hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
立体裁断のための作業動作仮想化の研究

本研究は衣服型紙作成の手法のひとつである立体裁断の仮想化を目的としている.立体裁断は布,手(指),人台などの要素から構成される.これらの要素を仮想空間内で物理的・数値的に扱うためのモデル化を行った.力学計算によって形状が定まる布モデルを構成し,センサで現実の手の動きを捉え仮想空間の手のモデルをそれに同期して動かし,3次元形状を計測した値から人台モデルを作成した.これらの要素を組み合わせて基本的なシステムを構築し,このシステムで簡単な形状の衣服の作成を行うことが可能であることを確認した.また仮想現実や拡張現実の本システムへの適用可能性の検討も行った.本研究の最終的な目的は立体裁断を仮想化することにある。立体裁断は人台や人体にシーチングや衣服の素材となる布を当て、ダーツなどを取り不必要な部分を切り取り、これを平面に戻すことによって型紙を得る手法である。仮想化されれば効率が向上することで個人対応の衣服の作成が容易になることが期待される。26年度は主に2項目について実施した。ひとつはマッピング手法を用いたシステムについてであり、もうひとつはインターフェースとしての手の動きのセンシングについてである。立体裁断のためのマッピングの手法は、仮想化のための手法のひとつである。現実世界では人台にはテープ等で印が付けられており、これに合わせて布の方向を定める。仮想的には人台のモデル上の線に合わせて布モデルをマップする方が効率が良い。このための手法の開発・実装を行った。ダーツ部分は布モデルが重なるようにマップし、真ん中で切り取って仮想的に縫合することとした。ここまでは幾何学的なマップであり、布モデルに多少の変形が発生している。この形状を初期形状としてエネルギ安定の状態を求め、人台モデルに当てた布モデルの立体形状を計算する。その後、立体を平面状態に展開することによって型紙の形状を得た。さらに、型紙を仮想的に縫合した衣服のモデルを人台に着装した。これによって、衣服の完成形状を予測し、修正を加えることができる。この手法を用いて4枚の型紙から構成されるタイトスカートの型紙を作成した。手の動きのセンシングについて、一般には入力のインターフェースとしてマウスが用いられているが、立体裁断では手の動きを取り入れることが自然である。そのために、センサを用いて手の動きを検出し、その動きを仮想空間に取り入れた。布をつかんで移動する,布の任意の部分を任意の位置に固定する,形を整える,布を任意の位置で任意の量だけ裁断する,などの基本的な操作を仮想空間内で実現した。今年度はシステムにダミーのモデルを加えた。ダミーのモデルと手のモデルとの間は、衝突の判定・反応が必要である。システム全体はリアルタイムで動作することが必要であり、高速な処理が求められる。そのために距離関数を用いた。距離関数とは物体の表面からの距離の場であるが、物体を含む空間に格子点を設定し、各格子点のダミー表面からの距離を計算して求める。格子点以外の点については、格子点での距離を補間して求める。距離関数を用いると通常の衝突判定の処理に比べ非常に高速な処理が可能となる。また、例えばスカートの腰部に布モデルを地の目線に沿って固定する。腰部は上に行くに従って絞られた形となるため、上の部分は布が浮いた状態となる。この状態で手のモデルの指でこの部分をつまみ、ダーツを取ることを実現した。また、つまんだ部分をマークすることによって、布モデルを開いた時に型紙の形状を得ることができる。以上の2点を実現したことによって、立体裁断法の基本的な構成要素であるダーツの作成が可能となった。現実の立体裁断法では型紙の大きさに近い大きさに布を切り取り、これをダミーなどの表面に当てて型紙の形状を作成する。このことは布モデルをダミー表面に写像することで実現できていた。この布モデルの写像と指のモデルによる布モデルの操作とを組み合わせることによってダーツ作成の基礎を確立することができた。立体裁断法の基本的な要素の構築にとって、今年度までの研究の積み重ねは非常に重要であり、様々な課題があるものの実用に一歩近づいた。既製服では個々人の体型に合う衣服を求めることが困難である場合が多く、オーダーメードが最善である。しかし現実の世界ではオーダーメードには多くの時間と費用を要するため簡単に利用することができない。仮想的な立体裁断法が実現できれば、設計効率が飛躍的に向上することで、より広く利用されることが期待される。本研究の研究目的に対する本年度までの達成度は概ね計画に沿って実施されていると判断している.本研究の目的は立体裁断の仮想化のために必要な基本的な要素を確立することにある.このためのシステムを成立させるためには,立体裁断の基本的な要素のモデル化が必要となる.立体裁断は,ダミーや人体の形状,型紙の形状を作成するための布,それを操作するための手などから構成され,さらに布を仮止めするためのピンや切り取るためのはさみなどが加わる.昨年度までに布を力学的に定式化したモデルを設定し,このモデルに変位が与えられた場合の変形をリアルタイムで計算する方法を定めた.

