hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
レアア-ス元素のイオン交換樹脂による分離への錯体形成反応の応用に関する研究

酸性リン酸塩系抽出剤とを用いた溶媒抽出によるレアア-ス元素の相互分離は対象イオンと有機相中の抽出剤との親和力のわずかな差を利用しなる反応で水相ー有機様間に各イオンが分配される。レアチ-ズ元素の化学的類似性のために相互分離は非常に困難である。従来は主に有機相への試薬添加による分離性の改善を図ってきた。本研究ではこれに加えて、水相への錯体形成剤を加え、抽出平衡や有機相への移行速度の差を変化させて分離を改善する方法の可能性を検討した。による抽出率および抽出の速さを測定し、Ce、Pr、Ndの相互分離に及ぼす影響を明らかにした。D2EHPAによる抽出では、金属イオンと抽出剤の親和が大きいためにDTPAの水相への添加は本実験の条件では顕著な効果が現われなかった。HEH(EHP)を用いた抽出では、高いPH域でDTPAの添加によって抽出の抑制がおこった。この抽出の抑制はCe〈Pr〈Ndの順で大きく現われ、相互分離保数を無添加の抽出に比較して大きくすることができた。抽出剤濃度、DTPAー金属イオンモル比、pHを適宣選択することによって相互分離を向上させることが可能である。DTPAの添加によって抽出速度を変化させることができ、Ce〉Pr〉Ndの順で抽出速度を大きくすることができた。DTPAの添加によって各イオンの分配平衡および抽出速度の差を拡大し、相互分離を促進させることが可能であることを明らかにした。化学的性質が非常に類似している元素群の代表例であり、実操業においても相互分離が極めて困難なCe,Pr,Ndの溶媒抽出による分離効率の向上を試みた。従来の溶媒抽出法では溶媒相中の抽出剤と水溶液相中のそれぞれのレアア-ス金属の単一イオンの反応によって水に難溶性で溶媒相に溶け易い化学種を生成させて目的金属イオンを溶媒相に抽出している。この方法では高い抽出率は実現できても、本研究でとりあげた系のように化学的性質が酷似しているイオン間の相互分離は極めて困難である。そこで水溶液相に金属イオンと錯体を形成する化合物を添加し、水溶液相中の各イオンと錯体形成剤との親和力の差を利用して各イオンの抽出され易さに差をつけ、相互分離の向上を図る方法の可能性を検討した。D2EHPAおよびPC-88Aによる抽出平衡を種々のpHで求め、錯体形成剤の水溶液相への添加の影響を調べた。D2EHPAによる抽出では、抽出剤と金属イオンの親和力が強く、水溶液相へのDTPAの添加の効果は非常に小さく、相互分離の改善はみられなかった。一方、PC-88Aを用いた場合には、錯化剤無添加ではNd>Pr>Ceの順で抽出率が高いが、互いに抽出率が近い値をとる。DTPAを添加するとpHが1.8以上ではCe>Pr>Ndの順で抽出率が高くなり、抽出率に大きな差がみられるようになる。また、抽出の速さにもイオン間で差がみられ、分離の向上が平衡値および速度の両面から期待される。酸性リン酸塩系抽出剤を用いた溶媒抽出によるレアア-ス元素の相互分離は対象イオンと有機相中の抽出剤との親和力のわずかな差を利用しなる反応で水相ー有機相間に各イオンが分配される。レアア-ス元素の化学的類似性のために相互分離は非常に因難である。本研究ではこれに加えて,水相への錯体形成剤を加え,抽出平衡や有機相への移行速度の差を変化させて分離を改善する方法の可能性を検討した。による抽出率および抽出の速さを測定し,Ce,Pr,Ndの相互分離に及ぼす影響を明らかにした。

DZEHPAによる抽出では、金属イオンと抽出剤の親和力が大きいためにDTPAの水相への添加は本実験の条件下では顕著な効果が現われなかった。HEH(EHP)を用いた抽出では,高いpH域でDTPAの添加によって抽出の抑制がおこった。この抽出の抑制はCe<Pr<Ndの順で大きく現われ,相互分離保数を無添加の抽出に比較して大きくすることができた。抽出剤濃度,DTPAー金属イオンモル比,pHを適宜選択することによって相互分離を向上させることが可能である。DTPAの添加によって抽出速度を変化させることができ,Ce>Pr>Ndの順で抽出速度を大きくすることができた。DTPAの添加によって各イオンの分配平衡および抽出速度の差を拡大し,相互分離を促進させることが可能であることを明らかにした。
インフラ安全監視を行う無電源作動ワイヤレスセンサー

