hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
よりよいバセドウ病・バセドウ病眼症マウスモデルの作製

移入:初年度に至適ウイルス量を決定できたので、TSHR KOマウスの低用量ウイルスによる免疫後の養子免疫事件を遂行する。[II]自然発症バセドウ病モデルの作製:上記のようにマウスの準備は順調に進んでいるので、数がそろい次第実験へ入る。[III]眼症モデルの確立ための他の抗原とTSHRを同時に発現するアデノウイルス作製及び眼症のモデル実験:予定していた新たなウイルスを作製し、免疫実験に供する予定である。なお、研究計画の変更はない。[I]リンパ球数正常の野生型マウスへのTSHR KOマウス脾細胞養子移入:前年度に決定した至適ウイルス量でのTSHR KOマウスの免疫後、脾細胞を正常リンパ球数を有する野生型マウスへ養子移入する。抗TSHR抗体価・T4を経時的に測定し、バセドウ病の発症頻度・持続期間を検討する。[II]自然発症バセドウ病モデルの作製:作製したTSHR KO/SKGマウスでの抗TSHR免疫反応の有無、さらにはTSHR KO/SKGマウス脾細胞のヌード或いは野生型マウスへの養子移入実験を行う。[III]眼症モデルの確立ための他の抗原とTSHRを同時に発現するアデノウイルス作製及び眼症のモデル実験:バセドウ病眼症患者血清ではcalsequestrinやcollagen XIII、G2s等に対する抗体も検出される。これらをTSHRと共免疫することによって、眼症発症を顕性化させたい。ここでは遺伝子が入手できるcalsequestrinとcollagen XIIIを共発現するアデノウイルスAd-mTSHR A-subunit-IRES-calsequestrinとAd-mTSHR A-subunit-IRES-collagen XIIIを作製する。作製した2種類のアデノウイルスでTSHR KOマウスを免疫し、脾細胞の養子移入を行う。さらに喫煙の影響に関しては、たぼこ煙吸入実験装置を使用して、たぼこの煙に暴露する。抗体価・T4測定は勿論だが、眼窩組織の病理学的検索を行う。なお、眼窩病理は海外共同研究者であり、投稿中論文でも共同研究を行ったドイツのProf. Anja Eckstein & Dr. Kristian Johnsonに依頼する予定である。
ER-E2F1融合タンパク質による移植神経幹細胞に対する遅発性細胞死誘導

脊髄損傷に対する神経幹細胞移植による機能回復のメカニズムとして、i)移植細胞によるシナプス形成、ii)再髄鞘化、iii)栄養因子の供給の3つが言われているが、その詳細は明らかになっていない。そこで本研究では、ER-E2F1という融合蛋白質を用いて、移植後生着した細胞のみに特異的に細胞死誘導することにより、そのメカニズムの一端を明らかにすることを試みた。新たにCAG-loxP-ERE2F1-IERS2-Venustransgenic mouseを作製し、マウスとCAG-Creマウスを交配させ、全身にユビキタスにERE2F1を発現するマウスを作製し、そのマウスのE14. 5胎仔線状体由来Neurosphereを胸髄損傷マウスに移植し検討を行った。するとNeurosphere移植により移植後6週間後に得られていた下肢機能回復が、Tamoxifen投与により移植細胞に遅発性に細胞死を誘導するとVehicle control群と同程度にまで低下した。さらに移植細胞にレンチウイルスにてCBRluciferaseを導入しておき、移植後bioliminescent imagingsystemにて評価したところ、移植後6週後、即ちTamoxifen前までは安定したluciferaseのシグナルが検出されていたが、Tamoxifen投与後にはluciferaseの発光シグナルが検出感度以下にまで低下していた。これらの結果より、神経幹細胞移植により得られていた機能回復のメカニズムには、これまで栄養因子の重要性が殊更に強調されてきたが、移植細胞そのもの自身による寄与が重要であることが示された。本研究の目的は、ER-E2F1という融合蛋白質を用いて、脊髄損傷に対し移植後生着した細胞のみに特異的に細胞死誘導することにより、神経幹細胞移植による機能回復のメカニズムを明らかにすることである。このためにまず平成18年度は主にin vitroの系を中心に実験を行った。まずLenti-EF-ER-E2F1-IRES2-Venusというレンチウイルスを作製し、神経幹細胞への遺伝子導入を試みた。本来ならマウス神経幹細胞に感染させFACSにてER-E2F1が導入された細胞のみを回収・培養予定であったが、マウス神経幹細胞に対する本ウイルスの毒性のためかFACS後培養が困難であった。そこでヒト神経幹細胞にこのLenti-virusを感染させFACSにてER-E2F1が導入された細胞のみを回収・培養し、分化誘導後Tamoxifen投与によりpost-mitoticな状態のニューロン、アストロサイトにアポトーシスを誘導することに成功した。そこで、このER-E2F1導入ヒト神経幹細胞を移植細胞として用いるべく、ホストマウスの血統に免疫不全マウス(NOG mouse, NOD/SCID mouse)を用いたが、脊髄損傷後敗血症の為死亡率が高く、免疫不全マウスを用いての移植実験が困難であった。そこで、Cre-loxP systemを用いて、中枢神経系特異的にER-E2F1を発現するようなtransgenic mouse(CAG-loxP-ER-E2F1-IRES2-Venus)を作製し、founder lineを選定中である。平成19年度はこのtransgenic mouseを用いてin vitro及びin vivoにおいて細胞死誘導・移植実験を実行する予定である。また、Xenogen社IVISsystemを用いての移植細胞imagingも同時に行う予定である。
カントの目的論の形成史的研究　―自然神学批判と二世界論の転換を軸にして―

