の少ないLEDランプを用いれば、より省エネにできると考えられる。また、TiO2/セピオライト複合材は、TiO2単味あるいは表面が平滑なガラス基板に担持したTiO2複合材の光触媒能と比較して、高い光触媒分解能に加えて分解物の吸着能も持つ特徴があることが明らかになった。平成22年度および23年度の研究実施計画に記載した(1)コロイド結晶状二酸化チタンの調整と評価、(2)セピオライトの成形体作製、(3)二酸化チタンとセピオライトとの複合化-1),2)、については達成した。(3)-3):複合材の光触媒活性評価についても23年度に計画した色素およびNOxの分解まで達成し、優れたあるいは良好な光触媒特性が明らかとなった。24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度の平成24年度には、(4)複合光触媒材料の高機能・高効率化と環境浄化への応用の検討を計画している。そのため、有害物質の分解能のモデルとなる有機酸の光触媒分解を調べることが必要と考えられるので、これを測定したのち、本複合材と他の2,3の光触媒材料との比較を行い材料設計の指針を得る。また、光源として、従来のブラックライトの他に新たにLEDライトの利用とその効果を検討する。最後に、水浄化装置のモデル設計を試みる。
圧力・温度場非侵襲イメージング法の深化と移動変形物体，高温高圧場計測への展開

自動車,航空宇宙,エネルギー産業への応用を念頭におき,回転体,変形をともなう物体表面や,圧縮機,エンジン等にみられる高温高圧状態にある気流の圧力・温度計測法を開発する.感圧・感温塗料(PSP・TSP)と,超短パルス光源を主体とするコヒーレント反ストークスラマン散乱(CARS)分光法を活用し,現状の限界をはるかに上回る測定を実用的な方法論で実現する.本測定法の開発成功により,輸送機械,エネルギー機械の環境負荷低減技術の進展に寄与することを目指す.自動車,航空宇宙,エネルギー産業への応用を念頭におき,回転体,変形をともなう物体表面や,圧縮機,エンジン等にみられる高温高圧状態にある気流の圧力・温度計測法を開発する.感圧・感温塗料(PSP・TSP)と,超短パルス光源を主体とするコヒーレント反ストークスラマン散乱(CARS)分光法を活用し,現状の限界をはるかに上回る測定を実用的な方法論で実現する.本測定法の開発成功により,輸送機械,エネルギー機械の環境負荷低減技術の進展に寄与することを目指す.
金属箔圧接とレーザー照射によるマグネシウム合金の機能性皮膜形成とその特性評価

マグネシウム合金の表面特性を改善するため、ショットライニングと熱処理を組み合わせた複合処理によるマグネシウム合金へのFe-Al系金属間化合物皮膜形成を行った。ショットピーニングは鋳鋼製鋼球を用い、遠心式機械を用いて行った。接合用ホイルは純鉄粉を含む純アルミ箔であり、試験片は市販のマグネシウム合金である。箔接合した試験片は大気中においてレーザで加熱を行った。鉄粉と純アルミ箔は多くの鋼球の衝突によって良好な接合が可能であった。機能性皮膜であるFe-Al系金属間化合物はレーザ処理によって形成することが可能であった。本手法は、マグネシウム合金への機能性皮膜形成に対して使用できることを確認した。マグネシウム合金の耐食性や耐摩耗性を向上させるため,ショットピーニングを利用した異種金属の接合とその後のレーザ照射によって機能性皮膜を形成させることを主目的としている.初年度はおもに,マグネシウム合金AZ31に対して純鉄粉末をサンドイッチした純アルミニウム箔を接合した後,レーザ照射の加熱によって表面層の合金化を行った.その結果,まず合金表面への純鉄粉末の供給量を変化させることによって,厚膜の表面層形成を可能にする最適な粉末の供給量がわかった.具体的には,純鉄粉末層を単層から複層まで変化させて皮膜層を形成させた結果,所定の供給量下で複層させることが皮膜形成に効果的であることがわかった.皮膜形成可能な純鉄粉末の供給量は,1平方ミリあたり0.5mgから0.8mgの範囲であった.粉末を複層させる場合,純鉄粉末層と純アルミニウム箔を交互に積層させた.次に,レーザ照射条件を変化させることによって機能性金属間化合物の形成が十分に可能である加工条件がわかった.次に,形成した合金層の組織は,光学顕微鏡によって表面近傍断面の観察を行った.表面近傍断面の観察から,鏡面化した状態においてレーザ照射を施した組織は材料の深さ方向にV字状の合金層を形成しているのが見られ,合金組織は白色を呈していた.次に,形成した合金層の材料特性は,硬さ測定と摩耗試験によって評価を行った.