さらに他の物体との衝突が発生したときのための処理も追加した.手については,手や指の動きを動的に計測することのできるセンサを用いて,現実世界での手や指の動きを捉え,その動きに応じてリアルタイムで手のモデルを動作させることができた.手のモデルについても他の物体,ここでは布のモデルであるが,との衝突の処理を追加することで,相互作用が可能となっている.今年度はさらに立体裁断を行う際の土台となるダミーのモデル化を行った.ダミーモデルは現実世界のダミーの形状の計測値に基づいて作成した.さらにほかの物体モデルとの相互作用を設定したが,ダミーモデルは静止しているので,より高速な処理方法を採用することができた.また,布モデルをダミーモデル表面上に写像することでピン留めを代替している.また,手のモデルでの布モデルの切り取りを仮想的に行う方法を作成するとともに,写像された布モデルの境界線を設定することで,布モデルの切り取りを実現しようとしている.以上のように今年度までに立体裁断の仮想化のための基本的な要素モデル化に一応成功している.来年度以降は,これらの要素の連携をより強めることによって,システムの実現に近づけてゆく予定である.本研究は衣服の型紙設計プロセスを仮想化するという内容である.仮想化に際して以下の方針に従った.1)現実世界での立体裁断の操作性を仮想世界でもできるだけ保持する.2)仮想化によって現実の立体裁断に比べて効率化できる部分は効率化する.1)についてはセンサで現実世界での手や指の動きを検出して計算機に取り込み,仮想世界内の布モデルを操作する方式とした.2)については現実には困難でも仮想的に実現することが容易な操作が存在する.このことについての検討によって効率的なシステムの構築を目指した.これまでは仮想的な世界をモニターに表示し,表示された画像に対して操作を行ってきた.しかし実際的な操作のためには,より現実感のある環境で操作を行うことが望ましい.そのため,本年度はVRあるいはARの機器の調査を行い,本システムへの適用の可能性の検討を行った.現在入手可能であるVR,AR機器を用意し,各装置について検討を行った.現実世界の立体裁断はボディ表面上の布の操作から成り立っている.現状ではディスプレイ上に仮想世界を表示し,手の動きで布モデルを操作する状況となっている.手を遮る物体が存在しないために,手のモデルが仮想的なボディ内部にいくらでも入り込むことができ,このことが操作性をかなり損なっている.ARは現実世界に仮想的な物体を重ね合わせて表示するものであるため,現実のボディ表面に表示された布モデルを,制約の下で操作することができる.しかし現状では機器構成としてARを基にしてシステムを構築することは困難であることが明らかになった.一方,VRでの実現のためには現実の物体と仮想的なモデルとを精密に重ね合わせることが必要であり,このことは機器構成上可能であるという見通しが得られた.本研究は衣服型紙作成の手法のひとつである立体裁断の仮想化を目的としている.立体裁断は布,手(指),人台などの要素から構成される.これらの要素を仮想空間内で物理的・数値的に扱うためのモデル化を行った.力学計算によって形状が定まる布モデルを構成し,センサで現実の手の動きを捉え仮想空間の手のモデルをそれに同期して動かし,3次元形状を計測した値から人台モデルを作成した.これらの要素を組み合わせて基本的なシステムを構築し,このシステムで簡単な形状の衣服の作成を行うことが可能であることを確認した.また仮想現実や拡張
トマト黄化葉巻ウイルスの媒介昆虫特異性決定機構

植物DNAウイルスであるベゴモウイルス属ウイルスは200種類以上が知られているが、そのすべてが半翅目昆虫タバココナジラミ種複合体によってのみ植物間を媒介される。その媒介機構を解析し、媒介の可否がコナジラミ中腸円筒細胞へのウイルス粒子の侵入の可否により決定されていること、および、侵入の機構がエンドサイトーシスであることを明らかにし、中腸円筒細胞から作成したcDNAライブラリーを用いて、ウイルス粒子を構成する外被タンパク質と相互作用する遺伝子産物をスクリーニングした。精製したウイルス粒子をショ糖水溶液とともにタバココナジラミに吸汁させ、中腸細胞を通過して血体腔に到達したウイルス粒子をタバココナジラミの脚から検出する系を改良すべく、polymerase chain reaction (PCR)とrolling circle amplification (RCA)の検出感度を検討した。