平成29年度は主に以下の三つの研究活動を行った。1)拙著『カントの世界論』に関する合評会および書評への応答文の作成。まず、河村克俊氏による拙著の書評に対する応答文を作成した。さらに、平成29年8月24日に東北大学でも拙著の合評会が開催された。当日は、檜垣良成氏(筑波大学)、三重野清顕氏(東洋大学)、佐藤恒徳氏(東北大学)による拙著へのコメントとそれに対する著者の応答を行った後、参加者全員で拙著について議論した。このことによって拙著の出版後のインパクトと今後の課題を改めて確認することができた。なお、コメンテーター三氏の書評とそれに対する著者の応答文が東北大学哲学倫理学合同研究室の機関誌『モラリア』に掲載される予定である。2)カントの「可能性に基づく神の存在証明」に関して以下の二点を明らかにした。1問題史的に見た場合、ライプニッツの『モナドロジー』43項と44項がカントの「可能性に基づく神の存在証明」の原型であること、2しかし、カントは、ライプニッツの著作ではなくバウムガルテンの『形而上学』との対決を通して、自らの「可能性に基づく神の存在証明」を作り上げたこと。1の成果は、日本ライプニッツ協会第4回春季大会で発表した。2の成果については、英語論文にまとめた。同論文は、最後の改稿を行った上で来年度に国際誌に投稿する。3)2018年2月の10日間のドイツ滞在。まず、ドイツ国立図書館とバイエルン州立図書館で資料調査を行った。さらに、Marcus Willaschek教授(フランクフルト大学)、Lothar Kreimendahl名誉教授(マンハイム大学)、Clemens Schwaiger教授(ベネディクトボイエルン哲学・神学校)を訪問した。彼らから作成中の英語論文に対してコメントをもらえたこと、さらに彼らと将来的な国際共同研究の約束を取り付けられたことは大きな収穫であった。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、カントの目的論が当時の自然神学と二世界論を批判するという動機に基づいて形成された理論であることを明らかにすることである。本年度の具体的な成果は以下の二つである。1)博士論文の加筆修正に着手し、2015年11月に『カントの世界論ーバウムガルテンとヒュームに対する応答ー』(北海道大学出版会)を出版した。同書では、これまで断片的な形でしか扱われてこなかったバウムガルテンの存在論・世界論を体系的に紹介するとともに、カントがバウムガルテンの二世界論をどのようなプロセスで転換していったのかを明らかにした。2) 2015年9月からはフンボルト大学ベルリンにおいて在外研究を行った。まず、現地での受入研究者であるTobias Rosefeldt教授のゼミナールとコロキウムの出席を通じて、カントの現象と物自体の「二世界解釈」と「二観点解釈」に関する最新の知見を得ることができた。さらに、バウムガルテンの自然神学にカントがどのように対決しているのかを集中的に考察し、その成果を英語論文"Godas an ultimate ground of the possibility of things ーKant's Answer to Baumgarten's natural theologyー"にまとめた。2016年3月に行ったRosefeldt教授とのディスカッションの成果を踏まえ、現在、同論文の加筆修正を行っている最中である。以下の二つの理由による。1)著書の出版と英語論文の執筆を通して、カントが当時の二世界論と自然神学にどのように対決していたのかを示すための土台を提示できたため、2)バウムガルテンの『形而上学』の集中的な分析を通じて、当初の予想より多くの点でバウムガルテンとカントとの間に接点を発見することができたため。2)2016年後期は、カントの自然神学批判に関する研究を集中的に行った。まず、カントの『神の現存の論証のための唯一可能な証明根拠』(1763)における「可能性に基づく神の存在証明」が、自然の合目的性を神の世界への介入の結果とみなす当時の自然神学者を批判するための議論でもあることを明らかにした。同時に、『純粋理性批判』(1781)においても、同書の自然神学批判が形を変えながら残存していることを示した。その成果は、論文「「怠惰な理性」と「転倒した理性」ー『証明根拠』と『純粋理性批判』におけるカントの自然神学批判ー」にまとめた。同論文はすでに査読を通過し、近日中に出版される予定である。3)2017年2月26日にカント研究会で拙著『カントの世界論』の合評会が開催された。コメンテーターの中澤武氏と河村克俊氏をはじめ、多くの参加者から今後の研究方針を決定するために重要なコメントをいただくことができた。なお、河村克俊氏による拙著の書評とそれに対する著者の応答文がカント研究会の機関誌『現代カント研究』に掲載される予定である。以下の理由による。28年度は、Rosefeldt教授のコロキウムでの研究発表とカントの自然神学批判に関する日本語論文の投稿を行った上で、拙著『カントの世界論』の合評会を開催できた。この点で、当初の計画の大部分を達成することができた。しかし他方で、英語論文の投稿を今年度中に行うことはできなかった。

その一番の原因は、2016年4月にN. Stangの新著"Kant's Modal Metaphysics"が出版されたことである。Rosefeldt教授との議論やコロキウムでの研究発表を通じて、現在作成中の英語論文とStangの著書の間には想像以上に密接な関連があることが明らかになった。したがって、英語論文には、Stangの研究に対する言及や批判を組み込む必要がある。しかし、28年度の研究計画を練った際には、Stangの著書の読解時間を計算に入れていなかった。これが英語論文の改稿作業の遅れの原因となっている。平成29年度は主に以下の三つの研究活動を行った。1)拙著『カントの世界論』に関する合評会および書評への応答文の作成。まず、河村克俊氏による拙著の書評に対する応答文を作成した。さらに、平成29年8月24日に東北大学でも拙著の合評会が開催された。当日は、檜垣良成氏(筑波大学)、三重野清顕氏(東洋大学)、佐藤恒徳氏(東北大学)による拙著へのコメントとそれに対する著者の応答を行った後、参加者全員で拙著について議論した。このことによって拙著の出版後のインパクトと今後の課題を改めて確認することができた。なお、コメンテーター三氏の書評とそれに対する著者の応答文が東北大学哲学倫理学合同研究室の機関誌『モラリア』に掲載される予定である。2)カントの「可能性に基づく神の存在証明」に関して以下の二点を明らかにした。1問題史的に見た場合、ライプニッツの『モナドロジー』43項と44項がカントの「可能性に基づく神の存在証明」の原型であること、2しかし、カントは、ライプニッツの著作ではなくバウムガルテンの『形而上学』との対決を通して、自らの「可能性に基づく神の存在証明」を作り上げたこと。1の成果は、日本ライプニッツ協会第4回春季大会で発表した。2の成果については、英語論文にまとめた。同論文は、最後の改稿を行った上で来年度に国際誌に投稿する。3)2018年2月の10日間のドイツ滞在。まず、ドイツ国立図書館とバイエルン州立図書館で資料調査を行った。さらに、Marcus Willaschek教授(フランクフルト大学)、Lothar Kreimendahl名誉教授(マンハイム大学)、Clemens Schwaiger教授(ベネディクトボイエルン哲学・神学校)を訪問した。彼らから作成中の英語論文に対してコメントをもらえたこと、さらに彼らと将来的な国際共同研究の約束を取り付けられたことは大きな収穫であった。まず、ローゼフェルト教授とのさらなる議論やコロキウムでの発表を通じて執筆中の英語論文を完成させ、国際雑誌に投稿することを目指す。さらに、研究のメインテーマであるカントの目的論そのものの考察にも取り組む予定である。具体的には、前批判期の『神の現存在の論証のための唯一可能な証明根拠』と批判期の『純粋理性批判』の目的論に関して日本語で論文を執筆し、国内雑誌に投稿する。現在遅れている英語論文に関しては、慶應義塾大学のW.Ertl教授のご支援を受けながら、改稿作業を進め、来年度には投稿する。また、カントの自然神学批判に関してもさらに研究を進めていく。特に、1755年のカントの著作『天界の一般自然史と理論』と『形而上学的認識の第一諸原理についての新解明』にも取り組む。
魚類の体色調節ホルモンニューロンの脳内ネットワーク

