hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
急激な血糖変動によるラットの異常行動に関する栄養学的検討

前年度のヒト観察研究でのデータを参考より算出した条件を基に、正常ラットにグルコースもしくはインスリンを尾静脈より投与することによって血糖を急激に変動させ、異常行動を誘起するグルコース、インスリンの投与量と、投与期間等を検討する。また、ヒト観察研究より抽出された患者の食事調査を詳細に解析し、血糖変動と日常の食生活の関係を調査することによって、食餌誘発性の異常行動モデルラットの条件検討も行う。メカニズムの解析や、ヒトへの応用までは到達できないと考えられるが、糖脂質代謝異常と異常行動との関連性は明確にしたいと考えている。
高齢超記憶力者の記憶能力と記憶方略に関する実験的検討

高齢でありながら卓越した記憶力を示す原口證氏(69歳)の特性を解明するために、(1)ウェクスラー記憶検査(2)WAIS知能検査、(3)リバーミード行動記憶検査、(4)ワーキングメモリ課題、(5)展望記憶課題、(6)日常記憶質問紙(EMQ)、(7)認知的失敗質問紙(CFQ)、(8)日常生活における記憶能力質問紙(MAQ)、(9)5因子性格検査、(10)日本版GHQ28検査、(11)ロールシャッハテスト、(12)非構造化インタビューを行った。その結果、卓越した記憶力を支えるのは、記憶方略などの認知機能よりも、ポジティブな記憶信念に代表される非認知機能にあることが明らかとなった。平成26年度は高齢超記憶力者の原口證氏(現在69歳)の記憶能力の特徴の解明を目的として、言語課題と図形課題の13の下位検査からなるウェクスラー記憶検査を行った。この記憶検査はアメリカで開発されたもので、病院等の検査で一般的に使用されているものであって、その特徴は、単なる「記憶力」というのではなく、それを5つ(言語性記憶、視覚性記憶、一般的記憶、注意/集中、遅延再生)に分けて調べることができるという点であった。そして、同年代の多数の方の成績と比べて、指標という形で得点が出され、指標は100が年齢相当ということで、100を超えれば「優れている」、100を下回れば「劣っている」と判断できるものである。その結果、原口氏の一般的記憶(記憶全般)は142ということで「きわめて優れている」と判定できた。あとの、言語性記憶は130、視覚性記憶は104、注意/集中は126、遅延再生は119という指標であった。視覚性記憶(色の検査)がほぼ年齢相当であるという点を除いて、すべて「優れている」と判定できた。なお、視覚性記憶は当日の照明の条件が悪かったため、得点が伸び悩んだのではないかと推察された。これらの結果を総合的に見ると、原口氏の記憶力にはまったく問題がないだけではなく、長年にわたる語呂合わせで鍛えられた言語性記憶はトップレベルとあると判断できた。また、一般に、高齢になると、注意/集中の得点が急速に悪くなるにもかかわらず、今回の検査得点を見ると、こちらも「きわめて優れている」と判断できた。平成27年度は、昨年度に引き続き、高齢超記憶力者の原口證氏(現在70歳)の記憶能力の特徴の解明を目的として、実験的課題の準備を行った。具体的には、原口證氏と約2時間にわたって面談を行い、現在の健康状態、通常の生活形態、などについて聞き取りを行った。その後、その内容に関して、日をあけて6往復のメールになるやりとりを通じて、補足的な聞き取りも行った。その結果、原口氏の健康状態は肺活量のみが年齢相応である以外、骨密度、血管年齢ともに、実年齢より20歳以上、若いことが確認された。また、通常の生活形態に関しては、「確認ー想像ー想起」という3つの行動基準をもち、このうちの想像(イメージ化)がとりわけ重視されていることも明らかとなった。とりわけ、火をつけたガス栓などを忘れないようにするためには(すなわち展望的記憶課題では)、たとえば、点火後にテレビを見始める場合など、それで火災になった状況をイメージすることで疑似体験を行うようであった。また、曜日ごとに七つの色を当てはまることで、共感覚と同様の方法を行っているようであった。さらにまた、物事全般に関して好奇心を持つと同時に、一方向的な知識(たとえば、アルファベット順)の構造をバラバラにして再構成するという「知識の再構築」を日課にしているそうであった。このような原口氏の生活態度こそが超記憶力を支えている根本原理であると言えよう。原口氏と実験者とのスケジュールの調整が難しく、昨年度に遅れを指摘した展望的記憶課題(実験的課題、日常場面の記憶行動に関する日常記憶質問紙とメタ記憶質問紙の回答)、自伝的記憶課題(1970年の日本万国博覧会という社会的な出来事の記憶を含めて、過去40年間の出来事や各年代で活躍した有名人の写真を使った課題)が実施できていない。また、昨年度にも遅れを指摘した、60歳代の研究協力者のリクルートが難しく、実験者のスケジュール調整の問題から、まだデータが取れていない。本研究課題の最終年度にあたる平成28年度は、高齢でありながら、長期間の練習によって有意味符号化(日本語特有の語呂合わせ)という記憶方略に習熟し、数の記憶に関して卓越した記憶成績を示す原口證氏を対象に、その記憶能力の解明を目指すべく、WAIS知能検査、リバーミード行動記憶検査、ワーキングメモリ課題、展望記憶課題、といった認知機能の測定に加え、5因子性格検査、GHQ28検査、ロールシャッハテストなどの非認知機能の測定を行った。認知機能の特性に関しては、いずれも、きわめて高いレベルにあった。詳細な検討の結果、これらの能力を支えているのは、言語的な能力の高さに加え、さまざまな方略の駆使であることがうかがわれた。一方、非認知機能の測定結果から、性格のポジティブ傾向の高さが浮き彫りになると同時に、貪欲なまでの知識欲、さらにはまた、感情面で動揺することなく、マイペースで物事に取り組むことができることが明らかとなった。これらのことを総合するならば、高齢でありながら卓越した記憶成績を生み出すメカニズムとしては、単なる認知機能だけではなく、非認知機能との連関にもあることが結論づけられよう。