その結果、感度が高い順にPCR >特異的プライマーを用いるRCA>ランダムヘキサマーを用いるRCAであった。クラスリン仲介型エンドサイトーシス(Cl-EC)の移行マーカーである蛍光標識transferin、カベオラ/脂質ラフト仲介型エンドサイトーシス(Cv-EC)の移行マーカーである蛍光標識cholara toxin betaをタバココナジラミに吸汁させると、中腸細胞に取り込まれ、その取り込みはそれぞれ特定の濃度のchlorpromazinおよびnystatinにより特異的に阻害された。TYLCVのタバココナジラミ中腸細胞の通過は、ウイルス粒子吸汁後2時間はnystatinにより阻害されたが、吸汁時間を12時間に延長するとウイルスが通過した。これは、nystatinによる阻害が完全では無いか、あるいは、Cv-EC以外の経路があることを示唆する。各エンドサイトーシス経路に関わるタンパク質をRNA interferenceによりノックダウンすべく、その予備実験を行った。タバココナジラミのvacuolar-type H+ ATPase subunit A遺伝子の一部を2本鎖RNAとしてin vitroで合成し、ショ糖水溶液とともにタバココナジラミに吸汁させたところ、濃度依存的にタバココナジラミの死亡率が高まった。これは中腸細胞において同遺伝子をノックダウンできたことを示唆する。ほぼ計画通りに進捗している。全長0.8 mmと微小なタバココナジラミ(Mediterranean)を約1,000頭解剖して中腸組織をインタクトに取り出し、そこから全RNAを1.2 ug得た。SMART法により完全長cDNAを合成してPCR (6サイクル)で増幅し、PCR産物を電気泳動した後、1 kbp以下、1-2 kbp、2-4 kbp、4-6 kbp、6 kbp以上の5段階に分画した。分画したcDNAを再度PCR (25サイクル)で増幅したところ、0.2-6 kbpまでのcDNAが偏り無く増幅された。増幅したcDNAをyeast two hybrid法のprey側ベクターに導入しライブラリーを作成した。bait側ベクターにトマト黄化葉巻ウイルスの外被タンパク質(CP)遺伝子を導入し、これ単独で転写活性化能が無いことを確認した。あらかじめbaitベクターを形質転換した酵母AH109株にpreyのコナジラミ中腸cDNAライブラリーを形質転換し、3-AT濃度を0 mM, 1 mM, 3 mM, 10 mMに振り分けた選択培地にストリークしたところ、それぞれ1.35 x 10E5、1.0 x 10E5、1.0 x 10E5、1.0 x 10E5の独立クローンから212個、1個、0個、0個の陽性コロニーが得られた。陽性コロニーを培地に塗布してシングルコロニーを単離し、コロニーからprey側ベクターを抽出してシークエンスにより塩基配列を特定した結果、4種類の受容体候補遺伝子が得られた。各候補遺伝子について、前年度に確立したRNAi法によりノックダウンすべく、in vitroで合成したヘアピンRNAを人口篩菅液とともにコナジラミに摂食させることで中腸円筒細胞に導入した。現在、ウイルスの中腸円筒細胞への取り込みに及ぼす影響について解析中である。当初の計画通りに進める。植物病理学
天然ダムの浸透・越流時の進行性破壊現象の解明とその予測

地震や豪雨による斜面崩壊によって発生した天然ダムによる河道閉塞を対象として、降雨や上流側の堰止湖の水位上昇に伴う浸透および越流に対する天然ダムの進行性破壊現象の解明を目的とする。現地調査、模型実験および数値解析の結果、天然ダム堤体の内部構造、堤体材料の外部侵食特性、堤体内部の内部侵食過程、浸透・越流時の天然ダムの安定性に与える指標などを明らかにした。地震による斜面崩壊によって発生した天然ダムによる河道閉塞を対象として、降雨や上流側の堰止湖の水位上昇に伴う浸透および越流に対する天然ダムの進行性破壊現象の解明を目的とする。天然ダムの堤体材料を用いた室内土質試験や模型実験の結果および実際の被災事例を参照データとして、土骨格・間隙水・間隙空気の三相の運動を扱う多孔質体理論に基づく進行性破壊現象を再現可能な解析手法を開発し、予測手法として確立することを目的とする。平成21年度は、2008年岩手・宮城内陸地震において発生した河道閉塞を起こした天然ダムについて、既往の現地調査結果や水文データを収集し、天然ダムの形状、土質構成、地震後の経過状況などを整理した。また、後の室内試験や模型実験に用いる土試料を現地で採取した。