本研究では,橋梁やトンネル,電力設備などのインフラストラクチャの温度や応力など,システムの安全を特徴づける物理・化学量を遠隔計測するための無電源ワイヤレスセンサーを開発した.本センサーはUHF帯域の電磁波を受け,10マイクロワット程度の極低電力で動作する.試作したセンサーは,4W EIRPの高出力の電磁波を用いる場合,10m程度の通信可能距離を持ち,温度データを精度よく送信できることがわかった.本研究では,橋梁やトンネル,電力設備などのインフラストラクチャの温度や応力など,システムの安全を特徴づける物理・化学量を遠隔計測するための無電源ワイヤレスセンサーを開発した.本センサーはUHF帯域の電磁波を受け,10マイクロワット程度の極低電力で動作する.試作したセンサーは,4W EIRPの高出力の電磁波を用いる場合,10m程度の通信可能距離を持ち,温度データを精度よく送信できることがわかった.ひずみゲージや温度センサーなどを橋梁やトンネル,電力設備などのインフラストラクチャに配置し,これらの状態を基地局に集約して安全監視を行うことにより,事故災害の予防に役立てることができる.このとき各センサーと情報端末(リーダ(reader))間で無線通信を行えば,広域多点のワイヤレス計測が可能となり,安全性監視の有効性が飛躍的に向上する.本研究ではこのようなワイヤレスセンサーによるインフラの状態監視・安全診断の実現を目指し,このセンシングを担うセンサーとして,リーダから放射された電磁波エネルギーで動作する無電源ワイヤレスセンサー(PWセンサー(passive wireless sensor))を提案し,その基本性能と有効性を検証するための基礎研究を実施する.平成21年度においては,まずPWセンサーのためのアンテナ設計を行うために,モーメント法に基づく電磁界解析と遺伝的アルゴリズムを用いた,アンテナ形状最適化手法を開発し,最適化されたアンテナ形状を求めた.さらに最適化結果に基づいて実際にアンテナを試作し,ネットワークアナライザにより入力インピーダンスを測定し,測定結果が解析結果と一致することを示した.つぎにPWセンサーを土壌中やコンクリート,金属の表面に設置した場合に,PWセンサーが受信可能な電力の変化を,FDTD法に基づく電磁界解析により明らかにした.さらに,誘電体層をPWセンサーのアンテナ近傍に配置することにより,受信可能電力を増加できることを明らかにした.また,PWセンサーの回路部に使用される電圧倍増回路(Cockcroft-Walton回路)の非線形性を考慮して,電磁波との結合問題を解析するためのFDTD解析コードを作成し,これを用いて通信距離の評価を行った.本研究では,橋梁やトンネル,電力設備などのインフラストラクチャの温度,応力,塩分濃度など,システムの安全を特徴づける物理・化学量をリモートで多点計測するために,無電源ワイヤレスセンサー((PW(passive wireless)センサー)を開発している.平成22年度は下記の研究を実施した.温度測定のためにコンデンサーの静電容量が温度に依存して変化する性質を用いる方式の有効性を検証するために,静電容量変化に伴いPWセンサー回路のインピーダンス整合が崩れたときに生じる反射波の振幅変化を評価しなければならない.この定量評価のために回路とアンテナの結合を考慮した時間領域差分(FDTD)法による解析コードを作成した.この結果,電磁波の周期に比べて回路の時定数が長い場合,解析に膨大な時間を要するため,実質的に解析が難しいことがわかった.この問題を解決するために,回路の時定数を実効的に短くして,定常状態への収束を加速する方法を新たに開発し,その有効性を確認した,この成果は論文として国際学術雑誌に投稿中である.また,この高速解法を用いて,金属面に貼り付けが可能なPWセンサーのためのパッチアンテナの設計最適化を行った.この成果はH23年度に開催される国際学会で発表する予定である.さらに,PWセンサーは電線や橋梁等に貼り付けることが想定されるため,アンテナの面積を小さくする必要がある.このため,新たにスパイラル状のアンテナ形状を導入し,格段の小型化を可能とした.この成果は,国際学術雑誌に掲載予定である.静電容量変化による反射波の振幅変化については,上で述べた高速解析法を用いてH23年度に解析する予定である.本研究では,橋梁やトンネル,電力設備などのインフラストラクチャの温度,応力,塩分濃度など,システムの安全を特徴づける物理・化学量をリモートで多点計測するために,無電源ワイヤレスセンサー((PW(passive wireless)センサー)を開発している.平成23年度は下記の研究を実施した.PWセンサーを電力設備等の表面に設置する場合,それら設備の金属表面からの電磁波の反射があるため,その影響を受けないようなPWセンサー用アンテナの設計が必要となる.このために,反射の影響がほとんどないパッチアンテナを考え,その形状をPWセンサーの出力電圧が最大となるように最適設計した.また,PWセンサーの受信距離を伸ばすために,PWセンサー回路に供給する電圧を最大化するための共振回路が必要となる.このためにスタブを導入することを考え,すでに開発してあるコッククロフト・ウォルトン型の電圧倍増回路と極低消費電力コンパレータおよびアンテナ系にスタブをつけた場合の通信距離可能距離の評価を行った.これにより,高出力のRFID(4W EIRP)の場合10m程度の通信距離を実現できることがわかった.しかし屋外で使用できる中出力のRFIDの場合,2m程度の通信距離にとどまるため,実利用のためにさらなる研究が必要である.
活動天体における粒子加速とガンマ線放射

1.ブレーザーからのガンマ線放射を相対論的電子による逆コンプトン散乱モデルで説明した。(1)中心から0.01pc程度の距離で、ローレンツ因子が10程度までに加速されたジェット中での衝撃波による電子加速がよく観測を説明することを示した。(2)ジェットでは磁場のエネルギーよりも粒子のエネルギーが卓越し、その組成は電子陽電子対を主としていることを示した。(3)TeV放射を出しえるのは低光度のブレーザーであることを示した。(4)陽子シャワーモデルはMkn421のkeV-TeVフレアを説明できないことを論じた。(5)ジェットの加速機構は未解決の問題であるが、磁場よりも放射場の役割が重要であることを論じた。2.衝撃波による粒子の統計加速過程の研究を進めた。(1)斜め衝撃波について加速時間の短縮度、粒子スペクトル指数の変化を示べ、有効な過程であることを示した。(2)平行衝撃波での熱的粒子から非熱的粒子への入射過程をモンテカルロシミュレーションで調べ、効率が充分良いことを示した。(3)銀河面からの硬X線放射への適用を行ない、それが超新星残骸での粒子加速入射過程により説明される可能性を論じた。3.パルサーの磁極付近での粒子加速とガンマ線放射の研究を行なった。(1)加速粒子の存在を仮定すれば、曲率放射、磁場による-光子吸収と電子陽電子の発生によりガンマ線放射がよく説明されることを示した。(2)沿磁力線電場の形成機構と斉合的な粒子加速のモデルの検討を開始した。
カンボジアにおける在来家畜及び近縁野生種の遺伝資時学的調査研究

予備調査(H14.8.18-25)、1次現地調査(H14.12.19-H15.1.16)及び2次現地調査(H15.12.18-H16.1.14)において、カンボジア各地(18県:provinces)の在来家畜及び近縁野生種の遺伝学的・形態学的データを調査、観察、測定、試料採取及び実験分析によってえた。これらの生データ、資料、試料は他地域・国のそれらと比較解析ができる基礎データ・試料として整理・調整された。カンボジア在来家畜及び近縁野生種を含めた、遺伝資源学的評価、家畜系統史に関する研究をさらにすすめている。牛については、被毛色変異の地理的分布(28140個体)、体尺測定(200個体以上)、血液試料(212個体)の電気泳動法による21遺伝子座の遺伝的変異データをえた。同時に精製DNA試料210個体分以上を調整し保存した。さらに、飼養文化財(牛鈴など)の収集を行い、研究分担者所属の博物館に保蔵した。水牛についても牛と同様に被毛色変異分布(5009個体)、体尺測定(100個体以上)、血液試料を用いた21遺伝子座の遺伝的変異検索(114個体)及び精製DNA試料の調整をした。在来山羊、在来豚/猪、在来鶏/野鶏についても多数個体の形態観察、形態測定、試料採取、電気泳動的遺伝変異検索、精製DNA試料の調整を完了した。これらのデータ及び分析用試料は、カンボジア在来家畜の特性を明らかにするため、アジア諸地域のそれらとの比較解析に活用されることとなる。野生スンクスについては、カンボジア10県で合計136個体の野生個体を採集し、形態測定、繁殖形質の記載DNA用組織試料の調整を行った。予備調査及び1次現地調査で得られた個体についてmtDNAのRFLP解析をした結果、カンボジア野生スンクスはベトナムとアジア島嶼の集団に類似することが判明した。一方、ミャンマー集団と比較すると遺伝的分化が明らかに認められた。本研究はカンボジアにおける在来家畜、その近縁野生種及び野生小型哺乳類の遺伝学的調査を行い、それらの保全と活用の施策の基盤を形成することを目的として実施された。本年度はまず8月18日から24日にかけて予備調査として2名の研究者が現地を訪れ、カウンターパートの王立農業大学校(RUA)のスタッフと調査実施の概要について打合せを行った。またプノンペンで各種家畜の形態観察とスンクスの捕獲調査を行った。第1回の本調査は12月19日から翌年1月15日にかけて研究協力者2名を含む7名が参加し、RUAのスタッフ及び学生の協力のもとに実施した。調査地域はプノンペンと南部のタケオ、カンポット、クロンプレシアヌーク及びココン、トンレサップ湖周囲のコンポントム、シェムリアップ、バンテイメアンチェイ、バッタンバン及びコンポンチャンである。調査対象動物数とその内訳は、血液試料採取したものが牛110頭、水牛63頭、ヤギ78頭、豚34頭、鶏及び野鶏272羽、鶏卵採取が93個、体尺測定を行ったものが牛94頭、水牛62頭、ヤギ35頭、豚3頭、毛色等の形態観察を行ったものが予備調査時も含めて牛約16,000頭、水牛約3,400頭、ヤギ78頭、馬280頭、豚36頭、鶏羽、犬918匹、猫136匹、小型野生哺乳類の捕獲がスンクス86匹、ラット20匹であった。