したがって、従来の認知機能の側面だけを重視していた熟達化理論の限界が明確となり、認知機能と非認知機能の両面を取り入れた理論の必要性が明らかとなった。また、加齢に伴う記憶能力の低下を防ぐためには、認知機能、非認知機能の両側面への配慮こそが必要であると提言できよう。具体的には、誰にでも適用可能な記憶訓練法を考えていくのではなく、何よりも個人個人の興味関心にあわせた訓練法を構築することが重要であると言えよう。高齢でありながら卓越した記憶力を示す原口證氏(69歳)の特性を解明するために、(1)ウェクスラー記憶検査(2)WAIS知能検査、(3)リバーミード行動記憶検査、(4)ワーキングメモリ課題、(5)展望記憶課題、(6)日常記憶質問紙(EMQ)、(7)認知的失敗質問紙(CFQ)、(8)日常生活における記憶能力質問紙(MAQ)、(9)5因子性格検査、(10)日本版GHQ28検査、(11)ロールシャッハテスト、(12)非構造化インタビューを行った。その結果、卓越した記憶力を支えるのは、記憶方略などの認知機能よりも、ポジティブな記憶信念に代表される非認知機能にあることが明らかとなった。原口氏と実験者とのスケジュール調整の困難な理由から、展望的記憶課題(実験的課題、日常場面の記憶行動に関する日常記憶質問紙とメタ記憶質問紙の回答)が出来ていない。同様に、原口氏の20代の頃の1970年の日本万国博覧会という社会的な出来事の記憶を含めて、過去40年間の出来事や各年代で活躍した有名人の写真を使った自伝的記憶課題が実施できていない。これら以外に、平成26年度は予想以上に研究協力者のリクルートが困難であったことと、実験者のスケジュール調整の問題から、当初予定していた60歳代の統制群の参加者のデータが取れていない。すでに原口氏には平成28年度5月の連休明けに残りの記憶課題の実施の確約を取り付けてある。また、遅れている60歳代の研究協力者のデータに関しては、研究代表者および2名の研究分担者の学部、大学院のゼミ生に協力を得てリクルートを行い、夏期休暇中にデータ収集を行うこととする。認知心理学すでに原口氏には平成27年度の夏期休暇中に残りの記憶課題の実施の確約を取り付けてある。60歳代の統制群の参加者のデータに関しては、研究代表者および2名の研究分担者の学部、大学院のゼミ生に協力を得てリクルートを行い、平成27年の夏期休暇中にデータ収集を行うこととする。予定していた原口氏のデータ収集や60歳代の研究協力者のリクルートの遅れのため、これらのデータ収集に必要な金額が次年度使用額という形で残された。平成26年度に予定していた原口氏のデータ収集や統制群の参加者のリクルートの遅れのため、これらのデータ収集に必要な金額が次年度使用額という形で残された。次年度において、遅れている原口氏と統制群のデータ収集を行う際に使用可能である。平成27年度において、遅れている原口氏と統制群のデータ収集を行う際に使用可能である。
受精時のカルシウム放出に必要なイノシトール3リン酸受容体の局在に関する研究

哺乳類の受精時にはCa^<2+>オシレーションが誘起され,その結果卵は活性化され減数分裂を再開する.現在までに我々は,マウス卵を用いてイノシトール3リン酸受容体タイプ1(IP3R1)が減数分裂の進行に伴いリン酸化されること,卵活性化後に急激に脱リン酸化されることを明らかにした(Lee et al., 2006 Development ; Ito et al., 2008 Dev. Biol).しかし他動物種,特に卵細胞質内精子注入を行った際,卵活性化の誘起が困難なブタにおけるCa^<2+>オシレーション誘起に関する機構は全く明らかにされていない.はじめに卵の減数分裂時に起こるIP3R1の動態に関して,ブタ卵を用いて検討を行った.その結果,ブタ卵のリン酸化IP3R1量は培養開始24時間後に急激に増加し,36時間後には最大値に到達した.また,この時期にはp34cdc2 kinaseおよびmitogen-activated protein kinase活性の上昇も認められた.一方成熟卵をMAPK抑制剤U0126で処理しても,リン酸化IP3R1量は変化しなかったが,p34^<cdc2> kinase抑制剤roscovitineで処理するとリン酸化IP3R1量は著しく減少した.以上のことから,ブタ卵においてもIP_3R1のリン酸化が起こることが明らかにされた.またそのリン酸化にはp34^<cdc2> kinase活性が関与している可能性が示唆された.さらに,ブタ卵を体外で成熟培養を行い,培養0時間,11時間,22時間,33時間および44時間でそれぞれ卵を回収し,免疫蛍光染色に供した.その結果,培養0時間の卵では細胞質全体に不均一なIP_3R1の発現が認められ,減数分裂の進行に伴って細胞質に均一なIP_3R1の分布が認められるようになった.さらに培養44時間の卵では,細胞膜にクラスター様のIP3R1の蓄積が認められた.体内由来のMII卵においても,同様の傾向が認められた.以上のことから,ブタ卵において卵の成熟(減数分裂の進行)にともなってIP_3R1の局在は変化することが明らかとなった.また各kinase抑制剤処理によりIP_3R1の局在は変化したことから,IP_3R1の局在はkinaseにより制御されていると考えられた.哺乳類の受精時にはCa^<2+>オシレーションが誘起され,その結果卵は活性化され減数分裂を再開する.現在までに我々は,マウス卵を用いてイノシトール3リン酸受容体タイプ1(IP3R1)が減数分裂の進行に伴いリン酸化されること,卵活性化後に急激に脱リン酸化されることを明らかにした(Lee et al., 2006 Development ; Ito et al., 2008 Dev. Biol).しかし他動物種,特に卵細胞質内精子注入を行った際,卵活性化の誘起が困難なブタにおけるCa^<2+>オシレーション誘起に関する機構は全く明らかにされていない.はじめに卵の減数分裂時に起こるIP3R1の動態に関して,ブタ卵を用いて検討を行った.その結果,ブタ卵のリン酸化IP3R1量は培養開始24時間後に急激に増加し,36時間後には最大値に到達した.また,この時期にはp34cdc2 kinaseおよびmitogen-activated protein kinase活性の上昇も認められた.一方成熟卵をMAPK抑制剤U0126で処理しても,リン酸化IP3R1量は変化しなかったが,p34^<cdc2> kinase抑制剤roscovitineで処理するとリン酸化IP3R1量は著しく減少した.以上のことから,ブタ卵においてもIP_3R1のリン酸化が起こることが明らかにされた.またそのリン酸化にはp34^<cdc2> kinase活性が関与している可能性が示唆された.さらに,ブタ卵を体外で成熟培養を行い,培養0時間,11時間,22時間,33時間および44時間でそれぞれ卵を回収し,免疫蛍光染色に供した.その結果,培養0時間の卵では細胞質全体に不均一なIP_3R1の発現が認められ,減数分裂の進行に伴って細胞質に均一なIP_3R1の分布が認められるようになった.さらに培養44時間の卵では,細胞膜にクラスター様のIP3R1の蓄積が認められた.体内由来のMII卵においても,同様の傾向が認められた.以上のことから,ブタ卵において卵の成熟(減数分裂の進行)にともなってIP_3R1の局在は変化することが明らかとなった.また各kinase抑制剤処理によりIP_3R1の局在は変化したことから,IP_3R1の局在はkinaseにより制御されていると考えられた.哺乳類の受精時にはCa^<2+>オシレーションが誘起され,その結果卵は活性化され減数分裂を再開する.現在までに我々は,マウス卵を用いてイノシトール3リン酸受容体タイプ1(IP_3R1)が減数分裂の進行に伴いリン酸化されること,卵活性化後に急激に脱リン酸化されることを明らかにした(Lee et al., 2006 Development;Ito et al., 2008 Dev. Biol).しかし他動物種,特に卵細胞質内精子注入を行った際,卵活性化の誘起が困難なブタにおけるCa^<2+>オシレーション誘起に関する機構は全く明らかにされていない.本年度は,まず卵の減数分裂時に起こるIP_3R1の動態に関して,ブタ卵を用いて検討を行った.