1.マツカワオレキシン(ORX)cDNAのクローニングマツカワORXcDNAは681bpからなり、145アミノ酸残基をコードする。さらに、この中にはオレキシンA(43アミノ酸残基)とB(28アミノ酸残基)が存在し、両ペプチドのC末端部は相互に極めて保存性が高いことがわかった。2.マツカワORX前駆体遺伝子の発現組織分布マツカワORX前駆体遺伝子の発現の有無を逆転写PCR法により調べた。その結果、視床下部、下垂体、眼球、鰓、心室、頭腎、体腎、脾臓、精巣および有眼側皮膚において顕著であった。また、動脈球,心室,肝臓,胃,腸,体側筋および無眼側皮膚で弱かった.卵巣での発現は検出されなかった。視床下部での発現は、ORXがマツカワでも摂食調節に関わることを示唆する。脳以外の組織での広範な分布は、ORXの機能は中枢作用のみに留まらないことを示す。1.黒色素胞刺激ホルモン(MSH)の時間分解蛍光免疫測定法(TR-FIA)の確立MSHの機能解明の基礎としてTR-FIAを確立した.第2抗体固相化後,α-MSH抗体,標準または未知試料,およびユーロピウム(Eu)標識α-MSHを添加して競合反応させ,最後にEuの蛍光強度を測定した.α-MSH 0.98500ng/mlで標準曲線が得られた.変動係数および各種ペプチドホルモンとの交差率は低かった.ヒラメ,マツカワ,トラフグ,ウナギの脳・下垂体・血漿抽出物の競合曲線は標準曲線と平行になった.以上より,本測定系が魚類一般のα-MSHの測定に有効であることがわかった.白または黒水槽で飼育したヒラメの下垂体α-MSH量は黒水槽で低く,血中濃度は黒水槽で高い傾向があった.この結果は下垂体α-MSHが体色調節に関与することを支持する.2.背景色と生殖腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH)量の関連メラニン凝集ホルモン(MCH)は食欲を促進する.GnRHは性成熟の他に食欲も制御することが哺乳類で最近報告された.そこでマツカワにおけるGnRHとMCHの相互作用を検討した.白または黒水槽で飼育したマツカワの脳内MCH濃度は白水槽で,ニワトリII型GnRH (cGnRH-II)濃度は黒水槽で高かった.視床下部のMCH細胞体に密接してcGnRH-II線維が検出された.以上より,背景色は脳内cGnRH-IIにも影響すること,cGnRH-IIとMCHに相互作用があることが示唆された.3.魚類脳内におけるオレキシンニューロンの分布魚類におけるオレキシンの機能解明の基礎として,メダカとサクラマス脳内の分布を免疫組織化学で調べた.両種ともオレキシン細胞体は視床下部に,繊維は嗅球から延髄までの広範囲の脳部位に検出されたことから,オレキシンが魚類においても睡眠・食欲などに関連した神経修飾作用をもつことが示唆された.1.オレキシン(ORX)時間分解蛍光免疫測定法の開発ORX濃度0.2ng/mlから50ng/mlの間で標準曲線が得られた.ORX-Bとの交差率は0.4%以下,サケ型,ニワトリII型およびタイ型生殖腺刺激ホルモン放出ホルモンとはともに0.002%以下であった.マツカワおよびメダカの脳,ヒラメ視蓋-視床の競合曲線は標準曲線と平行になった.以上より,本測定系が魚類一般のORXの測定に有効であることが示唆された.2.マツカワ成魚脳内におけるORXの分布と初期発生マツカワ脳内ORX免疫陽性細胞体は視床下部のnucleus posterioris periventricularis(NPPv)に,免疫陽性繊維は嗅球から延髄までの広範囲に検出された.さらに二重免疫組織化学により,ORX免疫陽性繊維はMCHおよびMSH免疫陽性細胞体と密接して存在することがわかった.以上の結果は,ORXが魚類においても睡眠・食欲などに関連した神経修飾作用をもつこと,また,マツカワ脳内においてORX,MCHおよびMSHのネットワークが存在することを示唆する.ORX免疫陽性反応は孵化日に脳内に検出された.また,稚仔魚のORX免疫陽性細胞体は成魚とは異なり外側隆起核上部付近に検出された.以上より,マツカワ脳内においてORXは孵化直後から機能すること,ORX免疫陽性細胞体は成長に伴い移動することが示唆された.3.受容体(MCH-R1とMC-4R)の発現部位の同定in situハイブリダイゼーション法の結果,マツカワ脳内MCH-R1とMC4-Rは視床下部に検出された.哺乳類と同様に視床下部で検出されたこと,さらに視床下部は自律神経系の中枢であることから,マツカワにおいてもMCH-R1とMC4-Rが食欲調節に関与する可能性が示唆された.1.マツカワオレキシン(ORX)cDNAのクローニングマツカワORXcDNAは681bpからなり、145アミノ酸残基をコードする。

その結果、視床下部、下垂体、眼球、鰓、心室、頭腎、体腎、脾臓、精巣および有眼側皮膚において顕著であった。また、動脈球,心室,肝臓,胃,腸,体側筋および無眼側皮膚で弱かった.卵巣での発現は検出されなかった。視床下部での発現は、ORXがマツカワでも摂食調節に関わることを示唆する。脳以外の組織での広範な分布は、ORXの機能は中枢作用のみに留まらないことを示す。
黄河の環境変動が渤海及び日本周辺海域の環境へ及ぼす影響の評価について