採取した試料から現地において血液分離、卵白分離を行い、酵素蛋白の電気泳動法による分析とDNA試料の粗抽出、捕獲野生動物の解剖を行った。各種動物のDNA試料は持ち帰り各研究分担者において現在詳細な分析を進めている。また各種データの統計解析、集団遺伝学的分析も現在行っている最中である。来年度はカンボジア東部を重点に今回行わなかった地域での調査を実施する予定である。最終的に分析された各動物種のデータから、近隣諸国の家畜集団との関連やカンボジアにおける家畜遺伝資源の特徴を明らかにする。予備調査(H14-.8.18-25)、1次現地調査(H14.12.19-H15.1.16)及び2次現地調査(H15.12.18-H16.1.14)において、カンボジア各地(18県:provinces)の在来家畜及び近縁野生種の遺伝学的・形態学的データを調査、観察、測定、試料採取及び実験分析によってえた。これらの生データ、資料、試料は他地域・国のそれらと比較解析ができる基礎データ・試料として整理・調整された。カンボジア在来家畜及び近縁野生種を含めた、遺伝資源学的評価、家畜系統史に関る研究をさらにすすめている。牛については、被毛色変異の地理的分布(28140個体)、体尺測定(200個体以上)、血液試料(212個体)の電気泳動法による21遺伝子座の遺伝的変異データをえた。同時に精製DNA試料210個体分以上を調整し保存した。さらに、飼養文化財(牛鈴など)の収集を行い、研究分担者所属の博物館に保蔵した。水牛についても牛と同様に被毛色変異分布(5009個体)、体尺測定(100個体以上)、血液試料を用いた21遺伝座の遺伝的変異検索(114個体)及び精製DNA試料の調整をした。在来山羊、在来豚/猪、在来鶏/野鶏についても多数個体の形態観察、形態測定、試料採取、電気泳動的遺伝変異検索、精製DNA試料の調整を完了した。これらのデータ及び分析用試料は、カンボジア在来家畜の特性を明らかにするため、アジア諸地域のそれらとの比較解析に活用されることとなる。野生スンクスについては、カンボジア10県で合計136個体の野生個体を採集し、形態測定、繁殖形質の記載、DNA用組織試料の調整を行った。予備調査及び1次現地調査で得られた個体についてmtDNAのRFLP解析をした結果、カンボジア野生スンクスはベトナムとアジア島嶼地域の集団に類似することが判明した。一方、ミャンマー集団と比較すると遺伝的分化が明らかに認められた。
光誘起トンネル電子移動を利用した分子素子の新しい走査プローブ顕微鏡による研究

1)平成6年度に引き続き、S-D両親媒性化合物の分子内光誘起トンネル電子移動速度の鎖長依存性、および金単結晶表面-STMチップ間のトンネル電流の介在物による距離依存性への影響についてさらに詳細に検討した。2)S-D間のS、D両部位を連結している炭化水素鎖長を一定にして、炭化水素鎖の数を変化させた時の、光誘起トンネル電子移動速度の変化を、新しいS-D化合物の合成と、ピコ秒パルスレーザーによる蛍光寿命測定結果に基づいて検討した。3)極低電流で作動するSTMの電流測定感度を向上させた。また、前年度に空間分解能を向上させた光ファイバーを用いて、少数の光ダイオード分子と光STMとの光接続も試みた。4)平成6年度に引き続き、光ダイオード機能を持つ分子を合成し、性能の向上を図った。5)光STMとピコ秒パルスレーザーとを組み合わせて、局所場での光誘起トンネル過程を追跡するための予備的検討を行った。
戦前日本の外資系企業における技術移転とコーポレート・ガヴァナンス

本研究の目的は、戦前日本の外資系企業(とくに財閥系及び軍事関連大企業)の「コーポレート・ガヴァナンス」について、技術移転と関連させつつ明らかにすることである。具体的な検討対象としては、従来から研究代表者が手がけてきた日本製鋼所(日英合弁兵器鉄鋼会社)及び研究が皆無であった日本爆発物会社(英国兵器火薬3社100%出資、後日本政府買収により海軍火薬廠)の2社について集中的に行った。日本製鋼所については、日英出資者(北海道炭礦汽船・アームストロング社・ヴィッカーズ社)と日本海軍の思惑の相違に起因する様々な軋轢(複雑な「コーポレート・ガヴァナンス」事情)、及び、英国両社・日本製鋼所・呉海軍工廠間の大口径砲受注製造の分担関係を明らかにし、技術移転の進展度合いと問題点を整理した(『日英兵器産業とジーメンス事件』第2章第節)。また、呉工廠による日本製鋼所に対する高級幹部・技術者派遣に基づくトップマネジメント・ミドルマネジメントへの深い関与及び大口径砲製造の技術移転における重要な役割を明らかにした(『日英兵器産業史』第4章)。日本爆発物会社については、設立の背景(海軍用火薬の英国依存、英国兵器火薬大企業の再編提携関係等)、設立事情(契約・株主・役員等)、日本支社(平塚工場)の概況、日本海軍による買収など、資料的に可能な限り明らかにした(『日英兵器産業とジーメンス事件』第2章第1節)。また、軍事関連の外資系大企業史の把握に関する方法を模索し、共同研究の一環として、19世紀末20世紀初頭における「経済大国」「軍事大国」イギリスからの「武器移転」のいわば「受け入れ」側にあたる後発・後進資本主義国日本の「軍器独立」過程をどのように捉えるべきかについての問題提起を行った(『日英兵器産業史』序章)。その他、上記テーマと関連して呉工廠の生産実態・技術水準に関する草稿を書き(近く修正の上大学の紀要に発表予定)、三菱系鉄鋼兵器産業の資料収集なども行ったが未だ発表には至らず、また、他の外資系企業の調査・分析も含めた外資系企業の「コーポレート・ガヴァナンス」に関する総括的な把握は今後の課題として残されている。本研究の目的は、戦前日本の外資系企業(とくに財閥系及び軍事関連大企業)の「コーポレート・ガヴァナンス」について「技術移転」と関連させつつ明らかにすることであるが、本年度は4ヶ年計画の第1年度に当たるので、関連する諸研究(直接的関連のものは少ないが)をサーベイするとともに、日本及び英国にて資料収集につとめた。同時に、「イギリス兵器産業の対日投資と技術移転」というタイトルのもとに、日英合弁兵器鉄鋼会社の日本製鋼所、及び日本海軍と英国兵器火薬会社3社(アームストロング社、ノーベル爆薬社及びチルワース火薬社)との契約に基づき設立された日本爆発物(製造)会社(英国側100%出資、後に日本政府が買収して海軍火薬廠として継承)の2社について、論稿をまとめて発表した(研究発表欄「図書」の『日英兵器産業とジーメンス事件』第2章)。