その結果,ブタ卵のリン酸化IP_3R1量は培養開始24時間後に急激に増加し,36時間後には最大値に到達した.また,この時期にはp34^<cdc2>kinaseおよびmitogen^-activated protein kinase活性の上昇も認められた.一方成熟卵をMAPK抑制剤U0126で処理しても,リン酸化IP_3R1量は変化しなかったが,p34^<cdc2>kinase抑制剤roscovitineで処理するとリン酸化IP_3R1量は著しく減少した.以上のことから,ブタ卵においてもIP_3R1のリン酸化が起こることが明らかにされた.またそのリン酸化にはp34^<cdc2>kinase活性が関与している可能性が示唆された.これらの機構によりブタ卵の受精時におけるCa^<2+>オシレーションは制御されていると考えられる.次年度では,これらIP_3R1の変化と卵内での局在変化との関係について詳細に検討を行う予定である.昨年度ブタ卵においてイノシトール3リン酸受容体(IP_3R)は卵の減数分裂過程を通じて,常に同程度発現していること,しかしリン酸化IP_3R量は卵成熟に伴って著しく増加し,卵活性化後急激に減少することを明らかにした,そこで,今年度はIP_3Rの局在についてマウス・ブタおよびラット卵を用いて検討した.初めにブタ卵におけるIP_3Rの局在を検出する目的で2種類の抗IP_3R抗体(Rbt03およびCT-1)のどちらが至適であるかについて,免疫蛍光染色を行い検討したその結果,CT-1を用いた免疫染色のほうが,ブタ卵のIP_3Rの検出に至適であることが明らかとなった.そこで,CT-1抗体を用いて,ブタ卵を体外で成熟培養を行い,培養0時間(Germinal Vesicle, GV期),11時間,22時間(GVBD),33時間(MI期)および44時間(MII期)でそれぞれ卵を回収し,免疫蛍光染色に供した.その結果,GV期の卵では細胞質全体に不均一なIP_3Rの発現が認められ,減数分裂の進行に伴って細胞質に均一なIP_3Rの分布が認められるようになった,さらにMII期卵では,細胞膜にクラスター様のIP_3Rの蓄積が認められた.体内由来のMII卵においても,同様の傾向が認められた.一方,マウス卵においては,GV期で核付近に存在していたIP_3Rが減数分裂の進行に伴って,卵細胞質全体に均一に局在し,MII期の卵においては細胞膜付近にクラスター様のIP_3Rの蓄積が認められた.以上のことから,マウス・ブタ卵の両方において卵の成熟(減数分裂の進行)にともなってIP_3Rの局在は変化することが明らかとなった.また各kinase抑制剤処理によりIP_3Rの局在は変化したことから,IP_3Rの局在はkinaseにより制御されていると考えられた.
租税回避と租税徴収に関する情報の非対称性の観点からの研究

本研究は、情報の経済学の成果を活用して租税回避と租税徴収についての分析を行った。具体的には、課税庁と納税者の間に情報の非対称性が存在することを考慮してどのように租税制度を設計すべきか考察した。とりわけ、タックス・ヘイブン対策税制について、その制度趣旨を情報の経済学の観点から説明することに成功した。本研究は、情報の経済学の成果を利用して、租税回避、租税徴収に関する効率的な制度のあり方を探るものであり、とりわけ、所得を課税標準として課税を行うことで、課税権者である国家が、納税義務者の意思決定に影響を与えていることを重視する。とりわけ、所得の水準が(それが正確に会計帳簿に反映されるかも含めて)納税義務者の意思決定に依存していること、また課税権者は納税義務者の有する情報を観察できないこと(納税義務者としても、会計帳簿という間接的な手段を通してしか所得について証明できないこと)を考慮に入れて制度設計をすべきであるといったことを論じる予定である。本年度は、経済学の理論が法学にどのように応用できるかを探り、また、資料収集を行うことを目標としていたが、実際には、基礎研究(その成果として、ごく短いものを公表した)にとどまらず、とりわけ租税回避についての応用的な研究を行うことができた。具体的には、財務省財務総合政策研究所や財団法人トラスト60の研究会等において「外国子会社合算税制の意義と機能」というテーマで報告した。これは、外国子会社合算税制(タックスヘイブン対策税制)が「租税回避防止」のための制度であるといわれるが、それはどういうことなのかということを明らかにする論文である。タックスヘイブンに子会社を作ることが道義的に良いとか悪いという問題ではなく、タックスヘイブンに子会社を作ると(実務家の言う)タックス・コストの面で有利になるという「インセンティブ」に対する「ディスインセンティブ」として外国子会社合算税制をとらえるべきであると主張した(5月刊行予定)。本研究の2年目・最終年度であったため、研究成果をできるだけ公表することを目標とした。具体的には、まず、外国子会社合算税制(タックスヘイブン対策税制)が「租税回避防止」のための制度であるといわれるが、それはどういうことなのかということを明らかにする論文を公表することができた。タックスヘイブンに子会社を作ることが道義的に良いとか悪いという問題ではなく、タックスヘイブンに子会社を作ると(実務家の言う)タックス・コストの面で有利になるという「インセンティブ」に対する「ディスインセンティブ」として外国子会社合算税制をとらえるべきであると主張した。また、租税制度を設計するにあたって、課税物件(所得や資産)の帰属が多いに重要であることを踏まえて、アメリカ連邦所得税において、課税物件の帰属がどのように考えられているかということを紹介する論文を執筆し、公表した。「所有権(title)」というような堅い概念ではなく、もう少し柔軟な(占有(possession)概念に近い)ownershipという概念が司法の分野でも租税法の分野でも用いられていることがわかった。さらに、本研究のテーマに完全に対応する内容のアメリカの経済学者たちによる論文の紹介を「国家学会雑誌」に掲載した(刊行は2010年4月)。また、公刊には至っていないが、研究の成果をできるだけ授業でも学生に伝達するように努めた。その一端は、2010年度の授業の受講生に配布した私家版の講義ノートに記した。
熱応答性ストレス反応経路活性化を介した抗炎症・抗糖尿病効果の分子機構解明