さらに、天然ダムの断面構成を把握するため、湯ノ倉温泉地区の天然ダムの堤体において各種原位置試験を実施した。ボーリングおよび標準貫入試験の結果、堤体表層の8m程度は比較的細粒な土で構成されており、貫入抵抗も比較的小さいことがわかった。現場透水試験の結果、堤体の透水係数は0.010.1cm/sであり、比較的高い透水性を有していることがわかった。PS検層、表面波探査および電気探査の結果は貫入試験の結果と調和的であった。地震で発生した天然ダムの堤体の地盤工学的性状についてはこれまで調査例が少なく、ここで得られた結果は貴重な成果といえる。湯ノ倉温泉地区の天然ダムの堤体から採取した土試料を用いて簡易な浸食試験を日本大学で実施した。浸食が発生する臨界せん断応力の値は土粒子の粒径や含水比に依存することがわかった。この傾向は既往の研究結果と調和的である。湯ノ倉温泉地区の天然ダム堤体材料は比較的細粒分が多く、浸食に対する抵抗はきれいな砂と比較して大きいこともわかった。平成22年度は、2008年岩手・宮城内陸地震において発生した河道閉塞を起こした天然ダムについて、まず室内試験や模型実験に用いる土試料を現地で採取した。この土試料を用い、昨年に引き続いて浸食試験を日本大学で実施した。締固めエネルギーが多いほど、浸食に対する抵抗性が高いことがわかった。これは細粒分と礫の噛み合わせが良く、浸食に対する抵抗性が高いからだと考えられる。同じ締固め回数でも水浸により、含水比が高くなった試料の臨界せん断応力の値は小さくなった。これは水浸によって試料が膨張し、乾燥密度が低くなったからだと考えられる。また,平成23年度に実施予定の模型実験や室内土質試験装置の準備を実施した。内部侵食の構成式を導入した土・水・空気練成解析コードを開発した。この手法を用い、湯ノ倉地区の天然ダムを対象として、堰止湖の水位上昇を再現した浸透解析により天然ダム堤体内での侵食による細粒分の減少を表現した。侵食は浸水開始時が特に顕著であり、小段法尻部から進行していくことが確認された。これにより水みちが形成される可能性がある。平成23年度は、2008年岩手・宮城内陸地震において発生した河道閉塞を起こした天然ダムについて、まず室内試験や模型実験に用いる土試料を現地で採取した。この試料の他物理的性質が異なる試料を用いて締固めエネルギーと水浸の有無に着目した開水路実験および模型実験を行い、天然ダムの越流による侵食破壊に対する抵抗性について比較・検討した。その結果より、湯ノ倉温泉地区から採取した試料を用いて侵食率とせん断応力の関係を求めた。開水路実験では、塑性指数と締固め回数が大きい程、侵食に対する抵抗性が高くなることが分かった。

模型実験では、乾燥密度が高いほど堤体模型は侵食されにくく、予測値よりも早く侵食される傾向にある。また水浸させた場合の方が早く侵食されることが分かった。天然ダムの浸透・越流による進行性破壊現象に着目した遠心模型実験を実施し、実規模スケールでの天然ダムの浸透破壊過程を明らかにする。今年度は実験方法確立のための基礎的実験として、自由落下させた砂で堤体模型を作成した。重力場と遠心力場において、堰止湖の水位上昇速度を変えた実験を行った。その結果、重力場の小型模型実験では、地下水位以浅の毛管水帯の厚さが模型スケールに対して相対的に大きくなり、遠心力場の結果とは異なる挙動を示すことを確認した。また、水位上昇速度が堤体の破壊形態に影響することを確認した。地震による斜面崩壊によって発生した天然ダムによる河道閉塞を対象として、降雨や上流側の堰止湖の水位上昇に伴う浸透および越流に対する天然ダムの進行性破壊現象の解明を目的とする。天然ダムの堤体材料を用いた室内土質試験や模型実験の結果および実際の被災事例を参照データとして、土骨格・間隙水・間隙空気の三相の運動を扱う多孔質体理論に基づく進行性破壊現象を再現可能な解析手法を開発し、予測手法として確立することを目的とする。天然ダムの堤体材料の室内試験を実施した。平成24年度は、内部浸食の基礎的な検討としてガラスビーズを用いて様々な粒度を有する材料の内部浸食特性を調べた。その結果、実験から浸透に対する粒度の安定性を判定するには、Kenneyらの図表が有効であることが確認された。また、限界動水勾配よりも、はるかに小さな動水勾配で局所的なボイリングや供試体内の粒子の移動が観察された。さらに、今回実験に用いた均等係数の大きい試料について、Terzaghiの限界動水勾配より小さい値で破壊が生じた。一方、限界流速では既往の研究と比較してばらつきは見られるが、ほとんど一致する結果となった。