日本製鋼所については、従来からの研究代表者の研究をふまえて、設立過程で日英出資者及び日本海軍のそれぞれの思惑が異なったことから設立後も同社のトップマネジメントに様々な軋轢が生じて「コーポレート・ガヴァナンス」にとって複雑な関係がつくり出されたこと、及び、大口径砲受注・製造の分担関係を呉海軍工廠・日本製鋼所・英国両社(アームストロング社及びヴィッカーズ社)について明らかにしつつ、技術移転の進展度合いと問題点を整理した。日本爆発物会社については、従来資料的にも不詳なために殆ど研究がなされていなかったので、英国PRO(国立公文書館)、TWAS(タイン・ウェア文書館)等及び日本国内(平塚市中央図書館、国立公文書館、等)での資料収集をもとに、同社設立に至る背景(海軍用火薬の英国依存、英国兵器火薬大企業の再編提携関係など)、設立事情(設立契約、株主・役員など)、日本支社(平塚工場)の概況(名称・スタッフ・操業)、日本海軍による買収、などを現時点で可能な限り明らかにした。本研究の目的は、戦前日本の外資系企業(とくに財閥系及び軍事関連大企業)の「コーポレート・ガヴァナンス」について「技術移転」と関連させつつ明らかにすることであるが、本年度は4ヶ年計画の第2年度に当たるので、一方では、戦前日本における軍事関連の外資系大企業史をどのように把握したら良いかという方法論を模索するとともに、他方では、日本製鋼所と呉海軍工廠についての資料収集につとめつつ、それぞれ現時点でわかる限りの整理・分析を試み、論稿をまとめて発表した(研究発表欄「図書」の『日英兵器産業史-武器移転の経済史的研究-』序章及び第4章)。すなわち、前者(方法論模索)については、「武器移転と国際経済史」というタイトルのもとに、従来主として国際政治学や国際関係論で使用されている「武器移転」概念の経済史(国際経済史)研究への援用を試みた。つまり、19世紀末20世紀初頭における「経済大国」「軍事大国」イギリスからの「武器移転」のいわば「受け入れ」側にあたる後発・後進資本主義国日本の「軍器独立」過程をどのように捉えるべきかについての問題提起を行った(序章)。後者(日本製鋼所と呉海軍工廠の分析)については、「日本製鋼所と『軍器独立』-呉海軍工廠との関連を中心に-」をまとめた(第4章)。日本製鋼所についての従来の研究代表者の研究は、イギリス側株主(アームストロング社及びヴィッカーズ社)との分析が中心であったのに対し、今回は日本海軍(とくに呉海軍工廠)との関連で日本製鋼所の「軍器独立」過程を明らかにしたものである。その結果、呉工廠を中心として日本海軍は日本製鋼所の設立過程のみならず、設立後の日本製鋼所に高級幹部・技術者を派遣してトップマネジメント・ミドルマネジメントに深く関わり(コーポレート・ガヴァナンス上の主要な利害関係者)、大口径砲製造に重要な役割を果たしたことを析出した。しかし、同時に、第一次大戦直後に三井財閥主導で行われた日本製鋼所と輪西製鉄所合併については、海軍の関与は稀薄であり、「軍器独立」上も問題を孕んでいたことを指摘した。本研究の目的は、戦前日本の外資系企業(とくに財閥系及び軍事関連大企業)の「コーポレート・ガヴァナンス」について「技術移転」と関連させつつ明らかにすることである。今までの研究代表者の研究は、日本製鋼所・日本爆発物会社等の代表的な兵器産業・軍事関連大企業の外資系会社を対象として、イギリス側株主・日本側出資者及び日本海軍のねらい・思惑と実際に設立された会社のトップマネジメントにおける様々な問題や主要工場における技術移転をめぐる問題などを検討することにより、「コーポレート・ガヴァナンス」のあり方を明らかにしてきた(平成15年度及び16年度「研究実績報告書」記載参照)。
疲労表面き裂の開閉口挙動と寿命予測に関する研究

本研究の目的は、溶接継手止端部から発生・伝播する疲労表面き裂の定量的な寿命評価法の確立を目指すことである。構造的応力集中部や切欠底から発生・伝播するき裂は多数点から発生し、それらが合体を繰り返しながら成長し、ついには1つの表面き裂となるが、この挙動を解析的に評価することは困難である。また、実構造物のき裂発生源には引張溶接残留応力が存在していることが多く、この残留応力は表面き裂のアスペクト比変化に影響を及ぼすものと考えられる。そこで、回し溶接止端部から発生・伝播する表面き裂のアスペクト比変化について実験的検討を加え、合体過程におけるアスペクト比変化については、多数点から発生するき裂の干渉効果を考慮し、単一の表面き裂に代表させることにより、その変化を近似的に与える実験式を導き、合体完了後は川原らが提案する非均衡成長曲線にしたがうことを明らかにした。このことは、表面き裂の開閉口挙動を推定するモデル作成に不可欠である。また、疲労寿命の定量的評価にあたっては、表面き裂のき裂開閉口挙動を高精度に計測する必要がある。そこで従来の除荷弾性コンプライアンス法に比べて高精度の計測が期待できるSharpらが提案するレーザ干渉変位計を使用した測定装置を試作した。そして、この装置の問題点を調査するとともに、通常の疲労試験に使用できるよう改良するための問題点を明らかにした。疲労表面き裂の開閉口を測定するため、レーザ干渉法を利用した微小変形の計測装置の設計を行い、その試作を試みた。レーザ発振のためのダイオードの入手が4ヶ月遅れ、それを試作した治具ならびに電子回路に取り付けて計測を試みたが、過渡電流によりダイオードが不良となり、新しいダイオードを依頼しているがなかなか入手できない状態が続いている。一方、表面き裂に対し、3次元問題としてその弾塑性問題を解き、き裂開閉口挙動を求めることは解析的にはもちろん有限要素法などの離散化手法を適用することも1サイクル毎に弾塑性を繰返すことから困難である。そこで、表面き裂の最深部を含んだ表面に垂直な要素のき裂面に、それに垂直な要素に対するバネを挿入して2次元化モデルとすることで、最深部のK値を精度良く推定できる手法はすでに開発しているが、それをき裂開閉口モデルに組み込んだ。この場合、表面き裂のアスペクト比変化は実験で予め求め、その情報をシミュレーションに入力することになる。切欠部から発生する疲労表面き裂は複数個所であり、そのき裂が成長する段階で合体を繰返す。この場合最深部のK値は近傍のき裂の存在により干渉効果でK値が上昇する。この干渉効果を含んだK値の変化を再現する単一の表面き裂に置き換えたアスペクト比変化の実験式を上記シミュレーションに入力することにより、切欠部から発生・伝播するき裂のRPG荷重が定量的に推定できることを確認した。上記のアスペクト比変化は切欠底から発生する疲労き裂に対してであるが、溶接構造物では大きな引張残留応力が通常働いているすみ肉止端部から疲労き裂が発生・伝播しやすい。そこで、ガセットすみ肉角回し溶接試験片に対し、アスペクト比変化を実験的に調査した。平成8年度には、疲労表面き裂の開閉口挙動を計測するため、レーザ干渉法を応用した微小変形を計測できる装置を設計・試作した。今年度は、納入が遅れていたレーザ発振のためのダイオードを試作した装置に組み込み、この装置を用いて平板中に存在する単一の疲労表面き裂の開閉口挙動を計測できるか否か検討した。その結果、試験体が大きい場合には拘束冶具を用いても面外変形や横ぶれが大きく、疲労表面き裂の開閉口挙動を精度よく計測できないことが判明した。また、試験体を小さくすることである程度計測精度が改善されるが、計測精度におよぼす面外変形による影響が大きく、十分な精度で開閉口挙動を計測できていない。そこで、現在この面外変形による影響を考慮する手法を検討中である。