温熱と微弱電電流を併用する熱ショック応答経路活性化療法は、2型糖尿病モデル動物およびヒト2型糖尿病において抗炎症・抗糖尿病を発揮する。本研究では細胞、マウスモデルおよびヒト末梢血単球を用いて、幅広く抗炎症・抗糖尿病の分子機構を検討した。その結果、筋肉・肝臓・皮下脂肪・内臓脂肪において炎症性サイトカイン発現の低下と、ミトコンドリア関連遺伝子群の発現増加が認められた。ヒト末梢血単球においても、熱ショック応答経路活性化により炎症性形質が改善し、炎症性遺伝子発現の低下とNF-κBの核移行抑制が確認された。研究2:糖尿病動物におけるMETの代謝・体組成改善効果。肥満糖尿病モデルマウス(HFD、db/dbマウス)に対し、12週間METを施行する群と施行しない群を設定し、体重・血糖値・インスリン値および血中サイトカインを測定した。sham処置群では体重増加、高血糖、インスリン抵抗性、高サイトカイン血症が認められたMETにより改善した。12週間終了後に、解剖し各臓器(肝臓・筋肉・脂肪・膵島・単球)を単離し、細胞実験と同様の分子の変化を検討している。研究3:ヒト2型糖尿病患者を対象にMET治療を行う前後で末梢血単球を単離し、炎症惹起性形質の変化を検討する。肥満2型糖尿病患者(HbA1c 7.0%9.4%、BMI=25以上)20名を対象に、週4回MET治療を行う前後で空腹時末梢血採血を行い、磁気ビーズ法にてCD14陽性単球を単離した。遺伝子発現や炎症性分子の細胞内局在などを検討中である。概ね当初の計画どおり進行している。研究1(in vitro)インスリン標的臓器である肝臓、筋肉、脂肪由来の細胞株および膵β細胞株においてMETの抗炎症作用を検討するため、高血糖あるいは高脂肪酸刺激後に細胞毎に網羅的遺伝子発現変化の解析を行った。MET作用の下流に存在する新規炎症惹起性因子および抗炎症性因子の同定を行うため、網羅的遺伝子解析を行い新たな糖尿病治療・抗炎症治療ターゲットを探索している。研究2(in vivo)肥満糖尿病モデルマウス(高脂肪食負荷マウス、db/dbマウス)の各臓器(肝臓・筋肉・脂肪・膵β細胞・末梢血単球)を用いて、MET施行の有無による炎症性シグナルの変化を検討するため、in vivoでAMPK・p53活性化を介した慢性炎症抑制作用を検討した。AMPKあるいはp53を抑制すると、部分的にMETによる糖代謝改善が減弱するためこれらのシグナルの重要が明らかとなった。またAMPK siRNA発現plasmidを構築、in vivo JET PEIにより全身的にAMPKをノックダウンした状態での糖尿病モデルマウスを作成した。これは今後の解析を必要とする。研究3(in vivo human)ヒト2型糖尿病患者を対象にMET治療を行う前後で末梢血単球を単離し、炎症惹起性形質の変化を検討するため、単離単球からmRNAを抽出し、炎症性サイトカインの発現レベルを検討した。MET治療前後でJNK活性化やNF-kB核移行が低下し、炎症抑制作用を示していることが臨床的にも明らかとなった。細胞実験はほぼ予定通り、動物実験の準備も進んでおり、ヒト単球実験もサンプルは集まっており概ね順調と考える。研究1 (in vitro)インスリン標的臓器である肝臓、筋肉、脂肪由来の細胞株および膵β細胞株においてMETの抗炎症作用を検討するため、高血糖あるいは高脂肪酸刺激後に細胞毎に網羅的遺伝子発現変化の解析を行った。網羅的遺伝子変動データは、下記マウスデータと統合した。研究2 (in vivo)肥満糖尿病モデルマウス(高脂肪食負荷マウス、db/dbマウス)の各臓器(肝臓・筋肉・皮下脂肪・内臓脂肪)を用いて、MET施行の有無による網羅的遺伝子発現変化を検討した。マウスでも網羅的遺伝子発現解析を実行し、以下のような遺伝子発現変化を確認した。筋肉、肝臓、皮下脂肪、内臓脂肪を分離しMET施行のあるなしで遺伝子発現変化を網羅的に検討した。興味深いことに臓器は異なっても、黄色網掛けで示す炎症惹起性遺伝子発現は明らかな低下を示し、一方で緑色網掛けで示すミトコンドリア関連遺伝子群は発現増加が確認された。その中でも内臓脂肪においては、発現の変動を示す遺伝子群が多くまた変化率も大きかったことから、METの重要なターゲットであろうと考えられた。(データパネルは研究成果報告書に記載)研究3 (in vivo human)ヒト2型糖尿病患者を対象にMETを行う前後で末梢血単球を単離し、炎症惹起性形質の変化を検討するため、単離単球からmRNAを抽出し、炎症性サイトカインの発現レベルを検討した。MET治療前後で、JNK活性化やNF-kB核移行が低下し、炎症抑制作用を示していることが臨床的にも明らかとなった。当初の計画に沿って研究を遂行する。

28年度の成果を基礎に、細胞・動物実験およびヒト単球実験のデータを蓄積・解析する。糖尿病旅費を単年度に30万円と計上していたが、昨年度は194340円の使用にとどまったため。適正に規定の計画に沿った使用を行う。
量子重ね合わせ状態に基づくユビキタスコンピューティング環境モデルの研究