このため、均等係数が大きくなると土粒子の粒径に着目した流速による危険性の判定が有効であると言える。天然ダムの浸透・越流による進行性破壊現象に着目した遠心模型実験を実施した。平成年度は実際の天然ダムの粒度に近いまさ土を用い、自由落下させて堤体模型を作成した。遠心力場において、堰止湖の水位上昇速度や堤体形状、堤体の締固め度を変えた実験を行った。その結果、水位上昇速度が堤体内部の浸透に影響を及ぼしその結果、越流侵食が大きくなることが分かった。堤高の差が堤体内部の浸透に影響を及ぼし、越流侵食の速度に影響を及ぼすことが分かった。既往の研究の安定性評価式と定性的に同じ結果を得ることができた。当初予定していた侵食実験、模型実験、数値解析は順調に進展しているが、室内せん断試験については、試験装置の開発の遅れにより、まだ実施できていない。24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度である平成24年度では、侵食実験、模型実験、数値解析を引き続き実施し、とりまとめる。また、遅れている室内せん断試験についても、昨年度に装置の開発の目途がたったため、試験を実施する。
量子スピンアイス状態の実験的研究

本研究は、新しい量子状態として期待される量子スピンアイスの実験的解明を目指している。その候補物質として、Prをベースとするパイロクロア磁性体Pr_2Zr_2O_7に着目し、単結晶の純良化と詳細な物性測定を行った。本研究実施前において、FZ法により作製した単結晶の物性に強い試料依存性があることが分かっていたが、その主要因の特定には至っていなかった。そこで、出発原料の組成比および育成条件の精密制御を行い、得られた単結晶の化学組成分析、構造解析、マクロ基礎物性の系統的測定を行った。その結果、Pr濃度と各物理量(ワイス温度や低温比熱)に明瞭な相関があることを見出した。一方、いくつかの試料で見られた数%オーダーの過剰酸素は、系の物性に顕著な影響を与えない。これらの結果は、Pr濃度が物性を支配する主要因子であることを意味しており、単結晶純良化に向けた重要な指針を得ることができた。この指針に従って純良単結晶を育成し、最低温度20mKまでの直流磁化,交流帯磁率,比熱の精密測定、さらには、Johns Hopkins University(米国)・Broholm教授グループとの共同研究による単結晶中性子散乱実験を行った。その結果、長時間スケールにおけるスピンアイス相関に加え、psオーダーの高速ダイナミクスの直接観測に成功した。これは、本系が量子揺らぎを伴った新しいスピンアイス状態、すなわち、量子スピンアイスを形成していることの実験的証拠である。この成果は、Nature Communicationslこ受理された。次に、最低温度20mKまでの誘電率測定から、従来の古典スピンアイスに比べて顕著に大きい磁気誘電結合を見出し、Pr4f軌道と酸素2p軌道の混成が強いことを明らかにした。これは、本系の量子揺らぎが、量子力学的な超交換相互作用を介して導入されていることを強く示唆する。さらに、誘電緩和がモノポールダイナミクスを反映することを見出し、モノポールが電気的手法により検出可能であるという重要な知見を得た。当初計画していたPr_2Zr_2O_7単結晶の純良化が大きく進展し、この物質が実際に量子スピンアイス状態を形成していることを実験的に明らかにした。一方、その他の量子スピンアイス候補物質の単結晶純良化・大型化については、計画通りの進展は得られていない。しかしながら、希釈冷凍機を用いた誘電特性測定装置の立ち上げに成功し、これにより、磁気モノポールのダイナミクスが誘電特性に反映されるという、当初の予想を上回る大変興味深い成果を得ることに成功した。以上から、本研究はおおむね順調に進展していると考えている。平成25年4月30日を以って、貴会の特別研究員を辞退し他研究機関に異動する運びとなった。それにより、本研究課題の継続が不可能になってしまったことを、ここにお詫びしたい。本年度中の研究成果は既に2報の学術雑誌に掲載されることが決定済みであるが、他にも未発表かつ重要な研究成果が残っている。これらを学術論文の形にまとめて発表することに注力したい。