中国第2の河川である黄河では、近年の過剰な取水で水不足が深刻化しており、経済活動への影響の他、河床上昇現象などが問題となっている。この問題を解消するために、長江の水を黄河へバイパスさせる『南水北調』計画が進行中である。この計画が実施された場合、渤海から黄海、東シナ海など、広範囲な領域に影響を与えることが予想される。本研究では、黄河流域を含む渤海の流況及び水質の現地調査を実施し現況を把握し、更に水質拡散予測の数値ミュレーションを実施し,渤海の環境変動量を定量的に予測することを試みた。研究方法は,初年度では、必要な情報及び文献・資料の収集を行った。また、黄河の現状を把握するために現地踏査を行い、底質等を採取し分析を行なった。更に3次元の流れの数値モデルを開発し、渤海及び周辺海域の流れの数値シミュレーションを行い、現在の流況を再現した。次年度では、渤海及び、同様な流れが生じるアメリカ合衆国フロリダ沖で、流れ・水質・気象観測を行った。これらの観測の解析結果とシミュレーション結果を比較し、シミュレーションの確からしさの検証を行った。更に、昨年度採取した底質の分析結果を用いて、将来の環境予測シミュレーションを行った。研究成果としては、黄河流域や渤海での現地調査を実施し、現況を把握した。次に球面座標系で流れと物質拡散を3次元でシミュレーション可能なモデルを開発した。これを用いて渤海から日本海におよぶ広い範囲で数値シミュレーションを実施し、現在の流況や渤海水の拡散過程を把握することができた。また、将来の状況を予測する事ができた。これにより、『南水北調』計画による渤海周辺海域の環境変動量を求めることができた。また、地球規模の環境アセスメント技術に資することができた。黄河の環境変動が渤海及び周辺海域へ及ぼす影響を評価するために、初年度は、プログラム作成や情報収集、および観測準備などを行った。詳細は次のとおり。1.平成13年度までの渤海の水質環境に関する研究成果をまとめた冊子を作成し、国内外の関係方面(大学・研究樺関)へ配布することにより、本研究実施の意義をPRし、成果を収めた。また、それにより、同様な研究を行っている機関と連絡を取り合い、情報交換を行ったりした。2.渤海・黄海および日本沿岸域における潮汐,波浪,海流,気象,衛星等の海象・気象の観測データを関係機関より収集し整理した。3.吹送流及び潮汐流、海流、密度流など複雑な流れ成分を考慮した3次元の水質拡散数値モデルを作成した。4.渤海で重要な流れの成分の1つである、吹送流の流れの鉛直分布を定量的に把握するために、方程式を導出し、その確からしさを検証した。またその成果を論文発表した。5.黄河・長江の河口及び渤海や黄海の主要な地点において観測を実施するために、共同研究をおこなっている大連理工大学にて準備・打ち合わせを行った。同時に、中国国内で観測許可を得るために関係機関と交渉を行った。6.渤海に流入する黄河の流況を把握する為に、上流及び中流域での現地調査を行った。また、各地点で底質を採取した。7.現地観測を実施するために必要な観測機器などを本補助金で購入した。
NCDデータ活用によるがん手術入院にかかる医療費の臨床病期別検討

がん検診によりがんを早期発見することで手術入院にかかる医療費をどれほど削減できるかを検討するために、National Clinical Database(NCD)に参加しているDPC対象病院で2016年度に施行された約7万症例の胃がん、大腸がん、乳がん、肺がんに対する手術入院に要した医療費を臨床病期別に解析する。
スピンに依存する電子間有効相互作用を用いた量子ドットの研究

応答関数に関しては、強磁場でスピンを制御した2次元電子系(量子ホール系)のスピン応答関数と、それが低密度側で示す不安定性の間の関係を明らかにした。その立場から、fillingfactorが2の系に対して密度とゼーマンエネルギーで指定される平面上での磁気相図を完成した。有効相互作用に関しては、多重散乱の効果をスピンに依存する電子間有効相互作用として、使いやすいSkyrme型のポテンシャルで表し、いくつかの応用により、その有用性を示した。今年度は、研究の目的である(1)電子の媒質中での多重散乱をあらわす電子間有効相互作用(G-行列)、および(2)量子ドットの応答関数、の2方向に対して次のような研究実績を上げることができた。(1):まず、電子系においては、クーロン力が長距離力であるために、2次以上の多重散乱による部分を、近距離相関を表すG-行列と定義し、これと(1次の)クーロンポテンシャルを同時に扱っていく必要がある。今年度は、原子核においてアイソスピンについて偏極した媒質中でのG-行列の計算の手法を電子系に対して適用した。その結果、G-行列の運動量空間での要素は、相互作用する2電子のスピンの方向、及び媒質中のスピン上向き電子と下向き電子の密度、に依存する形で得られた。その依存性はかなり複雑なので、まずは、そのようなG-行列を一般に、スピン空間において、スカラーだけでなくベクトルなどの構造を持つ2体のゼロレインジの相互作用であるSkyrme型有効相互作用として表す方向の研究が進行中である。(2):量子ドットは2次元の有限個の電子系であるが、その応答関数を調べる前に、2次元のバルクの電子系について応答関数の計算を、拡張されたRPAの手法を用いて行った。その結果、電子密度によってはRPAとはまったく違った応答が得られることがわかった。この計算ではRPAを超える効果のかなりの部分が有効相互作用に繰り込めそうなので、応答関数の計算結果も援用することにより、単純な多重散乱の足しあげであるG-行列を補正する方向で研究を進めている。今年度は、研究の目的である、(1)電子の媒質中での多重散乱をあらわす電子間有効相互作用(G-行列)、および(2)量子ドットの応答関数、の2方向に対して次のような研究実績を上げることができた。(1):電子系においては、クーロン力が長距離力であるために、2次以上の多重散乱による部分を、近距離相関を表すG-行列と定義し、これと(1次の)クーロンポテンシャルを同時に扱っていく必要がある。今年度は、G-行列を、相互作用する2電子のスピンの方向、及び媒質中のスピン分極、に依存する形のSkyrme型有効相互作用として使いやすい形で表した。(2):量子ドットは2次元の有限個の電子からなる系であり、その基底状態はHF、HFB、正確な対角化、量子モンテカルロなどの手法で調べられている。その結果、量子ドットの基底状態は、(特に磁場がかかっている場合)系を記述するパラメータ空間でスピン密度波などの様々な相を示すことがわかってきている。これらの相境界は、各々の相でのエネルギーを比較することにより決められているが、我々は、この(2次の量子相転移の)相境界を応答関数のソフト化の観点から調べている。今年度は、磁場がかかっている2次元のバルクの電子系について応答関数を計算し、その励起エネルギーがゼロになる(ソフト化)点、すなわち2次の量子相転移点を調べた。その結果、各々の相でのエネルギーを比較する手法と、応答関数のソフト化を調べる手法が、矛盾無く相転移を記述するためには、どのような理論的枠組みが必要であるかを明らかにした。現在は、この計算を精密化し、更に有限系である量子ドットに応用する方向で研究を進めている。(1):電子系においては、クーロンカが長距離力であるために、2次以上の多重散乱による部分を、近距離相関を表すG-行列と定義し、これと(1次の)クーロンポテンシャルを同時に扱っていく必要がある。G-行列は、相互作用する2電子のスピンの方向、及び媒質中のスピン分極、に依存する形のSkyrme型有効相互作用として使いやすい形で表してあるが、これを基にして密度汎関数法が使えるよう、エネルギー汎関数の基本的な部分を構築した。この方向での研究は、BHFでの計算と、G行列を基にした密度汎関数法の計算の比較が行なえるようにするものであり、理論的に非常に重要であると考える。(2):量子ドットは2次元電子系のサイズを小さくしていったものであるが、元の2次元電子系の強磁場下での相転移を平均場の枠組みで調べることに成功した。まず理論的には、応答関数が示す系の不安定性と、Hartree-Fock理論での基底状態の安定性を統一的に見る枠組みを完成させている。