量子重ね合わせ状態モデルをセンサーネットワークで構成するユビキタスコンピューティング環境に適用するための表現モデルと実験環境を構築した。このモデルでは、量子ビットをベースにした表現を利用するが、その存在位置の計算にグローバーアルゴリズムを応用できることを見出した。この位置情報を中心とした事物の状態に関する量子重ね合わせ状態の実験モデルとして、センサーネットワーク実験設備を構築し、存在に関する従来手法での評価実験を行い、あいまい性の内容を明確にした。設備には、Smart Dust (MOTE)によるセンサーノードを複数配置して、移動物(人などの事物)に無線LANで結合可能なノードが実験環境内を移動し、その位置を測定する環境とその状態を画像で確認する環境を整備している。移動ノードは、検出されたり、見失ったりするがこの状態を量子重ね合わせ状態のモデルとして実験した。その結果、相対値での位置検出と重ね合わせモデルを得ることができたが、さらに実験する環境を整えるため、センサーの絶対値での位置検出を加える。絶対位置の計算では、ある領域の内外の境界計算が必要となるため、境界の基準値(センサーの基準値)をSVM(サポートベクターマシン)で計算する方式を利用している。センサーネットワークでの存在の計算の実験環境を構築した結果、画像や音認識に利用するには画像処理などの計算量が量子重ね合わせ状態モデル計算よりも大きいことが判明した、そのため、最終的に、センサーの計算量の少ないRSSIによる位置情報を実験に利用した。センサー値があいまいで位置の可能性が多く存在する場合(重ね合わせ状態である場合)に、グローバーアルゴリズムで計算することで、可能性のある位置を絞ることが可能であると分かった。今後、応用システム実用化レベルの研究に向けて発展させていく。量子重ね合わせ状態モデルをセンサーネットワークで構成するユビキタスコンピューティング環境に適用するための表現モデルを構築した。このモデルでは、量子ビットをベースにした表現を利用するが、モデリングにより表現間の変換可能性が新たに見いだされた。ある事物の位置情報は、可能な位置の重ね合せとなるが、同時に、ある位置を基本にすると、その位置の状態は、事物の重ね合せとなることが知見として得られた。この量子重ね合わせ状態のモデル間の変換は、量子情報処理研究でも未だ見いだされていない新発見といえる。現在は、この位置情報を中心とした事物の状態に関する量子重ね合わせ状態の実験モデルとして、センサーネットワーク実験設備を構築し、評価実験の基本構成の準備が整った。設備には、Smart Dust (MOTE)によるセンサーノードを複数配置して、移動物(人などの事物)に無線LANで結合可能なノードが実験環境内を移動し、その位置を測定する環境を整備した。移動ノードは、検出されたり、見失ったりするがこの状態を量子重ね合わせ状態のモデルとして実験するデータを収集中である。また、センサーノード間と移動ノード間の関係から位置を求める方式もシステムに組み込んでいる。従来の電波強度の検出だけでなく、センサーノード群と移動ノードの時間的変化の関係から位置を求める機能も組み込んでいる。今後は、量子重ね合わせ状態のモデルの評価を実験データにより検証すると共に、新たに性質として発見した情報の視点の変化による量子重ね合わせ状態モデルの変換方式を研究に加えるものとする。設備には、Smart Dust(MOTE)によるセンサーノードを複数配置して、移動物(人などの事物)に無線LANで結合可能なノードが実験環境内を移動し、その位置を測定する環境とその状態を画像で確認する環境を整備している。最終年度には、情報の視点の変化による量子重ね合わせ状態モデルの変換とモデルの量子コンピュータによる計算をグローバーアルゴリズムで計算する方式を完成させる。

センサーネットワークでの存在の計算の実験環境を構築した結果、画像や音認識に利用するには画像処理などの計算量が量子重ね合わせ状態モデル計算よりも大きいことが判明した、そのため、最終的に、センサーの計算量の少ないRSSIによる位置情報を実験に利用した。センサー値があいまいで位置の可能性が多く存在する場合(重ね合わせ状態である場合)に、グローバーアルゴリズムで計算することで、可能性のある位置を絞ることが可能であると分かった。今後、応用システム実用化レベルの研究に向けて発展させていく。
幹細胞移植による内耳再生における細胞間接着調節因子の有用性

前年度までに細胞間隙を開大する効果をH89で確認した。H89で開大された細胞間隙を足場に移植細胞が生着するか確認した。ハートレー系モルモットを用い、幹細胞移植前5日に難聴モデルを作成した。移植細胞としてマウス由来ES細胞を用いた。H89注入15分後、5μLのES細胞(濃度1000cells/μL)を注入した。移植後1,2,4週間後に蝸牛を摘出し、凍結切片を作成した。免疫染色は一次抗体としてOct3/4、二次抗体としてAlexa 594、核染色としてDAPIを用いた。顕鏡の結果、蝸牛基底回転、蝸牛階に少数の上皮内に侵入する移植細胞が確認されたが、いずれも2ー3個と少数であった。培養内耳組織を用いた実験で、細胞間隙を開大させる効果をTJ modulators H89で確認した。この得られた結果を基に、内耳組織(in vivo)でのTJ modulators H89の効果を確認した。まずハートレー系モルモット(300-500g)を用い、ネオマイシンで難聴モデルを作成する。TJ modulatorsを用いた群とTJ modulatorsを用いない群とに分け、モルモット内耳におけるTJの変化を観察した。すなわち顎下部からアプローチして中耳腔を開放し、蝸牛第二回転・蝸牛階にcochleostomyを行い、1μL /分の速度でTJ modulatorsを注入した。TJ modulators投与1時間後に蝸牛組織を摘出し、ZO-1およびactin染色を行い、細胞間隙開大を蛍光顕微鏡で観察した。TJ modulators H89を用いた内耳細胞間隙は開大が確認され、本年度予定している幹細胞移植において、この開大した細胞間隙が、細胞移植の足場となる可能性が示唆された。前年度までに細胞間隙を開大する効果をTight Junction(以下TJ) modulator H89で確認した。H89で開大された細胞間隙を足場に移植細胞がintegrateするか確認した。ハートレー系モルモット(300-500g)を用い、幹細胞移植前5日にネオマイシンで難聴モデルを作成した。移植細胞としてマウス由来ES細胞N7K9 (pUS2-eGFP-Hyg)を使用した(Dr Reyes, University of Michigan)より提供)。実際には蝸牛第二回転・蝸牛階にcochleostomyを行い、1μL /分の速度でH89を注入した。H89注入15分後、5μLのES細胞(濃度1000cells/μL)を同部位から注入した。移植後1,2,4週間後に深鎮静後、PBSと4% PFAで全身環流固定を行い、蝸牛を摘出し、10μm厚で凍結連続切片を作成した。5切片毎、免疫染色した。染色法は以下のとおりである。一次抗体としてOct3/4(1:500、overnight、4°C)を用いて染色、二次抗体としてAlexa 594 phalloidin (1:200、30分、室温)を用い、DAPIにて核染色し顕鏡した。移植された幹細胞を蝸牛階、鼓室階、前庭階、蝸牛軸別に確認した。蝸牛基底回転、蝸牛階に少量の上皮内に陥入する移植細胞が確認されたが、いずれも2ー3個と少数であった。生後2日のCD-1マウスから蝸牛組織を摘出し、コラーゲンジェル(Collagen type I、Basal Medium Eagle、Sodium Carbonate)上に置き、培養液(DMEM, 10% Fetal Bovine Serum, 1% Penicillin G)内で培養した(37°C、5%CO2)。内耳障害モデルを作成するため、培養2日目に0.5mMゲンタマイシンを含有した培養液で24時間培養した。その後ゲンタマイシン含有培養液を完全除去し、更に通常の培養液で2日間培養し、培養内耳組織をTJ modulators(20μM H89)で1時間処置した。1、細胞間隙開大の観察:前述のTJ modulatorsによる処置直後に4%ホルマリンで1時間固定し、ZO-1抗体を用いて免疫染色した。H89で処置された内耳上皮細胞間隙はDouble lineとして観察された。つまり、細胞間隙が開大されたものと考えられた。