しかしながら、希釈冷凍機を用いた誘電特性測定装置の立ち上げに成功し、これにより、磁気モノポールのダイナミクスが誘電特性に反映されるという、当初の予想を上回る大変興味深い成果を得ることに成功した。以上から、本研究はおおむね順調に進展していると考えている。平成25年4月30日を以って、貴会の特別研究員を辞退し他研究機関に異動する運びとなった。それにより、本研究課題の継続が不可能になってしまったことを、ここにお詫びしたい。本年度中の研究成果は既に2報の学術雑誌に掲載されることが決定済みであるが、他にも未発表かつ重要な研究成果が残っている。これらを学術論文の形にまとめて発表することに注力したい。
膀胱腫瘍に対する経尿道的金属生検法の開発

neoadjuvant療法としてCDDP70mg/m^2、ADM30mg/m^2を主薬剤とし3週間おきに平均3回をone shotで内腸骨動脈に注入し、(全層生検)WLCBにより評価し効果が不十分な場合は全骨盤腔へ40Gyの放射線照射を併用する。治療前のstagingと治療効果の判定は画像診断のみでは不十分なので、膀胱全層生検(WLCB)と骨盤内リンパ節生検(FNAB)を行なった。19851993年までの間に、膀胱癌85例に経皮的WLCBを行った成績では、対象症例の80%で病理組織学的診断ができたが、20%の症例がunderstagingであった。そこで、より確実に採取可能な生検針を試作開発する。経尿道的WLCB(TU-WLCB)は経皮的WLCBに比べ、皮膚、皮下組織、筋層、膀胱前壁を穿刺部位する必要がなく、非侵襲的であり、麻酔も仙骨麻酔で十分である。また、穿刺部位も容易に選択でき、必要であれば多数の穿刺も可能で、経皮的WLCBに比べ、穿刺針がたわむ可能性がなく、長い良い標本が採取できることがわかったので、TU-WLCBの生検針の試作を行なった。neoadjuvant療法後の全層生検の標本とその後全摘ないし部切を行った症例のstepsectionでの深達度を比較した(表1)。T1症例では5例中2例が一致したが3例は一致しなかった。不一致の2例は筋層への浸潤はなく筋層の間に腫瘍細胞がぱらぱらと浸潤していた。摘出標本との一致率は40%、同様にT2では50%,T3aが100%,T3bが78%,T4が100%であった。全層生検の深達度と摘出組織の深達度診断はT3、T4が一致する確率が高く、逆に、T1,T2の診断は難しい。T1,T2の診断にはTURのほうが有用と考えられた。
気流感覚刺激から複数情報の読み出しを可能にする昆虫神経システムの予測と実装解明

方向性を持った刺激は、刺激方向や速度の情報が混在して神経応答として表現される。本研究は、コオロギの気流逃避行動に注目し、一つの感覚刺激から混在する異なる感覚情報を読み出すための神経システムの予測と実装の検証を行う。具体的には、気流方向選択性を持った同定ニューロン群を利用し、気流刺激から方向と速度を読み出す神経システムを推測する。さらに、神経操作を伴った行動実験から予測されたシステムがコオロギに実装されているか明らかにすることで、神経細胞の応答特性と情報読み出しの関係を入出力レベルで明らかにする。
歯周病原性細菌の宿主細胞への侵入における真菌の増悪効果に関する分子生物学的研究

口腔常在の真菌であるCandidaalbicans加熱死菌(HKCA)またはC.albicansから抽出された水溶性マンナン・グルカン複合体(CAWS)による、歯肉癌上皮細胞と歯肉線維芽細胞の接着分子β1インテグリンとICAM-1発現の増強はみられなかった。さらに、HKCAまたはCAWSによる前処理による歯周病原性細菌Porphyromonas gingivalisの、歯肉癌上皮細胞と歯肉線維芽細胞への接着の増加はなかった。しかしながら、HKCAまたはCAWSによる前処理によって、P.gingivalisの宿主細胞への侵入が著しく増加した。本研究では、歯周病原性細菌Porphyromonas gingivalisによる歯周組織構成細胞をはじめとした宿主細胞への侵入機構とCandidaalbicansまたはその菌体成分によるP.gingivalisの侵入増強メカニズムを明らかにすることを目的として、これら細菌の侵入にかかわる宿主細胞のタンパク質分子の動態ならびに関連する菌体成分について探索した。本年度は以下の結果が得られた。1.C.albicans加熱死菌で前培養したマウスマクロファージ様細胞J774.1のPam_3CSK_4またはlipidA(細菌菌体成分の合成品)によるMCP-1,IL-6およびTNF-α産生は、前処理しなかった細胞と比較して、C.albicansの濃度依存的に増加した。2.Saocharomyces cerevisiae由来のマンナン前処理では、J774.1細胞のPam_3CSK_4またはlipidAによるMCP-1,IL-6およびTNF-α産生は増加しなかった。