合金層の硬さは純鉄粉末や基材の硬さより高く,耐摩耗性も向上していることがわかった.以上より,これらの結果は皮膜形成の上で重要であり,一定の皮膜厚さをもつ合金層を形成するためには純鉄粉末の供給量とレーザ照射条件の関係が大きく影響することが明らかになった.実用軽金属であるマグネシウム合金の表面特性を向上させるため,ショットピーニングを利用した異種金属の接合とその後のレーザ照射によって機能性皮膜を形成させることを主目的としている.試験方法は,市販のマグネシウム合金AZ31に対して純鉄粉末をサンドイッチした純アルミニウム箔を接合した後,レーザ照射の加熱によって表面層の合金化である.2年目となる継続研究では,まず初年度で得られた良好な皮膜形成の加工条件を基準として,加熱条件であるレーザ照射条件を変化させて皮膜形成への影響について調べた.純鉄粉末とアルミニウム箔の積層は2層以上の条件とし,純鉄粉末の供給量は1平方ミリあたり0.5mgとした.厚膜形成と合金化の関係を調べるため,純鉄粉末と純アルミニウム箔を交互に積層した多層膜を形成させるための接合条件を調べた後,レーザ照射による加熱による合金化の照射条件について調べた.得られた結果を以下に示す.レーザ照射条件として,6001000Wの範囲で表面への加熱が可能であることがわかり,照射速度5mm/sの条件では800Wの照射出力が最も良好な皮膜形成が得られることが明らかとなった.皮膜の硬さはHV200400を示し,最大で約HV700を示した.光学顕微鏡による組織観察によっても,明らかに母材とは異なる組織を呈しているのがわかった.また,この良好なレーザ照射条件では,形成した皮膜は母材であるマグネシウム合金とほとんど反応してないことがわかった.以上より,これらの結果は皮膜形成の上で重要であり,厚膜の皮膜をもつ合金層を形成するためには純鉄粉末と純アルミニウム積層数とレーザ照射条件の関係が大きく影響することが明らかになった.マグネシウム合金の耐食性や耐摩耗性を向上させるため、ショットピーニングを利用した異種金属箔の接合とその後のレーザー照射によって機能性皮膜を形成し、その皮膜特性の評価を行うことをおもな目的として実施した。これまでにショットピーニングを用い、従来法では皮膜が困難とされる鉄やチタンなどの異種金属材料をマグネシウム合金への被覆に成功していたが、本研究ではショットピーニングによりマグネシウム合金表面に鉄粉含有のアルミニウム箔を接合した後、レーザ照射による熱処理を行い、鉄ーアルミ系機能性金属間化合物の皮膜を形成し、皮膜形成に及ぼす加工条件の影響や皮膜特性について調べた。試験材料は市販の数種類のマグネシウム合金を基材として、比較的純度の高い電解鉄粉と純アルミニウムホイルを組み合わせた層を基材へ接合した後、照射条件を変えて合金化を試みた。その結果、接合表面に対してレーザ照射を施した試験片では、レーザ照射部に焼け焦げたような跡が見られ、照射領域の表面は溶融しているのが確認できた。X線回折や硬さによる評価によって、合金化反応が進んでいることも明らかにした。以上、本手法によってマグネシウム合金基材表面に合金層の形成が可能であることを明らかにした。本研究で得られた成果は、日本機械学会や日本金属学会などのいくつかの講演会において発表をおこうとともに、国際会議において発表と論文雑誌への投稿を行った。

今後も引き続き、マグネシウム合金の表面特性を改善するため、研究を行うとともに表面処理等に関連する学会で成果報告を行う計画である。マグネシウム合金の表面特性を改善するため、ショットライニングと熱処理を組み合わせた複合処理によるマグネシウム合金へのFe-Al系金属間化合物皮膜形成を行った。ショットピーニングは鋳鋼製鋼球を用い、遠心式機械を用いて行った。接合用ホイルは純鉄粉を含む純アルミ箔であり、試験片は市販のマグネシウム合金である。箔接合した試験片は大気中においてレーザで加熱を行った。鉄粉と純アルミ箔は多くの鋼球の衝突によって良好な接合が可能であった。機能性皮膜であるFe-Al系金属間化合物はレーザ処理によって形成することが可能であった。本手法は、マグネシウム合金への機能性皮膜形成に対して使用できることを確認した。初年度に引き続き2年目の継続研究において,ショットピーニングを利用したマグネシウム合金への異種材の接合条件を明らかにし,さらに機能性材料である金属間化合物の形成を可能にする最適なレーザ照射条件を明らかにした.研究計画にほぼ沿った試験を行い,耐摩耗性を高めるための厚膜の形成と加熱条件の関係を調べることが遅れているが,機能性のある金属間化合物を形成させる異種材料の供給量,積層数およびレーザ照射条件を明らかにすることができた.