一方、先に開発した疲労き裂伝播解析プログラムはき裂面の任意位置に集中荷重か作用した場合のK値が基礎式となるが、構造要素に対するそのK値解は一般に求められない。そこで、構造要素のき裂長さとK値の関係を入力することにより、そのK値のき裂長さ依存性が同一となる分布応力を単純な試験体に作用させき裂開閉口挙動を推定すれば構造要素の疲労き裂伝播挙動を近似的に表現できるものと考え、発生から任意き裂長になるまでの寿命推定が可能となる構造要素に対するき裂開閉口プログラムを開発した。来年度はこのプログラムを用いてき裂開閉口挙動を推定し、実験結果と比較検討し、実用に耐えうるよう改良する予定である。本研究の目的は,溶接継手止端部から発生,伝播する疲労表面き裂の定量的な寿命評価法の確立を目指すことであり,その一環としての表面き裂の開閉口挙動モデル作成に不可欠な,応力集中源(切欠底)の多数点から発生するき裂の成長を干渉効果を考慮して,単一のき裂に置き換える手法を提案した。また,疲労寿命の定量的評価にあたっては,高精度のき裂開閉口挙動の測定が必要不可欠である。そこで従来の除荷弾性コンプライアンス法に比べて高精度の計測が期待できる,Sharpらが提案したレーザー干渉変位計を使用した測定装置の問題点を調査し,通常の疲労試験に使用できるように改良するための問題点を明らかにした。
エバネッセント波光散乱顕微法による界面と粒子の相互作用ポテンシャルの直接評価

屈折率の異なる2物質の界面で光が全反射する際に界面を越えてしみ出る「エバネッセント波」を利用すると、界面近傍のみの情報を抽出することが可能となる。本研究においては、顕微鏡の試料台部分にエバネッセント用台形プリズムを設置し、側面から入射したレーザー光をプリズムの上面で全反射させることにより、試料分散液中にエバネッセント波が発生する装置を製作した。これを用い、ポリスチレンラテックスの分散液系においてガラス界面に存在する一粒子のみを顕微鏡下に捕らえることによって、エバネッセント波の照射を受けたラテックスの単一粒子からの散乱光を精度よく測定できることが確かめられ、本研究の目的の第一段階であるエバネッセント波光散乱顕微鏡(EVLSM)装置の試作に成功したことが確認された。さらに、この系における添加塩の濃度依存性を測定し、塩濃度が増加するにつれて、散乱光の強度と頻度がともに増大し、散乱光強度のゆらぎが激しくなることを観測した。これは、塩濃度の増加にともなう静電相互作用の謝蔽によりポテンシャルミニマムが浅くなり、粒子の運動が激しくなったことを反映しているものである。このようにEVLSM法は、界面と粒子間の相互作用ポテンシャルを直接的に評価することのできる優れた測定手法であることが確認された。今後は、EVLSM装置の測定精度をさらに向上させること、さらに、測定時間の間隔を短縮することによって粒子運動のダイナミクスをより厳密に評価する方法を確立することを計画している。
キャンピロバクタ・ジェジュニの病原性に関する研究

キャンピロバクタ・ジェジュニが下痢原因菌として認識されてからまだ日が浅く、そのためその病原性については、ほとんどわかっていない。下痢原因菌として近年その重要性が広く認められるようになったキャンピロバクタジェシュニの病原性について主として毒素病態学的側面から解明を試み、以下のことを明らかにした。1).キャンピロバクタ・ジェジュニは、チャイニーズハムスターオバリー細胞の形態を卵円形から紡錘形に変形さす毒素を産生する。この毒素はコレラ毒素と免疫学的に共通抗原がある。2).キャンピロバクタ・ジェジュニが志賀赤痢菌の産生する志賀毒素と免疫学的に共通抗原性のある毒素を産生することを示唆する成績を得たので、それを詳細に研究するため、志賀毒素および病原大腸菌の志賀様毒素を精製し、その抗体を調製した。3).キャンピロバクタ・ジェジュニの産生する二種の毒素はいずれも極めて微量にしか検出できていない。そこで微量の毒素の産生を迅速かつ高感度に検出できるELISA法を開発した。
高血圧感受性遺伝子ATP2B1の血圧および臓器障害に与える影響に関する研究