3.Curdlan前処理では、J774.1細胞のPam_3CSK_4またはlipidAによるMCP-1,IL-6およびTNF-α産生は増加しなかった。以上の結果で見られた宿主細胞の反応が、P. gingivalisの侵入に影響を与える可能性がある。現在、そのメカニズムについて、今年度樹立した歯周病患者由来歯肉線維芽細胞を用いて検討中である。本研究では、歯周病原性細菌Porphyromonas gingivalisによる歯周組織構成細胞をはじめとした宿主細胞への侵入機構と口腔常在の真菌であるCandidaalbicansまたはその菌体成分によるP.gingivalisの侵入増強メカニズムを明らかにすることを目的として、これら細菌の侵入にかかわる宿主細胞のタンパク質分子の動態ならびに関連する菌体成分について探索した。(1)C.albicans加熱死菌(HKCA)またはC.albicansから抽出された水溶性マンナン・グルカン複合体(CAWS)による、歯肉癌上皮細胞Ca9-22の接着分子β1インテグリンとICAM-1発現の増強はみられなかった。歯肉線維芽細胞でも同様の結果だった。(2)HKCAまたはCAWSによる前処理によるP.gingivalisの、Ca9-22細胞または歯肉線維芽細胞への接着の増加はなかった。(3)しかしながら、HKCAまたはCAWSによる前処理によって、P.gingivalisのCa9-22細胞または歯肉線維芽細胞への侵入が著しく増加した。(4)一方、Ca9-22細胞はdectin-1をわずかに発現していたが、dectin-2発現はほとんどみられなかった。歯肉線維芽細胞でも同様の結果がみられた。以上の結果から、C.albicansは、dectin-1を介してP.gingivalis,の宿主細胞への侵入を増加することにより歯周病を増悪することが考えられる。
住民との共働による生活習慣病予防活動の評価指標の開発

本研究の目的は、保健師と住民との共働により取り組まれている生活習慣病予防の評価指標を開発することである。本研究での評価指標とは、保健師が効果的に活動を推進発展させるための方向性を導き出すものである。保健師と住民との共働により取り組まれている生活習慣病予防活動では、地域づくり活動も含めた評価指標の開発が必要であると考えられる。地域づくり活動を住民と共に取り組むための方向性を見出すための評価指標の項目として、核となるリーダー、住民および地域特性、住民どうしのつながり、外部者を活用する力等に整理された。これらは、時間とともに変化するものでもあるため、定期的に評価する必要がある。生活習慣病予防を効果的に推進するためには、生活習慣の改善に住民自身が主体的・継続的に取り組むことが重要である。本研究では、保健師が効果的に活動を推進発展させるための方向性を導き出すことを目的として、住民の主体的な問題解決能力を評価する指標を開発する。今年度は、評価指標の試案を作成するため、昨年度に引き続き保健師と住民とが取り組んでいる実践活動の文献検討をすすめるとともに、保健師活動の評価に関する文献検討を行った。また、プレインタビューとして住民が主体的に生活習慣病予防に取り組んでいる活動事例への保健師の関わりについて実態把握を行った。その結果、保健師と住民との共働に関する特徴として以下の2点が見出された。1保健師が住民と共働していると認識している実践活動の多くにおいては、対象となる住民は地区組織の代表者やボランティア等であり、健康課題を抱えて何らかの援助を必要としているというよりは、地域への貢献意識や福祉への関心が高い人たちであった。そのため、共働する住民自身が生活習慣病予防に取り組むという意識は活動当初はなく、むしろ、活動を通して地域づくりを行うことや福祉に貢献することを意識している。2生活習慣病予防活動においては、保健師は住民と共働しているというよりは、住民が主体的に問題解決していると認識している。活動開始当初は保健師が主導していたが、現在は住民主体の活動になり、保健師は時々関わっているという認識を持っている。これらのことから、12の2つの観点から、保健師と住民との共働活動の事例選定を行う必要があると考えた。生活習慣病予防を効果的に推進するためには、生活習慣の改善に住民自身が主体的で継続的に取り組むことが重要である。今年度は、【調査1】実践活動における課題を明らかにし、評価指標の試案を作成するために、保健師と住民が共に取り組んでいる活動実態とその評価方法について、先行研究と文献を整理した。