次に、数値計算により、常磁性から強磁性の相への転移の途中にスパイラル型のスピン密度波状態が基底状態になることを示した。これは、ソ=2の量子ホール系の常磁性相の応答関数が、密度を低くしていくとrs2で不安定性を示すという、よく知られた理論計算結果と対応しており、基底状態と励起状態を矛盾なく扱う理論的枠組みの有効性を示す重要な結果であると考えられる。また、この理論的枠組みを使って、逆方向の強磁性相から常磁性相への転移についても興味ある結果が出てきているところである。今年度は、研究の目的である、(1)電子の媒質中での多重散乱をあらわす電子間有効相互作用(G-行列)、および(2)量子ドットの応答関数、の2方向に対して次のような研究実績を上げることができた。(1):電子系においては、クーロン力が長距離力であるために、2次以上の多重散乱による部分を、近距離相関を表すG-行列と定義する。この際に、G-行列を自動的にエルミートにするためにR行列(reactance matrix)形式での散乱理論を使うのが一般的である。これまで、R行列理論での散乱状態に対する双直交基底は知られていなかったが、それを与える一般理論を完成させた。これは非エルミートな相互作用への拡張も可能な理論であり、有効相互作用や散乱の理論に大きなインパクトを与える成果であると考える。現在、特にVlowkと呼ばれる有効相互作用に対して興味ある応用が始まっているところである。(2):量子ドットは2次元電子系のサイズを小さくしていったものであるが、元の2次元電子系の強磁場下での相転移を平均場の枠組みで調べることに成功した。まず理論的には、応答関数が示す系の不安定性と、Hartree-Fock理論での基底状態の安定性を統一的に見る枠組みを完成させている。これを使って、数値計算により、密度(rs)とゼーマンエネルギー(EZ)平面上で〓=2の量子ホール系の相図を完成させた。特に常磁性から強磁性の相への転移の途中に、EZが小さな領域ではスパイラル型のスピン密度波状態が基底状態になることを示した。これは、基底状態と励起状態を矛盾なく扱う理論的枠組みの有効性を示す重要な結果であると考えられる。現在、この理論的枠組みを使って、〓=4の系に対して、逆方向の強磁性相から常磁性相への転移の途中でのスピン密度波状態について興味ある結果が出てきているところである。
固体表面における電子運動量分光法の開発

原子分子による電子の非弾性散乱過程のひとつである電離現象において、散乱された電子と標的である原子分子から放出された電子それぞれの、エネルギーと散乱角(放出角)を同時計測法により測定すると、標的の電子軌道に関する運動量空間の情報を得ることかできる。この実験手法は原子分子物理学の分野で開発されたもので、電子運動量分光法と呼ばれている。本研究では、電子分光器とデータ処理系を新たに開発することにより、殆ど気相での応用に限られていた電子運動量分光法を、新しい表面分析法として表面界面の構造・電子状態の解析に適用することを目的とした。本研究では、以下の実験装置および実験手法の開発・確立を行った。1.マルチチャンネル型電子分光器を製作するとともに、電子分光器の電子レンズおよび偏向器の各電極の電圧供給をコンピュータ制御で行うための、定電圧電源を製作した。2.固体表面上において電子運動量分光法を適用する際、既に行われた気相の実験と比較できることが望ましい。このため、上記の装置開発と並行して、金属単結晶の清浄表面を用意し、冷却した表面上に原子・分子の凝縮結晶を生成させる実験を行った。3.電子運動量分光法と同様の同時計測法を用いて、多価イオンと原子の衝突による電荷移行反応後の入射イオンと標的イオンの価数相関を解析する研究や新しい多価イオンの生成法に関する開発研究を行った。電子と原子分子との散乱により放出された電子の、エネルギーと散乱角(放出角)を同時計測法を用いて測定すると、標的の電子軌道に関する運動量空間の情報を得ることができる(電子運動量分光法)。従来これを表面界面の分析法として応用した例は極めて少なかったが、独自の電子分光器と信号処理系を開発することにより、表面分析法として実現させるのが本研究の目的である。このための、試料表面から散乱された電子のエネルギーと散乱角を弁別するための疑似半球型電子分光器を本年度新たに製作した。信号の検出には既存の位置敏感型検出器を流用し、電子分光器に取付けた。本研究に用いる実験装置としては、電子銃、電子分光器、低速電子回析装置(LEED)、試料マニピュレータなどを組み込んだ既存の真空装置を転用した。この真空装置の排気系として新たに真空排気ポンプを購入した。またLEED観察用に冷却CCDカメラを購入した。本研究における電子分光器は数多くの安定化された直流電圧を供給して動作させるため、専用の高精度電源が必要である。このため本年度はコンピュータ制御の可能な分光器専用電源を製作するとともに、制御用のプログラムを開発した。電子運動量分光法は、軌道電子の波動関数を運動量空間において直接検証することのできる手法であり、原子分子物理学において、各種の分子軌道計算法の精度を検証する実験手段として、また、分子合成の研究過程における構造評価によるフィードバックの手法として重要な役割を持っている。本研究では、電子分光器とデータ処理系を新たに開発することにより、殆ど気相での応用に限られていた電子運動量分光法を、新しい表面分析法として表面界面の構造・電子状態の解析に適用することを試みる。このため、これまでにマルチチャンネル型電子分光器を製作するとともに、電子分光器の電子レンズおよび偏向器の各電極の電圧供給をコンピュータ制御で行うための、定電圧電源を製作した。固体表面上において電子運動量分光法を適用する際、既に行われた気相の実験と比較できることが望ましい。このため、上記の装置開発と並行して、金属単結晶の清浄表面を用意し、冷却した表面上に気体分子を吸着させる実験を行った。表面の清浄さと結晶構造の規則性を評価する手段として低速電子線回折を用い、Ag(111)及びPt(111)の清浄表面を作成した。さらに超高真空中で試料を10Kまで冷却できるクライオスタットを製作し、Ag(111)上にXeを1原子層吸着させ、Xeの2次元的な結晶を作成することに成功した。この手法を他の分子に適用することにより、固体表面上にその方位を固定した分子を対象にした電子運動量分光法による測定が可能となる。

原子分子による電子の非弾性散乱過程のひとつである電離現象において、散乱された電子と標的である原子分子から放出された電子それぞれの、エネルギーと散乱角(放出角)を同時計測法により測定すると、標的の電子軌道に関する運動量空間の情報を得ることができる。この実験手法は原子分子物理学の分野で開発されたもので、電子運動量分光法と呼ばれている。本研究では、電子分光器とデータ処理系を新たに開発することにより、殆ど気相での応用に限られていた電子運動量分光法を、新しい表面分析法として表面界面の構造・電子状態の解析に適用することを目的とした。本研究では、以下の実験装置および実験手法の開発・確立を行った。1.マルチチャンネル型電子分光器を製作するとともに、電子分光器の電子レンズおよび偏向器の各電極の電圧供給をコンピュータ制御で行うための、定電圧電源を製作した。2.固体表面上において電子運動量分光法を適用する際、既に行われた気相の実験と比較できることが望ましい。このため、上記の装置開発と並行して、金属単結晶の清浄表面を用意し、冷却した表面上に原子・分子の凝縮結晶を生成させる実験を行った。3.電子運動量分光法と同様の同時計測法を用いて、多価イオンと原子の衝突による電荷移行反応後の入射イオンと標的イオンの価数相関を解析する研究や新しい多価イオンの生成法に関する開発研究を行った。
神経芽腫増殖におけるHedgehogシグナル伝達系の関与の解析