したがって,これまでに得られた内容から当初計画した研究内容をおおむね実施出来たと考えられる.現在までの達成度を以下に示す.継続年度の計画において,加熱状態をより安定させるため,加熱装置の改良を行った.新たに作製した加熱装置を用いて,純鉄粉末をアルミニウム箔でサンドイッチした複数積層材として良好な接合条件を調べ,合金層形成のための粉末の最適供給量を計画通りに進展させた.次に,合金層形成のためのレーザ照射条件を調べ,照射出力や照射速度などの最適加工条件を計画通りに進展させた.次に,複数積層材における硬さ試験や組織観察の評価によって合金層の材料特性を調べ,合金化の程度を確認することを計画通りに進展させた.したがって,実施した研究状況から,耐摩耗性の評価が遅れているが,計画した通りの成果は得られているため,おおむね順調に進展していると考えられる.金属加工学初年度と2年目の継続研究においては計画通りに進んだため,最終となる本年度は計画通りに進展させる.主な計画として,耐摩耗性を高めるための厚膜の皮膜形成を試み,熱処理によって形成した金属間化合物の硬さ測定と組織の同定を行う計画で,微小硬さ試験機とX線回折によって調べる.次に,厚膜が形成した試験片に対する摩耗試験を行う計画である.具体的には,組織観察やX線回折などの結果から,皮膜形成が十分に行われている試験片に対して,研磨紙を表面にもつ円板を一定荷重で負荷して研削量による耐摩耗性の評価を行う計画である.また耐食性の評価は研究期間が限られているので海水等による腐食試験による簡易評価を行う計画である.
標的アイソトープ治療に資する局所線量分布精密イメージング技術の開発

アルファ線やオージェ電子等の高LET(線エネルギー付与)粒子を放出する放射性核種を活用した標的アイソトープ治療は、腫瘍部への線量付与が非常に大きくかつ正常組織への影響を低減できることから、有望な手法として注目されている。本研究では、がん細胞へ取り込まれ放出されるアルファ線一つ一つを検出し、その分布をイメージングすることで、局所線量分布イメージんが可能な計測技術の開発を目的としている。アルファ線放出核種であるアスタチン211(211-At)を結合させた抗体薬(トラツヅマブ)1MBqを、ヒト胃がん細胞を肝臓に転移させたモデルマウスへ静脈導入し、12時間後に肝組織の凍結切片を作製した。凍結切片に含まれる211-Atから放出されるα線をCR-39固体飛跡検出器へ31時間照射した。正常組織に対するがん組織のアルファ線飛跡のフルエンス比は6.0 +/- 0.2であり、6倍の線量集中性を確認した。アルファ線トラックのLETピーク値は130 keV/umであり、10um角ビン毎のLETとフルエンスとの積算から求められる吸収線量分布を求めた。CR-39への照射時間内で観測されたアルファ線トラック数をもとに211-Atの半減期を考慮すると、静脈注射から43時間(約6半減期)までに付与される吸収線量は2 Gyにピーク値を持ち最大線量は7 Gy程度に及ぶことが分かった。アルファ線の生物学的効果を考慮すれば、実際の付与線量は23倍大きくなる。イオン飛跡を蛍光トラックとして読みだすことができる蛍光飛跡検出器の適用についても検討を進めた。特に、酸化アルミニウム単結晶を用いた素子を用いて、111-Inならびに64-Cuから放出されるオージェ電子やベータ線のイメージングを試みた。素子深さ方向の線量分布を得ることに成功し、60-Coガンマ線等価線量で校正することで線量絶対値を評価できることを確認した。動物試料を用いたがん組織中のアルファ線放出分布を定量評価する系を確立することができた。この成果は、核医学研究分野の著名雑誌(Journal of Nuclear Medicine)に掲載された。また、蛍光飛跡検出器を用いたオージェ電子計測に関する基礎検討を進めることができ、オージェ電子を含めた線量の定量評価が可能になりつつある。この検出器は、更に発展させることでその場観測によるタイムラプスができるので、ライブセルを用いた実験によりアルファ線やオージェ電子等の生物学的効果を評価することが近い将来可能になると考えている。CR-39固体飛跡検出器を用いた組織切片から放出されるアルファ線計測技術を応用し、マウス動態に対する線量評価を進めることで、治療効果を決める物理パラメータとして活用する。また、イオン飛跡をイメージングできる蛍光飛跡検出器(酸化アルミニウム単結晶や銀活性リン酸塩ガラス)の特性・性能評価を進め、オージェ電子やベータ線等の局所的な線量評価法の確立を進めるとともに、将来のライブセルイメージングに向けた実験系の確立を目指す。