我々は、ヒトの本態性高血圧感受性遺伝子を探索し、ATP2B1遺伝子を発見し、血管平滑筋細胞の同遺伝子発現を無くしたモデルを作成し血圧上昇との関連性を明らかにした。しかし、本態性高血圧では全身のATP2B1がある程度低下した状態の方が実際の病態に近い可能性がある。そこで、我々は全身のヘテロノックアウトマウスを作成してその意義を解析した。本モデルでは、各臓器のATP2B1発現が30%程度に低下するとともに、内皮eNOSのリン酸化の低下とともにNO産生が低下し、血管の収縮性亢進とともに血圧が上昇する事が明らかとなった。ATP2B1のユビキタスな発現低下が高血圧の発症と関係することが明らかとなった。血管平滑筋特異的ATP2B1ホモKOマウス細胞内カルシウム濃度に影響を与える本遺伝子変異が、さまざまな降圧薬に対して、反応性が異なるのかどうかについて基礎的な検討をすすめた。また、本年度は、よりcontrolマウスとKOマウスの遺伝的形質を同一に近くするための交配を進めている。全身ATP2B1ヘテロKOマウスATP2B1のsystemic KOマウスは、胎生致死となる事が知られており、ヘテロKOマウスの解析をすすめている。本KOマウスの全身臓器におけるATP2B1のmRNA発現量は、コントロールの3割ほどであったが、生育には影響を与えなかった。テレメトリー法による血圧測定で有意に血圧上昇を認め、平滑筋細胞内Ca濃度が上昇していた。また、血管の収縮性が亢進していたが、L-NAME処理下での収縮反応は、ヘテロKOマウスとコントロールマウスでは差を認めなくなった。血管内皮細胞のeNOS活性に重要部位のリン酸化がヘテロKOマウスで低下していた。この事実は、人においても本遺伝子のSNP変異によりNO系に影響がでる可能性を示唆しており、今後の研究に有用なデータと考えられる。内皮特異的ATP2B1ヘテロKOマウスホモノックアウトマウスの作製を試みたが、ホモノックアウトマウスは出生しなかった。そこで、内皮特異的なヘテロKOマウスを作成している。今後、血圧などに特徴的な変化があれば、研究を進めて行く予定である。尿細管特異的ATP2B1ホモKOマウス本マウスは、ホモKOマウスにおいても出生を認め、繁殖可能である。本マウスでは、血圧に有意な変化を認めなかった。よって、ATP2B1は遠位尿細管においては、血圧調節と言う点では代償可能な程度の変化しか示していない可能性がある。しかし、水、電解質代謝に与える影響は強く、現在、その詳細を検討している。1)血管壁平滑筋特異的ATP2B1ホモKOマウス血管平滑筋特異的なATP2B1の発現をノックアウトしたマウスに対しては、血圧が上昇する事を既に報告している。そこで、ATP2B1(PMCA1)のKOが異なる種類の降圧薬に対して反応性が異なる可能性がある。各種降圧薬の腹腔内投与の効果を、全てテレメトリー法による直接血圧測定で検討している。平成27年度に論文化を目指して検討をすすめている。2)全身ATP2B1ヘテロKOマウス全身のヘテロKOマウスにおいても血圧が上昇する事を2014年にJournal of Hypertensionに報告した。そのメカニズムにNOが関与する事が明らかとなり、ATP2B1と一酸化窒素との関連性に興味が持たれている。一方、本遺伝子がCaの調節に関与しているため、各種ホルモンに加えて骨標本を含めた検討をすすめている。こちらも論文化をすすめている。3)内皮特異的ATP2B1KOマウス本マウスはホモKOでは胎生致死である事が明らかとなっている。このためヘテロKOマウスを用いているが、血圧等に大きな変動を認めないようである。4)尿細管特異的ATP2B1ホモKOマウス本マウスは主に遠位から集合管におけるATP2B1の役割を検討するために作成した。尿細管におけるNa再吸収に対しては効果を示さず血圧に影響を与えなかった。一方、Ca利尿、水利尿と関連している事が明らかとなったため、現在、論文を作成して投稿中である。我々は、2000年に開始されたミレニアムゲノムプロジェクトから、高血圧の遺伝子解析を行ない、ATP2B1遺伝子と高血圧の関係を2011年にconfirmした。また、日本人のみならず、ヨーロッパや東アジアの人種でも普遍的に高血圧と関連している事が明らかとなった(Nature 2011, Nature Genetics 2011)。さらに愛媛大学、滋賀大学とコホートをつくり、1万人を超える検体からATP2B1などの遺伝子と高血圧の関係性を明らかにして特許を取得した(特許第5608944号)。2012年には韓国における国際特許(特許第10-1220806号、第10-1263622号)、2013年および2014年には中国特許(特許第1312261号)、2015年12月に欧州特許を取得した(特許2257193号)。我々は、すでに世界に先駆けて2007年よりATP2B1のin vivoにおける役割の解析に着手した。まず、ATP2B1 loxPマウスを作製し、組織特異的Cre発現マウスを用いたCre-loxPシステムによる臓器特異的KOマウスの作成に成功した。血管平滑筋細胞

特異的KOマウスを作製し、ATP2B1遺伝子のin vivoにおける役割を、世界で初めて明らかにするとともにGWAS研究の意義を証明した(Hypertension 2012)。さらに全身のATP2B1発現低下マウスを作成し血圧上昇メカニズムを証明した(J Hypertens 2014)。さらに尿細管特異的KOマウスを用いて、尿中Ca排泄、利尿とATP2B1の関連性を証明してきた。また、ATP2B1の過剰発現による血圧の影響については、いまだに明らかになっていなかった。そこで、我々は、トランスジェニック(TG)マウスの作成に着手した。現在、3系統のTGマウスを作成することに成功し、今後、意義を解明する予定である。我々は、ヒトの本態性高血圧感受性遺伝子を探索し、ATP2B1遺伝子を発見し、血管平滑筋細胞の同遺伝子発現を無くしたモデルを作成し血圧上昇との関連性を明らかにした。しかし、本態性高血圧では全身のATP2B1がある程度低下した状態の方が実際の病態に近い可能性がある。そこで、我々は全身のヘテロノックアウトマウスを作成してその意義を解析した。本モデルでは、各臓器のATP2B1発現が30%程度に低下するとともに、内皮eNOSのリン酸化の低下とともにNO産生が低下し、血管の収縮性亢進とともに血圧が上昇する事が明らかとなった。ATP2B1のユビキタスな発現低下が高血圧の発症と関係することが明らかとなった。研究実績の概要でも記載した様に、ATP2B1が血管壁のみならず、全身で発現を低減させた場合には、NOを介して血圧の調節にも関連している事を明らかにした。さらに、全身のCa代謝、骨代謝に関連する事も明らかにして、論文化をすすめている。また、尿細管特異的なKOでは、血圧への影響よりもCa利尿や水利尿に関連する事を明らかにし、論文の投稿中である。さらに、ATP2B1の機能低下のみならず、機能亢進の意義をあきらかにすることにより、より深くATP2B1の役割が明らかになると思われる。すでに、過剰発現マウスの作成に着手しており、さらなる研究の展開が期待されている。高血圧学、腎臓内科学ヒトGWASから高血圧との関連性が発見されたATP2B1について、遺伝子改変動物を用いて明らかにして来た。今後も血管平滑筋特異的、全身へテロ、尿細管特異的ATP2B1KOマウスを用いて、血圧との関連を明らかにして行く。まず、Na負荷に対する血圧の反応性や各臓器の変化を確認して行く。さらに各種薬剤に対する特異的な反応の有無を確認していく。また、ATP2B1の発現を増強させたトランスジェニックマウスの作成をすすめて、ATP2B1の血圧に与える影響を明らかにしていく。今回、我々は、研究初年度に、ATP2B1の全身ヘテロKOマウスの血圧変動およびそのメカニズムを明らかにすることができた。ATP2B1は、ヒトゲノムプロジェクトの延長として発見された重要な遺伝子である。我々は、血管平滑筋特異的KOマウスで、ATP2B1と細胞内カルシウム濃度、高血圧の関連性を世界で初めて証明することができたが、今回は、それを一歩進めて、ヒトの病態に近い、全身におけるATP2B1の発現量の低下が、血圧を有意に上昇させる事を明らかにすることができた。本病態では、血管内Ca濃度のみならず、細胞収縮に関連するNOの産生調節など新しいメカニズムの関与が重要である事も明らかになった。
ヒト副腎皮質細胞(NCI-H295)におけるIGF-Iの副腎アンドロゲン産生調節