Hedgehogシグナル伝達系の異常が種々の発癌に関与することが報告されており、その上この経路の標的遺伝子がMYCNであることがこれまでに判明している。神経芽腫において、MYCN遺伝子増幅は最も強力な予後不良マーカーの一つであるが、腫瘍の発生、悪性度に関与するMYCNの詳細な分子機能はいまだ解明されていない。また神経芽腫においてHedgehog経路に関しての直接的な関連性の報告はないことから、神経芽腫増幅とHedgehogシグナル伝達系との関与を調べるために、Hedgehog経路の構成因子群の発現解析を行うこととした。まずその因子であるGli 1のプライマーを作成し、MYCN遺伝子増幅の他、詳細な臨床データとして収集されている神経芽腫の臨床検体を対象として、検体組織より抽出したRNAを用いてGli 1の発現をRT-PCRにて解析した。また細胞株においても同様に解析を行った。神経芽腫臨床検体において、ほとんどはGli 1は低発現であり、特にMYCN増幅のある症例の検体で高発現が認められた。また、神経芽腫細胞株4種類においては、複数の株で高発現が認められたが、MYCNの増幅の有無および、MYCN発現の程度との相関は認められなかった。これらの結果より、神経芽腫におけるGli 1とMYCNとの明らかな相関は明らかにできなかったが、増殖の盛んな腫瘍または細胞においてGli 1の発現が認められる傾向がみられた。Hedgehogシグナル伝達系の異常は種々の発癌に関与することが知られており、また、この経路の標的遺伝子のひとつがMYCNであることが判明している。神経芽腫において、MYCN遺伝子増幅はもっとも強力な予後不良マーカーであるが、腫瘍の発生、悪性度に関与する機序は解明されていない。神経芽腫増殖とHedgehogシグナル伝達系との関与を調べるために、Hedgehog経路の因子であるGli1のプライマーをつくり、神経芽腫臨床検体および細胞株におけるGli1の発現をRT-PCRにて解析した。ほとんどの神経芽腫臨床検体において、Gli1は低発現であり、高発現が認められたのは、MYCN増幅のある症例の検体であった。また、細胞株においては、複数の株で高発現が認められたが、MYCNの増幅の有無および、MYCN発現の程度との相関は認められなかった。これらの結果より、神経芽腫におけるGli1とMYCNとの明らかな相関は不明であるが、増殖の盛んな腫瘍または細胞においてGli1の発現が認められる傾向があり、今後更なる解析および、他の因子との関連性の調査を行っていく。
量子測定を応用し、バイオ・有機材料に特化した透過電子顕微鏡の開発

今日の生物電子顕微鏡法には試料損傷という重大な問題がある。使う電子の数が少なすぎると画像のノイズが大きくなり、電子数が多すぎると冷凍試料を破壊してしまう。我々はこの問題を量子テクノロジーを使って解決しようと考えている。当初我々は、超伝導電荷量子ビットであるクーパーペア箱を透過型電子顕微鏡内の電子ミラーに装備することを提案していた。本プロジェクトでは、我々は磁束量子ビットのほうが好適であることを見出し、その性質を理論的に分析した。この発見により、電子ミラー開発から研究の方向性が大きく変更された。実験的には、どの方向に進むにも必要な真空装置、極低温装置の整備・テストを行った。本研究の研究計画調書では、平成25年度の研究は以下のように計画していた。1電界放射型電子銃および電子検出器を製作する。2各電子光学部品に要求される設計仕様を理論的に明らかにする。3電子レンズ系の組み立て、テストに進む。以下、これらの点について進捗をご報告する。1電界放射型電子銃および電子検出器の製作について:この項目については研究目的を充分に達成した。0.1mm径のタングステンワイヤをKOH溶液でエッチングするためのエレクトロニクス回路はY. Nakamura et al., Rev. Sci. Instrum. 70_, 3373 (1999)を参考にして既に自作してあった。このたびは、当該エッチング装置で作成した先端を尖らせたチップを走査電顕で観察することを繰り返し、エッチング条件を得た。また、当該チップをタングステンヘアピンワイヤにスポット溶接するための機械治具を設計、製作した。(スポット溶接機は市販のものを保有している。)この治具により実際にスポット溶接した電子銃を真空チェンバーに導入し、高電圧を印加して実際にフィールドエミッションをP43蛍光版により確認した。本部分については金澤里花氏の貢献が大きい。2各電子光学部品に要求される設計仕様の理論的検討について:本年度は、理論面では予想していない進展があった。これまでの計画では量子ビットとしてクーパーペア箱を使用することを想定していたが、rf-SQUIDの方が様々な理由でより適していることがわかってきた。(本成果は学術誌に出版された。)よって、細かい理論検討はまた最初に立ち戻って始める予定である。3電子レンズ系の組み立て、テストの実施について:上述の理論面での展開により、電子レンズ系は設計からやり直しとなった。なお、その準備として真空チェンバーにイオンポンプを取り付けるべく、クレーンの購入・組み立てなどを行った。本研究の交付申請書では、平成26年度の研究は以下のように計画していた。1電子レンズ系と電子ミラー系を動作させ、理論と実験が一致するか調査する。2コントロールできない静電荷が存在しているとき、対策をする。3電子ミラーを極低温化するための装置設計を行い、GM冷凍機を購入する。平成25年度分の報告書に記した通り、理論面で予想していない進展があり、電子ミラー上の静電量子ビットを使うよりも磁気的量子ビット(rf-SQUID)を使う方がより実用的であることが分かってきた。そこで、上記の項目2は実施の必要がなくなり、項目1については、むしろ磁気的量子ビットの電子光学的特性を明らかにすることがより重要な課題1Bとなった。前述の課題1Bとしては、現在磁気的量子ビットに起こりうる様々なエラー要因を数え上げ、エラーの程度を理論的に見積もった。これを原稿にまとめ、当面プレプリントとして公開しており、近く査読付き学術誌に投稿予定である。課題3に関しては、磁気的量子ビットについてもやはり冷凍が必要であることから、冷凍機のインストールを進めている。(最終的には希釈冷凍機温度が必要であるが、4K程度で様々な予備実験を行う予定である。)冷凍機はGM型よりも振動の小さなパルスチューブ型を購入した。今後、冷凍装置現物に合わせて、これを支える機械構造及び真空接続部品を設計する。この他、電界放射電子銃の動作を安定させるための超高真空化を進めており、イオンポンプのインストールと最初のベーキングを完了した。本研究の交付申請書では、平成27年度の研究は1電子ミラー系の開発とその動作の理論的実験的検証、2コントロールできないチャージの問題(もしあれば)の対策、3電子ミラー系の極低温化、を更に進めることが計画されていた。昨年度の実施状況報告書に記載した通り、理論面で「静電的量子ビットよりも磁気的量子ビットの方が有利」との予想しなかった方向に研究が進んだため、磁気的量子ビット(特にrf-SQUID型のもの)に伴う、現実のエラー確率などの理論的研究を行い、これを(諸雑誌や査読者とのやりとり等に伴う相当の遅れののち)出版することができた。理論研究とは独立に、実験研究の環境づくりを引き続き進め、昨年度購入したパルスチューブ型冷凍機の試運転をようやく完了した。試運転のための真空チェンバー、温度測定システム、輻射シールドなどを設計し動作させた。機器スペック上は3K程度の到達温度であるところ、実際に動作させると読取値は4Heの超流動転移温度を下回る2K近くに到達した。(ただし温度センサーの誤差が±0.5程度あることに注意。)平成25,26年度分の報告書で述べたとおり、理論面で当初予想しなかった展開があり、電子ミラーを使わない研究の方向性となっている。このことにより、追加の理論研究が必要となっている。実験研究面では、前提条件として研究のインフラストラクチャーの構築が必要である。