2、移植細胞の上皮内侵入の観察:前述のTJ modulatorsによる処置後に、培養組織をmCherry細胞と共に24時間培養した。その後PBSにて3回洗浄し、生着していないmCherry細胞を除去した。4%ホルマリンで1時間固定し、上記同様にZO-1抗体を用いて免疫染色した。Confocal Microscopyを用いて垂直断面を観察すると、H89で処置された内耳上皮では移植細胞が開大した細胞間隙に侵入する所見が得られた。要するにTJ modulatorsで開大された細胞間隙は移植細胞の生着の足場となり得ることが示唆された。内耳組織(in vivo)でTJ modulators H89の効果が確認できたことは有益であったと考えるが、薬液の内耳内投与で細胞損傷が強く認められることも多く、TJ modulators H89の濃度、注入方法の再考が必要と考えられた。予定していたTJ modulatorsの効果を細胞間隙開大と移植細胞の侵入という2点で確認することができた。しかし、TJ modulatorsとしてH89のほかに、Sodium Caprate、EGTAでも同様の実験を行い、最適な薬剤を検討することができなかった。移植後1,2,4週間後にketamineとxylazineを用いて麻酔を施し、PBSと4% PFAで全身環流固定を行う。蝸牛は丁寧に摘出し、更に4時間4% PFAで固定する。10% EDTAで脱灰後(4oC、10日間)、10μm厚で凍結連続切片を作成する。5切片毎、蛍光抗体にて染色する。染色方法は以下の通りである。PBSで洗浄後、0.3% Triton X-100、5%goat serumで前処置を行う。一次抗体としてOct3/4(1:500、overnight、4 oC)を用いて染色する。PBSで洗浄し、二次抗体としてAlexa 594 phalloidin (1:200、30分、室温)を用いる。DAPIにて核染色し顕鏡する。サンプルは蛍光顕微鏡、confocal microscopyで観察する。判定方法であるが、移植された幹細胞数を蝸牛階、鼓室階、前庭階、蝸牛軸別にカウントし、EGFP陽性、DAPI陽性、Oct3/4陽性細胞をもって移植幹細胞と同定する。昨年度の結果をもとにin vivoでの実験を開始する。ハートレー系モルモット(300-500g)を使用し、幹細胞移植前5日にネオマイシンを用いて難聴モデルを作成する。全ての動物は蝸牛階にマウス由来ES細胞N7K9 (pUS2-eGFP-Hyg)を移植されるが、その際、TJ modulatorsを用いた群とTJ modulatorsを用いない群とに分けて検討を行う。TJ modulatorsと幹細胞移植の方法は以下の如くである。蝸牛第二回転・蝸牛階にcochleostomyを行い、1μL /分の速度でTJ modulatorsを注入する。TJ modulatorsとしてH89を用いる。TJ modulators注入15分後、5μLのES細胞(濃度1000cells/μL)を同部位から注入する。Tissue preparation:移植後1,2,4週間後蝸牛を丁寧に摘出し、4% PFAで固定する。5切片毎、Oct3/4とDAPIを用いて染色する。移植された幹細胞数を蝸牛階、鼓室階、前庭階、蝸牛軸別にカウントする。EGFP陽性、DAPI陽性、Oct3/4陽性細胞をもって移植幹細胞と同定する。免疫組織染色用抗体と実験用モルモット(ハートレー系)の購入を予定している。研究結果を米国耳鼻咽喉科研究学会で報告する予定である。
貴金属ナノ粒子―刺激応答性高分子複合材料を用いた簡易診断用バイオセンサーの研究

近年の高齢化社会に向けた在宅医療サービスの向上および生活習慣病予防、予後、健康維持・管理を実現するため、簡便かつ短時間に生体情報の取得が可能な簡易診断用バイオセンサーが求められている。そこで本研究では金や銀など貴金属ナノ粒子より発現される光学特性である局在表面プラズモン共鳴(Localized surface plasmon resonance : LSPR)とイオン強度や温度等外部環境の変化に対して膨潤・収縮特性を示す刺激応答性高分子との複合材料の基礎特性について評価を行い、簡易診断用バイオセンサーの構築を行った。近年の高齢化社会に向けた在宅医療サービスの向上および生活習慣病予防、予後、健康維持・管理への関心の高さから在宅医療において糖尿病や癌、インフルエンザ、ヒト免疫不全症候群(HIV)等の病態の把握・疾病予防のため、簡便かつ短時間に生体情報取得が可能な簡易診断用バイオセンサーが求められている。しかし、現在の主たる診断用バイオセンサーは疾病の指標となるマーカー分子を検出・定量するには専門の分析機関に依頼をする必要があり、結果が得られるまでに長い期間と高額な費用を要する。これは被験者にとって精神的不安および金銭的な不安をあおることとなる。そこで本研究では金や銀などの貴金属ナノ粒子より発現される光学特性である局在表面プラズモン共鳴(Localized surface plasmon resonance : LSPR)とイオン強度や温度等外部環境の変化に対して特異的に膨潤・収縮特性を示す刺激応答性高分子との複合材料を用いた簡易診断用バイオセンサーの構築を行った。これら複合材料を簡易診断用バイオセンサーとして用いることで、簡便かつ安価に各種疾病を検出可能となるとともに、在宅医療への応用が期待できる。本年度では、バイオセンサー構築に使用する貴金属ナノ粒子がDNAや抗体をはじめとするタンパク質などの生体分子に対して示す光学特性について検討を行うとともに、バイオセンサーを構築し、血糖値の指標であるグルコースの検出・定量を行った。糖尿病をはじめとする生活習慣病や癌、インフルエンザ、ヒト免疫不全症候群(HIV)等の病態の把握・疾病予防を安価で簡便かつ短時間に実現可能な健康管理ツールを提案するため、本研究では金や銀などの貴金属ナノ粒子より観察される非線形光学現象である局在表面プラズモン共鳴(Localized surface plasmon resonance : LSPR)とイオン強度や温度等外部環境の変化に対して特異的に膨潤・収縮特性を示す刺激応答性高分子との複合材料を用いた簡易診断用バイオセンサーの構築を行った。本研究で構築した複合材料を用いた簡易診断用バイオセンサーはLSPRの色彩を目視で観察可能であることから、複雑な操作および器具を必要とせずに健康管理を実現することが可能となる。当該年度では、複合材料を簡易診断用バイオセンサーとするため、貴金属ナノ粒子および複合材料の物性評価を行った。本研究で使用した貴金属ナノ粒子は化学的に合成して得ているため、温度に対して安定性に乏しいという問題があったが、DNAと複合化させることで温度安定性が向上することが判明した。また酸化酵素を用いてバイオセンサーを構築した場合、酵素反応によって生成される過酸化水素が貴金属ナノ粒子より観察されるLSPR光学特性変化へ大きく寄与することが観察され、酸化酵素を用いたバイオセンサーが測定対象物質を高感度に検出・定量可能であることが示唆された。これらの成果によって、刺激応答性高分子と複合化させることによって、貴金属ナノ粒子単体を用いたバイオセンサーよりも安定性、感度、操作性などに優れたバイオセンサーを提供することが可能となる。
日本古墳研究リソースを活かした墳丘墓築造と社会関係の国際研究展開