副腎皮質のDHEA、DHEAS産生においてIGF-Iがどのような調節作用を有するかを明確にする目的で、副腎皮質網状層の性質を有するNCI-H295Rを用いて以下の結果を得た。1.NCI-H295Rの培養条件において、凍結保存されたものより開始する場合、細胞密度を高めた状態で開始しないとその後の細胞増殖速度に著しい差が生じた。培養条件は、D-MEM/F-12,1%ITS+Premix,2%Ultroser SFでdoubing timeは34日ほどで実験に供する事ができた。2.IGF-IをNCI-H295Rに添加した実験では、IGF-I(1,10,100nM)添加時において、cortisol産生は、cyclic AMP添加、非添加双方ともに刺激調節された。DHEA、DHEAS産生は、cyclic AMP非添加時において、増大していたが、cyclic AMP添加時においては、抑制、あるいは変化無しの結果があり、同様の実験の繰り返しを必要とし、今年度では結論することができなかった。3.各種培養条件下におけるNCI-H295RよりRNAを抽出し、Northern blottingによりステロイド代謝酵素の発現を検討した。3β-HSDは、cyclic AMP添加により刺激され、IGF-Iでは、増大するものと変化がないものがあり、今年度では結論できなかった。この結果は、同時に行われたcyclic AMP添加時においてのDHEA、DHEAS産生の変化に一致しており、DHEA、DHEAS産生には、3β-HSDがkey enzymeであるとの仮説を指持する結果ではあった。17α-hydroxylaseは、予想よりもその発現が低く、変化を測定するには、probeのラベリング法等の検討が必要であり、現在進行中である。
蓄積型自然放射線量とX線分析による古代ガラス・セラミックス材質の考古科学的研究

古代ガラス・セラミックスの流通や伝播を知る一つの方法として、材質の時代的な変遷や加工方法に着目した。分析手法としては基本的に非破壊分析とし、蓄積型自然放射線量の測定(AR法)を取り入れた迅速かつ多量資料の分類、さらに遷移金属などの化学組成に着目して材質の時代的な変遷に関して調査をおこなった。2世紀8世紀の遺跡出土ガラス・陶器資料約5280点の遺物の調査を実施し、材質の変遷、地域による流通の時期差などを明らかにすることができた。古代ガラス・セラミックスの材質調査から、当時の流通・技術伝播や権力機構による分配の構造を明らかにし、またアジア全体での産地の変遷と、日本国内での材質の変遷を併せて考察していくことにより、当時の産業・技術史的な流れを解明することを目的としている。具体的内容としては、本年度は、まず調査資料として、全国の遺跡から出土しているガラス・陶磁器資料の選別をおこなった。目的を達するための条件に符号していると考えられる資料について、現在約60遺跡出土のガラス・陶磁器についておよそ170点の資料選別が完了している。選別した資料のうち、本年度に借用できた資料に関してはイメージングプレートを用いたCR(コンピューテッドラジオグラフィー)法により内部構造調査、画像解析、鉛ケイ酸塩ガラスとアルカリケイ酸塩ガラスの分類をおこなった。さらに各資料において表面風化の状態調査をおこない、表面部分または一部資料については、内部の健全なガラス質部分の化学組成を明らかにするために、X線分析をおこなった。さらに、AR(オートラジオグラフィー)法によるガラス材質の迅速な識別化を行うとともに、基礎的研究として、ガラスおよび粘土の標準試料を利用し、蓄積した自然放射線量を数値化するための実験をおこなった。資料選別は、分析資料の出土状況や遺跡の知見など考古学との関連付けと行うことは、その資料の特徴を把握することは大変重要となるため、ガラスについて、資料選別がほぼ完了できたことの意義は大きい。また、AR法を用いた新しい比較検討法については、PSLの応答性に影響する要因について、標準試料を用いた実験から要因の一部については軽減できることか判明し、X線分析結果とのクロスチェックをおこなうなど、本手法の精度を高めていくことにより、出土遺物への利用の可能性が広がる意義は大きいといえる。古代ガラス・セラミックスの材質調査から、当時の流通・技術伝播や日本国内での材質の変遷を併せて考察していき、当時の産業・技術史的な流れを明らかにしていくことを目的としている当該年度は、流通や伝播を知る一つの方法として、国内の4府県18遺跡から出土した弥生時代後期から古墳時代後期のガラス約1400点について材質の時代的な変遷や加工方法を調査することにより出土遺物の分類をおこなった。その際の分析手法としてX線分析とイメージングプレートを用いたCR(コンピューテッドラジオグラフィー)法・AR(オートラジオグラフィー)法を用いた。蓄積型自然放射線量の測定(AR法)を取り入れて迅速かつ多量の遺物の分析をおこない、また当該年度は、主に紺色の着色材料などに着目して出土遺物の分類をおこなった。新たな調査研究として、修飾(中間)酸化物により分類した資料について、X線分析装置などを用いた精密な分析調査をおこなった。特に銅・鉄・コバルト・マンガン・ニッケルなどの着色材料・微量成分に着目し地域的・時代的な変遷に関するデータを得た。イメージングプレートを用いたAR法によるガラス材質の迅速な識別化としては、PSL値の変動が許容される範囲にあるかどうかを検証するために、X線分析結果とのクロスチェックをおこなった。非破壊X線分析では、表面風化層の影響で検出できない中間酸化物の差異がAR法により検出できているが、PSL値の変動は資料による差異が大きく、資料形状含めて測定条件など考慮すべき点などの検証を引き続きおこなっている。古代ガラス・セラミックスの材質調査から、当時の流通・技術伝播や分配機構を明らかにし、アジア全体での産地の変遷と、日本国内での材質の変遷を併せて考察していくことにより、当時の産業・技術史的な流れを解明することを目的としている。今年度までに材質調査を実施した調査研究資料約5250点について、化学組成および色調、形状などの観察・分析結果を基にして資料データの蓄積を進め、考古学的、産業・技術史的な知見について考察をおこなった。分析はすべて非破壊分析であるため、資料によっては値にばらつきが認められるものの、非破壊分析ではあっても、ある程度の群を形成することが可能であった。そこで着色材料である遷移金属、特にコバルト、マンガン、銅、鉛については、その特徴について資料群の時期との相関に関する知見を得ることができた。AR法では放射線量を数量化しカリウム含有量の定量化を目指したが、標準資料による実験では測定条件ごとに可能ではあったものの、非破壊分析による考古資料の場合では、形状および表面付着土壌などによる影響が大きく、資料がIPと接する面積については、ある程度の規格化が必要となるなどの課題が残った。

しかしAR法を用いた迅速なアルカリガラスに関する分類については、1遺跡から出土したガラス約1557点中に12点のみ含まれていたカリガラスの存在を明らかにすることができたことなど従来と同様に有意義な成果を得ることができた。資料群、遺跡群、および地域的な特性を明確にし、材質の変遷などに関する知見を得ることができたと考えている。
肺がんの転移と分子標的薬耐性を克服する統合的研究