実験設備は電子ミラーを使っても磁気的量子ビットを使っても共通部分が多く、現在まさにそのような共通部分を構築中である。本研究に従事するマンパワー、使える時間等を考えると、研究の進捗状況は順調である。・最終年度に実施した研究の成果本研究中に電荷ベースの量子ビットよりも好ましいことが判明したrf-SQUID量子ビットは、荷電粒子光学応用では磁束量子分異なる磁束の重ね合わせを保持する必要がある。しかし、そのためにはrf-SQUIDデバイス自体が非常に大きくなるか、あるいは含まれているジョセフソン接合の臨界電流が非常に大きくなる必要がある。これは、例えば非常に精密なバイアス磁場のコントロールを要求する。このような問題点が出現したため、解決するためのデバイス設計を理論的に研究した。具体的には、量子性を維持し、しかし保持磁束の小さなrf-SQUIDを複数個準備し、これらが協同的に動作して全体としてひとつの量子ビットとするアイデアを検討した。これは複数個の量子力学系が相互作用しながら動作する量子多体系であるために、デバイスの動作分析は複雑高度にならざるを得ない。私は過去の研究により得られている横磁場イジング系やサインゴルドン場の知見を応用し、目的とするデバイス特性が得られるであろう理論的証拠および、おおまかなデバイス設計指針を得た。これは、多体系物理学の高度な知見が、現実の装置設計に応用される最初の例の一つであると思われる。本結果は現在査読中であるが、プレプリントをとして公開中である。ただし大幅改訂により題名が変更される可能性が高い。・研究期間全体を通じて実施した研究の成果磁気的量子ビットに変更したため、電子ミラーを使う当初予定と大きく異なる道筋となったが、磁気的量子ビットの設計を提案し発展させながら、実験的インフラの整備を進めることができた。今日の生物電子顕微鏡法には試料損傷という重大な問題がある。使う電子の数が少なすぎると画像のノイズが大きくなり、電子数が多すぎると冷凍試料を破壊してしまう。我々はこの問題を量子テクノロジーを使って解決しようと考えている。当初我々は、超伝導電荷量子ビットであるクーパーペア箱を透過型電子顕微鏡内の電子ミラーに装備することを提案していた。本プロジェクトでは、我々は磁束量子ビットのほうが好適であることを見出し、その性質を理論的に分析した。この発見により、電子ミラー開発から研究の方向性が大きく変更された。実験的には、どの方向に進むにも必要な真空装置、極低温装置の整備・テストを行った。平成25年度分の報告書で述べたとおり、理論面で予想していなかった展開があり、電子ミラーを使わずに磁気的量子ビットに乗り換えた経緯がある。このことにより新たな理論研究も必要になった。予想していない展開にもかかわらず、実験装置の超高真空化、冷凍機のインストール準備などの“インフラ整備"はおおむね予定通り進んでいる。
高次サービスロボットの実現技術に関する共同研究

本年度の研究は、同一テーマで96-97年度に共同研究を行ってきたので、単年度ではあるが実質的には、3年間に渡る国際共同研究の最終年度であった。我々の目標は、日米の両グループが夫々役割を分担しかつ協力して、次世代型の自律型知的サービスロボットの概念と実現技術を研究し、この分野にブレークスルーをもたらす提案を行い、かつデモシステムを通して研究成果を社会に示すことであった。日本側は、8自由度の多関節アームと、178個の触覚センサを付加した17自由度の5指ハンドからなる人型ロボットアームHARISアームを開発し、ワールドモデルと呼ばれる知識ベースを中核として、モデルベース3Dビジョン、知的スケジューラ、知的アームコントローラ、自然言語ヒューマンインタフェース等を開発し、この研究のために開発したプラットフォームであるフレーム型汎用知識工学環境ZERO^<++>によって統合化した。米国側では、空気制御によるゴム製のデュアルソフトアームと4自由度を持つ二眼カメラをもつ知的サービスロボットISACを開発し、ファジー制御、ビジュアルサーボ技術、顔面トラッキング技術、2アーム協調制御システム等のソフトウエア技術を開発し、この研究のために開発した分散エージェント指向ブラットフォームIMAによって統合化した。夫々のロボットシステムが実験システムとして成功した。特に、日本側が認知科学的アプローチであるのに対して米国側はセンサーベース的アプローチを採用するというように、対照的なコンセプトであったために、両方の成果の結合により統合的なロボット技術を創出することが出来た。また、共同研究の最終作業として、相互のプラットフォームを交換・結合し、両者の長所を生かす実験を行った。これらの研究成果の一部は、既に、国際会議、紀要、ジャーナルを通して公表した。以上、目的は十分に達成することが出来、かつこれからの国際共同研究のあり方に関して貴重な経験を得た。我々の目標は、日米の両グループが夫々役割を分担しかつ協力して、次世代型の自立型知的サービスロボットの概念と実現技術を研究し、この分野にブレークスルーをもたらす提案を行い、かつデモシステムを通して研究成果を社会に示すことであった。日本側は、8自由度の多関節アームと、178個の触覚センサを付加した17自由度の5指ハンドからなる人型ロボットアームHARISアームを開発し、ワールドモデルと呼ばれる知識ベースを中核として、モデルベース3Dビジョン、知的スケジューラ、知的アームコントローラ、自然言語ヒューマンインタフェース等を開発し、この研究のために開発したプラントフォームであるフレーム型汎用知識工学環境ZERO++によって統合化した。米国側では、空気制御によるゴム製のデュアルソフトアームと4自由度を持つ二眼カメラをもつ知的サービスロボットISACを開発し、ファジー制御、ビジュアルサーボ技術、顔面トラッキング技術、2アーム協調制御システム等のソフトウエア技術を開発し、この研究のために開発した分散エージェント指向プラットフォームIMAによって統合化した。夫々のロボットシステムが実験システムとして成功したが、日本側が認知科学的アプローチであるのに対して米国側はセンサーベース的アプローチを採用するというように、対照的なコンセプトであった。共同研究の最終作業として、相互のプラントフォームを交換・結合し、両者の長所を生かす実験を一部開始した。今後も形を変えて共同研究の継続を検討している。成果の大部分は既に国際会議やジャーナルで公表している。以上、目的は十分に達成することが出来、かつこれからの国際共同研究のあり方に関して貴重な経験となった。
ストレス蛋白質発現調節を軸とした、食品成分が有する新規発癌抑制機能についての解析