本年度は研究計画の最終年であり、研究の総括、成果の発信を目的とする国際墳丘墓シンポジウムの開催、総括成果報告書の作成を中心的な作業として推進した。具体的には、<墳丘墓国際比較>、<墳丘墓3Dデータベース>、<猪名川プロジェクト>、<墳丘墓ヘリテージマネジメント>の4つのテーマグループごとの研究成果について、情報交換と最終的な議論を行った。<墳丘墓国際比較>については、11月に東京において国立歴史民俗博物館等との共同で「日本の古墳はなぜ巨大なのか?ー古代モニュメントの比較考古学」と題する国際シンポジウムを開催し、本プロジェクトからも研究協力者である英独の研究者を招聘して成果の発表と議論を行ったほか、本プロジェクトの1年目にドイツ・テュービンゲン大学にて開催した日欧墳丘墓シンポジウムの成果を英語図書“Burial Mounds in Europe and Japan"とし11月に刊行するなど、日本古墳研究の可能性を大きく広げる成果を得た。<墳丘墓3Dデータベース>では、さらに20件のデータを追加した。<猪名川プロジェクト>のフィールド調査では宝塚市万籟山古墳の出土埴輪分析、同市八州嶺古墳の測量調査を通じて、「首長古墳系譜分析」の方法と成果を提示するとともに、畿内北部の前期古墳の集中状況を明確にし、今後の新たなプロジェクトへの基盤とした。<墳丘墓ヘリテージマネジメント>については、近年の日本の「古墳ブーム」にも注目しながら日欧の墳丘墓遺跡の保存活用を比較し、百舌鳥・古市古墳群の世界遺産登録なども予想される中、墳丘墓資産の世界的な活用を考える材料を提供した。これら4年間の研究成果は、学会報告、論文執筆等により逐次公表したほか、10本の論考とフィールド調査報告を収載した成果報告書を3月に刊行した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。(1)テーマ研究等の推進研究目的に沿って設置した4つのテーマグループ(G1G4)ごとに課題を設定して研究活動を進めた。<G1/墳丘墓国際比較>国際シンポジウムや研究集会において比較考古学的な議論を重ね、墳丘築造の意義が、日本と欧州で大きく異なっているとの見通しを得るに至った。<G2/3Dデータベース>40件のデータベース作成し、Web運用を試行する予定であったが、年度後半になって大阪府下の古墳三次元データを、提供していただけることとなったため、そのデジタル形式に適合するWebシステムを設計し直すこととした。このため、Webシステム設計・構築・運用開始にかかる経費150万円を今年度は未使用とした。<G3/猪名川プロジェクト>平成28年2月3月にかけて宝塚市万籟山古墳・八州嶺古墳の測量・表面調査を実施。その結果、前者は従来54m程度とされていた墳丘長がさらに大きくなること、後者は広範囲に古相の円筒埴輪が採集され、墳丘長50m以上の未知の前方後円墳である可能性が高いことが判明するなど、大きな成果を得た。<G4/ヘリテージマネジメント>日本、欧州、中国、韓国などの事例の実態調査を行った。(2)研究集会の開催3回の研究集会を開催(5、12、2月)。集会には5月Simon Kaner博士(英国)、2月禹在柄博士(韓国)を招き、本研究テーマにかかわる招待講演を実施した。(3)成果外部発信11月4日6日に独テュービンゲン大学で国際シンポジウム'Burial Mounds in Europe and Japan: Comparative and Contextual Perspectives'を開催。日独英仏米5カ国の研究者が研究報告と討論を行い、本科研テーマを国際共同研究に発展させる大きな基礎を築いた。11月14日には、大阪大学において「百舌鳥・古市古墳群と古代日韓関係」と題する日韓国際シンポジウムを開催し、日本古墳時代と韓国三国時代の墳丘墓築造と文化交流について、一般市民を含めた社会への成果発信を行った。それぞれの研究テーマグループの個別研究、フィールド調査などは、当初予定通りに順調に遂行できている。さらに成果の国際発信では、日本古墳研究としては過去に例のない3日間に及ぶ海外シンポジウムを実施し、国際共同研究として開拓すべき多数の論点を得ることができた。古墳の三次元データベースについては、当初予定の試験的Web公開にまでは至らなかったが、年度途中で重要な古墳のデジタルデータの提供を受けられるという状況変化によりWeb設計をやり直すことにしたためであり、より質の高いデータベースの作成公開を目指した積極的な計画変更である。このため、当初計上したWebシステム設計・構築・運用開始にかかる経費150万円を今年度は未使用とした。(1)テーマ研究<G1/墳丘墓国際比較>とくに北アメリカ、中央アジア、朝鮮半島の墳丘墓研究者と研究交流を行い、日本の古墳との比較考古学的検討を行った。<G2/3Dデータベース>大型墳丘墓110件についてwebで運用するデータベース(英語版)を作成。目標140件であったが、110件にとどまった理由は、等高線図をトレースする方法で3Dモデルを作成する最適な方法を検討しながらの作業を行ったためであるが、結果として、伝統的な墳丘測量図の情報量の問題を明確にするという重要な成果が生まれた。<G3/猪名川プロジェクト>2017年23月にかけて宝塚市万籟山古墳、八州嶺古墳の発掘・測量調査を実施。