転移巣における分子標的薬耐性機構を解明するために、EGFR変異肺がんおよびALK融合遺伝子陽性肺がん細胞株を用い、がん性胸水、骨病変(骨転移)、脳病変(脳転移)における分子標的薬耐性のin vivoイメージングモデルを確立した。これらのモデルを用い、一つの腫瘍においても複数の因子により耐性が惹起されること、耐性克服には併用療法の副作用に留意した戦略を立てる必要があることを明らかにした。ヒト小細胞肺がんSBC-5をNK細胞除去SCIDマウスに静注することで多発骨転移を含む多臓器転移が形成されることを既に報告しているが、今年度はSBC-5にluciferase遺伝子を導入し骨転移を含む多臓器転移を発光で検出し定量できるイメージングシステムを確立した。現在PI3K/mTOR阻害薬など分子標的薬の転移抑制効果を検討している。さらに、SCIDマウスに胸腔内移植することで肺腫瘍とがん性胸水を形成するヒトEML4-ALK細胞株を樹立した。さらに、この高胸水産生性株にluciforase遺伝子を導入し、肺腫瘍およびがん性胸水を発光で検出し定量できるイメージングシステムを確立した。現在ALK阻害薬であるクリゾチニブの治療を行い、in vivoにおけるクリゾチニブ耐性細胞株の樹立を目指している。日本を含む東アジアにはEGFR遺伝子変異により発生する肺がんが欧米より多い)。このEGFR変異のある肺がんは分子標的薬であるタルセバやイレッサが劇的に効く。しかし、東アジア人特有の遺伝子多型(BIM遺伝子多型とよばれ、東アジア人の1213%にみられる)によりEGFR-TKIが効かない患者がEGFR変異肺がんの10%あまりに存在し、これまで有効な治療法がなかった。われわれは、リンパ腫に対し日本でも認可されているピストン脱アセチル化酵素(HDAC)阻害薬ボリノスタットをEGFR-TKIと併用することにより、BIM遺伝子多型によるEGFR-TKI耐性を解除できることを動物実験レベルで明らかにした。BIM遺伝子多型を有するEGFR変異肺がん患者は日本を含む東アジア人特有の患者群で、わが国で現在年間2500人が死亡していると推定される。この患者群は、EGFR変異とBIM遺伝子多型の測定により簡便に選び出すことができ、ボリノスタットとEGFR-TKIの併用療法により治療成績が画期的に改善される可能性が高い。平成25年度の厚生労働省科学研究費に採択されたため、臨床試験の開始を目指し準備を進めている。上皮成長因子受容体(EGFR)チロシンキナーゼ阻害薬(EGFR-TKI)はEGFR遺伝子変異を有する肺癌に著効を示す重要な分子標的薬であるが、EGFR変異を有するにもかかわらず25-30%の症例ではEGFR-TKIが奏効しない(自然耐性)ことや著効例においても獲得耐性を生じ再燃する(獲得耐性)ことが臨床上の大きな問題となっている。我々は、HGFがEGFR-TKI耐性を惹起することを報告しているが、今年度は腎がんや膵原発神経内分泌腫瘍に対し認可されているmTOR阻害薬の耐性克服作用を検討し以下の知見を得た。EGFR変異肺癌細胞において、1)mTORは変異EGFRの下流分子として活性化されていた。2)mTORは耐性誘導因子であるHGFにより活性化されたMet受容体の下流分子としても活性化されていた。3)mTOR阻害薬(エベロリムス)は、変異EGFRの下流およびHGFにより活性化されたMet受容体の下流に存在するmTORの活性を阻害し、細胞増殖を抑制した。4)マウス皮下移植モデルにおいても、mTOR阻害薬はHGFによりEGFR-TKI耐性となったEGFR変異肺がんの増大を有意に抑制した。以上より、EGFR変異肺がんにおいて、mTOR阻害薬は単剤として使用してもHGFにより惹起されたEGFR-TKI耐性を克服する可能性が示された。一方、luciferase遺伝子を導入したヒト小細胞肺がんSBC-5をNK細胞除去SCIDマウスに静注することで多発骨転移を含む多臓器転移を発光で検出し定量できるイメージングシステムを確立し、Hsp90阻害薬は肝転移は抑制するが骨転移は抑制できなかったことから、分子標的薬の転移抑制効果に臓器間格差があることが明らかとなった。ヒト小細胞肺がんSBC-5にluciferase遺伝子を導入し(SBC-5/Eluc)骨転移を含む多臓器転移を発光で検出し定量できるイメージングモデルを確立した。本イメージングモデルを用いて、PI3K/mTOR阻害薬やHsp90阻害薬がSBC-5の肝転移を抑制することを明らかにした。SCIDマウスに胸腔内移植することで肺腫瘍とがん性胸水を形成するヒトEML4-ALK細胞株(A925LPE3)を樹立した。さらに、この高胸水産生性株にluciferase遺伝子を導入し(A925LPE3/Eluc)、がん性胸水、骨病変(骨転移)、脳病変(脳転移)を発光で検出し定量できるイメージングモデルを確立した。

ALK阻害薬であるクリゾチニブやアレクチニブはともにA925LPE3/Elucに対し、in vitroにおいて高い増殖抑制活性を示し、がん性胸水や骨転移形成を著明に抑制した。しかし、脳転移においてはALK阻害薬の抗腫瘍効果に差がみられ、アレクチニブがクリゾチニブよりも明らかに脳転移形成を抑制した。臨床的にも脳転移に対してはアレクチニブがより有効であることから、本イメージングモデルはEML4-ALK肺がん患者のALK阻害薬感受性を反映していると考えられる。分子標的薬耐性時にはがん性髄膜炎がしばしば発症し患者の生活の質(QOL)低下の原因となる。がん性髄膜炎は、通常の放射線治療や化学療法が奏効しないため、新たな治療法の開発が望まれている。本研究においては、EGFR変異肺がん細胞株にルシフェラーゼを導入し、SCIDマウスの髄腔内に移植し、がん性髄膜炎の進展を発光で定量できるイメージングモデルも確立した。このがん性髄膜炎モデルにおいて、EGFR阻害薬が一旦奏効するが必ず耐性化により再発をきたすこと、耐性化した場合でもより活性の高い次世代EGFR阻害薬が有効であることを見出した。26年度が最終年度であるため、記入しない。腫瘍内科26年度が最終年度であるため、記入しない。骨転移を含む多臓器転移を形成する肺がんを発光で検出できるイメージングモデルを確立し、0阻害薬耐性の系の立ち上げにも成功し、おおむね順調に進んでいる。昨年度までに確立した骨転移を含む多臓器転移を形成する肺がんを発光で検出できるイメージングモデルを用い、種々の薬剤の分子標的薬耐性の効果を検討しており、おおむね順調に進んでいる。骨転移を含む多臓器転移を形成する肺がんを発光で検出できるイメージングモデルを用い種々の分子標的薬の治療効果を検討する。また、ALK阻害薬耐性の系を用いて新たなALK阻害薬耐性の分子機構を明らかにしそれに対する治療法を確立する。来年度も、多臓器転移のイメージングモデルを用い、転移巣における分子標的薬耐性の分子機構の解明や耐性克服治療の確立のための検討を実施する。