本研究では、発癌予防効果を有する食品成分に備わる共通の新機能として、“熱ショック蛋白質発現調節による発癌抑制機能"の詳細を明らかにした。1つ目は、レスベラトロールやカプサイシンが、Hsp90に対する著明な発現低下作用を介して癌細胞分裂を停止させ癌細胞増殖抑制作用を発揮している事、2つ目は、クルクミンやヘスペレチンが、Hsp70もしくわ14ー3ー3蛋白質に対する発現低下作用を介して癌細胞死を誘導し癌細胞増殖抑制作用を発揮している事の発見が挙げられる。本研究の目的は、“ストレス蛋白質発現調節による発癌抑制機能"を基に、食品成分が有する新しい2つの発癌抑制メカニズムを明らかにすることで、食を通したより効果的な癌予防対策法の開発を目指すことにある。これまでの我々の研究によりポリフェノール類には、細胞内ストレス蛋白質を介して癌細胞死促進作用や癌細胞分裂抑制効果がある事が分かっている。今年度の研究では、ポリフェノール類に属するレスベラトロールやクルクミンに備わるこれら機能が、Hsp70やHsp90等のストレス蛋白質とどの様に関わっているのかについての解析を行った。レスベラトロールはA549細胞内のHsp90の発現量を著明に減少させるが、この発現抑制による細胞周期への役割については,siRNAを導入しHsp90を特異的にノックダウンしたA549細胞をPIで染色し,フローサイトメトリーで細胞周期についての解析を行った.また,レスベラトロールによるHsp90発現調節がどの様なメカニズムで行われているのかを検証するため,転写因子HSF1発現量に与える影響について検討を行った.A549におけるHsp90の発現量を抑制すると,レスベラトロール処理時と同様に細胞周期はG1期で停止した.これらの結果から,レスベラトロールはHsp90の発現を減少させることで細胞周期を停止させ,癌細胞の増殖を抑制していることが考えられた.一方、クルクミンによる癌細胞死誘導効果がHsp70を介したものか否かを検討するため、Hsp70ノックダウン細胞に対するクルクミンの効果を検証したところ、Hsp70遺伝子発現抑制下ではクルクミンによる癌細胞死誘導作用が増強すると考えられた.これらの結果からクルクミンによる癌細胞死誘導効果がHsp70を介したものであることが明らかとなった。本研究の目的は、“ストレス蛋白質発現調節機能"を基に、食品成分が有する新しい2つの発癌抑制メカニズムを明らかにする事で、食を通したより効果的な癌予防対策法の開発を目指す事にある。前年度までの研究で、ポリフェノール類の中のレスベラトロールとクルクミンには、各々、ストレス蛋白質であるHsp90とHsp70に対する発現抑制を介して、ヒト肺癌細胞A549に対してその増殖抑制機能に繋がる細胞周期停止作用(レスベラトロール)と細胞死誘導作用(クルクミン)があることを見出してきた。今年度の研究では、1これら食品成分が、どの様なメカニズムでストレス蛋白質の発現を抑制しているのか、さらには、2ストレス蛋白質であるHsp90やHsp70発現抑制が、どの様に細胞周期停止や細胞死誘導を引き起こしていくのか、これらメカニズムの詳細についての解析を行った。その結果、これらポリフェノール類には、Hsp90とHsp70の転写因子であるHSF1を介してその発現を抑制させる共通の分子メカニズムがあることが明らかとなった。一方、食成分によるHsp70の発現抑制は、Baxのミトコンドリア移行を促進させて癌細胞死を誘導していることが明らかとなった。また、食成分によるHsp90に対する発現抑制作用は、G2/M期で細胞周期を停止させている場合は、CDK1,cdc25c等のHsp90のクライアント蛋白質を不活性化させる事で、さらに、G1/S期で細胞周期を停止させている場合は、癌抑制遺伝子であるp53経由でp21を活性化させる事で細胞周期停止に繋がっていくことが明らかとなった。癌細胞増殖抑制効果を有する食成分に備わる共通の機構として、ストレス蛋白質を介した細胞死誘導機能と細胞周期停止作用の詳細を明らかにしつつあるから。ポリフェノールなど発癌予防効果がある食品成分が示す抗癌機能は、その抗酸化作用や抗炎症作用が主なものと考えられてきた。最近、これら食品成分が有する新しい抗癌作用として、癌細胞に対する細胞周期停止作用や細胞死誘導機能が注目されてきたが、その詳しいメカニズムは明らかではない。本研究では、"ストレス蛋白質発現調節機能"を基に、これら食品成分が有する新しい2つの発癌抑制メカニズムを明らかにすることができた。一つ目の機能は、Hsp90を介した癌細胞周期(分裂)停止効果についてで、ヒト癌細胞培養系を用いた実験で、ポリフェノール類のレスベラトロールや唐辛子の辛味成分のカプサイシンが、Hsp90に対する著明な発現低下作用を介して癌細胞周期を停止させて癌細胞に対する発癌増殖抑制効果を発揮している事、二つ目は、ポリフェノール類のクルクミンやヘスペレチンには、Hsp70に対する発現低下作用を介して癌細胞死を誘導し発癌増殖抑制効果を発揮している事を明らかにした事にある。現在、Hsp90を介した癌細胞周期停止機能は、細胞周期を直接制御しているサイクリン及びその上流シグナルとなるp53-p21経路でのHsp90の役割が明らかになりつつある。一方、Hsp70を介した癌細胞誘導機能は、ミトコンドリアを介した細胞死誘導経路でのHsp70の役割が明らかになりつつある。細胞の癌化に伴う発癌ストレスでその発現が著明に増強してくるこれらストレス蛋白質を抑制する事は、強力な発癌抑制効果に繋がる。