放射線がん治療の一つである標的アイソトープ治療において、がん殺傷能力が高く、正常組織への影響が少ないα線は、従来用いられているβ線よりも優れた治療効果が期待されている。α線放出核種として211-At(アスタチン)を用いた基礎研究を進めている。211-Atを結合させた抗体薬(トラツヅマブ)を用いることで、がん細胞に選択的に抗体薬を取り込ませ、211-Atから放出されるα線をがん細胞に付与できると期待される。本研究では、肝転移モデルマウスに投与し、がん組織を含む領域におけるα線分布イメージングを試みた。マウスの肝臓から凍結切片を作製し、プレパラート型のCR-39プラスチック固体飛跡検出器上に接着させた。がん細胞に結合した211-Atからのα線をCR-39へ照射するために約1日間保持した後、切片をCR-39から除去した。化学エッチング処理を経て、α線トラックを現出させた。セイコータイムシステム社製の広領域多層撮像顕微鏡(FSP-1000)を導入し、接着した組織像ならびにα線トラック像を含む12mm角領域を高倍率(0.28um/pixel)で撮像した。撮像画像は予めマーキングしていた4点の位置をもとにアフィン変換を用いた座標変換を行い、位置合わせを行った。組織切片像に対応したα線トラック分布を得ることができた。この系における位置分解能は0.3umに達し、従来の計測技術では困難であった単一細胞毎のマイクロドシメトリを可能とする。セイコータイムシステム社製の広領域多層撮像顕微鏡(FSP-1000)を導入し、マウスの組織切片を用いたα線トラック分布の精密イメージングに初めて成功することができた。これにより本研究で計画しているα線線量分布イメージング技術の開発を達成しつつある。

アルファ線放出核種であるアスタチン211(211-At)を結合させた抗体薬(トラツヅマブ)1MBqを、ヒト胃がん細胞を肝臓に転移させたモデルマウスへ静脈導入し、12時間後に肝組織の凍結切片を作製した。凍結切片に含まれる211-Atから放出されるα線をCR-39固体飛跡検出器へ31時間照射した。正常組織に対するがん組織のアルファ線飛跡のフルエンス比は6.0 +/- 0.2であり、6倍の線量集中性を確認した。アルファ線トラックのLETピーク値は130 keV/umであり、10um角ビン毎のLETとフルエンスとの積算から求められる吸収線量分布を求めた。CR-39への照射時間内で観測されたアルファ線トラック数をもとに211-Atの半減期を考慮すると、静脈注射から43時間(約6半減期)までに付与される吸収線量は2 Gyにピーク値を持ち最大線量は7 Gy程度に及ぶことが分かった。アルファ線の生物学的効果を考慮すれば、実際の付与線量は23倍大きくなる。イオン飛跡を蛍光トラックとして読みだすことができる蛍光飛跡検出器の適用についても検討を進めた。特に、酸化アルミニウム単結晶を用いた素子を用いて、111-Inならびに64-Cuから放出されるオージェ電子やベータ線のイメージングを試みた。素子深さ方向の線量分布を得ることに成功し、60-Coガンマ線等価線量で校正することで線量絶対値を評価できることを確認した。動物試料を用いたがん組織中のアルファ線放出分布を定量評価する系を確立することができた。この成果は、核医学研究分野の著名雑誌(Journal of Nuclear Medicine)に掲載された。また、蛍光飛跡検出器を用いたオージェ電子計測に関する基礎検討を進めることができ、オージェ電子を含めた線量の定量評価が可能になりつつある。この検出器は、更に発展させることでその場観測によるタイムラプスができるので、ライブセルを用いた実験によりアルファ線やオージェ電子等の生物学的効果を評価することが近い将来可能になると考えている。現在、α線トラックの精密解析を行っており、次年度ではα線トラック分布を用いたがん組織への抗体薬の集中性の定量評価、ならびにα線トラックのLET(線エネルギー付与)を用いた局所的(単一細胞レベル)な吸収線量の評価を行い、学術論文誌に投稿する。一方、もう一つの研究計画であるオージェ電子トラックのイメージングに向けた要素技術の開発研究を進める。CR-39固体飛跡検出器を用いた組織切片から放出されるアルファ線計測技術を応用し、マウス動態に対する線量評価を進めることで、治療効果を決める物理パラメータとして活用する。また、イオン飛跡をイメージングできる蛍光飛跡検出器(酸化アルミニウム単結晶や銀活性リン酸塩ガラス)の特性・性能評価を進め、オージェ電子やベータ線等の局所的な線量評価法の確立を進めるとともに、将来のライブセルイメージングに向けた実験系の確立を目指す。