その結果、「長尾山丘陵」の前期古墳の集中状況が鮮明になり、その築造背景にヤマト政権成立期における猪名川南北ルートの地政学的な重要性を想定することが可能になった。<G4/ヘリテージマネジメント>日本、欧州、北米、中国、韓国などの事例の実態調査を行った。(2)研究集会の開催5回の研究集会を開催(8月,9月×2回、12月、2月)。集会には6月Laurent Nespoulous氏(仏)、9月Thomas Knopf氏(独)、Chris Scarre氏(英)、12月林俊雄氏(日)を招き、本研究テーマにかかわる招待発表を実施した。4年計画のプロジェクトの2年目に入り、具体的な研究成果が形になり始めた。本年度はとくに本プロジェクトの大きな狙いである国際比較研究とその内容の国際発信に顕著な成果があがったと評価できる。すなわち、本研究メンバーが中心となって、東アジア考古学会および世界考古学会議で設けた墳丘墓関係のセッションには、外国研究者からの参加申請も多くあり、充実した発表と議論がなされた。12月にはパリ日本文化会館及びINALCO(仏)で開催の日仏シンポジウムでも研究報告を行った。また、おそらく日本の古墳出土資料の研究図録としてははじめての英語版“Nonaka Kofun and the Age of the Five Kings of Wa"を出版したことも大きな成果である。墳丘墓3Dデータベースは、データ件数は目標値にやや届かなかったが、その理由は墳丘測量図から的確な3Dモデルを作成する方法をさまざまに試行したためである。その結果として、日本考古学が古墳の形状記録として重視していた等高線図では立体情報がはなはだ不十分であるという課題が明確になったこと自体が重要な成果であるといえる。猪名川プロジェクトとして本年度から本格的に着手した長尾山丘陵の古墳調査では、従来の理解を一新する新知見を得ることができ、来年度の継続調査が有望である。これらのことから2年目の段階としては、計画以上の進捗が見られているものと判断する。(1)テーマ研究<G1/墳丘墓国際比較>今年度はとくにヨーロッパ、朝鮮半島、ハワイの研究者と研究交流を行い、前2者は墳丘墓築造と社会関係という観点から、後者は記念物築造と社会関係という観点から、日本の古墳との比較検討を行った。<G2/3Dデータベース>墳丘のデジタルデータが存在しない古墳の3D墳丘モデルをの作成をいかに最適化するかを検討しながら50件のデータを追加した。<G3/猪名川プロジェクト>兵庫県宝塚市長尾山丘陵の前期古墳(万籟山古墳と八州嶺古墳)の発掘調査・表面調査及び川西市小戸遺跡出土の埴輪資料の整理分析を継続して行う。2018年23月に実施した現地調査では、万籟山古墳が前方部2段、後円部3段の構造となることを明らかにするとともに、クビレ部トレンチからは多量の埴輪資料を得た。八州嶺古墳は樹木伐採後の踏査で墳丘長70m級になる可能性が高いことがうかがわれ、今後墳丘測量図の作成を目指す。<G4/ヘリテージマネジメント>事例の実態調査と分析。
ＤＮＡ損傷修復欠損細胞を用いた重粒子線の生物効果に関する放射線化学的アプローチ

細胞致死におけるLET-RBE(生物学的効果比)関係とLET-OER(酸素増感比)関係を求めると、CHO細胞とHR関連遺伝子変異株である51D1細胞では照射時の酸素の有無にかかわらず、LET値が200keV/um付近で最大のRBE値を示した。しかし、NHEJ関連遺伝子変異株であるxrs6細胞では、RBE値のピークは観察されなかった。一方、OERのLET依存性は低LET領域においては、51D1細胞が他の細胞株に比べて小さいOER値を示した。細胞致死に対する間接作用の寄与を調べると、CHO細胞と51D1細胞は放射線感受性が大きく異なるものの、間接作用の寄与率は全てのLET領域でほぼ同程度であった。本研究課題は重粒子線特異的な生物応答を明らかにするため、DNA損傷修復欠損細胞を用いて細胞致死における放射線作用の役割を調べ、放射線生物学ならびに放射線化学の観点から機構解明を行ってきた。平成23年度は、標準放射線とする陽子線の照射実験環境の整備を行った。さらに重粒子線を用いて培養細胞のRBEならびにOERのLET依存性を調べた。平成24年度は、陽子線照射施設内での無菌操作等の細胞培養作業が可能となり、CHO細胞ならびにDNA損傷修復欠損細胞を用いて、大気下ならびに低酸素下での陽子線細胞照射を行い、10%細胞生存率におけるOERを算出した。CHO細胞ではOERは2.9であり、xrs6細胞(NHEJ関連遺伝子変異株)や51D1細胞(HR関連遺伝子変異株)ではOERは3.6ならびに2.5であった。重粒子線を用いた実験では、CHO細胞における細胞致死への間接作用の寄与率を算出した。炭素線LET 13 keV/micro meterを用いた間接作用の寄与率は大気下照射では80%、低酸素下照射では46%であった。大気下では細胞致死の主作用は間接作用であることが確認できたが、低酸素下の場合は低LET放射線にもかかわらず細胞致死の主作用が必ずしも間接作用に寄るものでは無いことが明らかになった。鉄線LET 200 keV/micro meterを用いた実験では、間接作用の寄与率は大気下では42%、低酸素下では32%であった。高LET放射線では細胞致死の主作用は酸素の有無にかかわらず直接作用であることが明らかになった。低LET放射線では、細胞致死への放射線作用は酸素の存在によって大きく異なり、高LET放射線では酸素の関与は小さくなることを明らかにした。【最終年度に実施した研究の成果】最終年度であるH26年度はCHO細胞とそのDNA損傷修復欠損細胞であるxrs6細胞と51D1細胞を用いてLET-RBE(生物学的効果比)関係とLET-OER(酸素増感比)関係を求めた。CHO細胞と51D1細胞では照射時の酸素の有無にかかわらず、LET値が200 keV/micro meter付近で最大のRBE値(35)を示した。しかし、NHEJ関連遺伝子変異株であるxrs6細胞では、はっきりとしたRBE値のピークは観察されなかった(照射時の酸素の有無にかかわらず)。つまり、DNA二本鎖切断に対するNHEJ修復が行われない場合は、RBE値のピークが観察されず、高LET放射線に対しても細胞致死の感受性は向上しないことがわかった。一方、OERのLET依存性は低LET領域においては、HR関連遺伝子変異株である51D1細胞が他の細胞株に比べて、小さいOER値を示したが、LET値が400 keV/micro meterを超えるような高LET領域においては全ての細胞株は約1のOER値を示した。しかし、xrs6細胞はどのLET領域においても、これらの細胞よりも低い間接作用の寄与率を示した。【研究期間全体を通じて実施した研究の成果】本研究は3年間で下記のことを明らかにした。1)NHEJ関連遺伝子変異株では低LET放射線であっても、細胞致死に対する間接作用の寄与は小さい。2)放射線感受性の程度と細胞致死に対する放射線作用の寄与率は関係性が無い。3)酸素が存在しない場合は、細胞致死に対する間接作用の寄与率が低下する(直接作用の寄与が増加する)。本研究課題は重粒子線特異的な生物応答を明らかにするため、DNA損傷修復欠損細胞を用いて細胞致死における放射線作用の役割を調べ、放射線生物学ならびに放射線化学の観点から機構解明を行う。初年度である平成23年度では、まず陽子線細胞照射を行うための照射場の作成ならびに無菌操作を行える実験環境の整備を整えた。