実践活動では、保健推進員等の地域組織役員の育成に関すること、介護予防教室の運営に関すること、地方計画等策定に関すること等、様々で合った。また、評価に関しては、健康課題を特定したものではなかったが、住民組織のありようや行動の指標等があった。生活習慣病予防を効果的に推進させるためには、生活習慣の改善を住民自身が主体的に継続的に取り組むことが重要である。今年度は、評価指標試案作成のための文献検討を幅広く行った。保健師と住民との共働の特徴として、1対象となっている住民は、地区組織の代表者やボランティア等であり、地域への貢献意識や福祉への関心が高い場合と、2活動当初は保健師が主導していたが、現在は住民主体となっている場合があることが考えらた。そのため、1に関して地域づくりや福祉活動等における保健師の活動の実態について文献や雑誌等で調べた。その結果、地域づくりや福祉活動については、保健師のみならず、様々な職種や専門職が関わっているが、さらには、住民自身が必要な人材や資源を得るために積極的に活動をしていることも明らかになった。特に高齢者世帯の多い地域においては、住民自身が今後の地域のあり方について自主的に勉強会等を開催しているところもあった。このような住民の自主的な活動は、高血圧や糖尿病といった疾患に限定した活動ではないが、地域づくりという住民同士の交流により、閉じこもり予防や寝たきり予防につながると考えられる。また、住民同士の交流は、母子保健活動においては、育児ストレス・不安の軽減にも役立つと考えられる。つまり、1を考える際は、生活習慣病予防を高血圧予防や糖尿病予防といった疾患に限定せずに考える必要があると思われたため、調査実施にむけて調査対象の選定のための文献検討も実施した。次年度、12の観点でインタビュー調査を実施し、それぞれで評価指標を作成する必要があると考えた。生活習慣病を予防するためには、生活習慣の改善を住民自身が主体的・継続的に取り組むことが重要である。

前年度までの取り組みにより、保健師と住民との協働においては、1対象となっている住民が地区組織の代表者やボランティア等で、地域への貢献意識や福祉への関心が高い場合と、2活動当初は生活習慣病予防教室や介護予防教室等の参加者であった住民が、現在は活動の中心となって主体的に自身の健康づくりや地域における健康づくりに取り組んでいる場合、という大きく2つに分けられると考えられた。最終年度となる今年度は、地域づくりに取り組んでいる2つの住民組織を対象に、保健師が住民の問題解決能力をどのように把握し、住民が自分たちの活動に対する認識や意識についてインタビューや参加観察を行った。その結果、保健師は潜在している課題があることを意識しつつも、何か健康課題や問題があったら住民自らが必要な資源を得る力を持っているので、相談時に対応できるように準備していた。それと同時に、一年に1回の民生委員や保健推進員との会議を大事にし、そのような場での情報収集を心がけていた。また、地域づくりに取り組む中心メンバーの一部の人は保健師の存在を認識していた。また、自分たちで必要な資源を自ら探し出し獲得するという行動力があった。この点については、保健師も住民も同じ認識・評価をしていた。本研究の目的は、保健師と住民との共働により取り組まれている生活習慣病予防の評価指標を開発することである。本研究での評価指標とは、保健師が効果的に活動を推進発展させるための方向性を導き出すものである。保健師と住民との共働により取り組まれている生活習慣病予防活動では、地域づくり活動も含めた評価指標の開発が必要であると考えられる。地域づくり活動を住民と共に取り組むための方向性を見出すための評価指標の項目として、核となるリーダー、住民および地域特性、住民どうしのつながり、外部者を活用する力等に整理された。これらは、時間とともに変化するものでもあるため、定期的に評価する必要がある。平成24年12月に出産し、昨年度と同様に、子どもが体調を崩すことが多く、研究を計画的に進めることができなかった。また、インタビュー調査を予定していた保健師の方の異動や、調査対象としていた住民グループのリーダー変更により、調査対象者を変更する必要がでてきた。そのため、調査対象者選定に時間がかかってしまい、面接調査を予定通りに進めることができなかった。地域看護学これまでの文献検討と、面接調査により、保健師と住民との共働における課題や評価視点を明確にする。保健師と住民との共働活動の事例においては、1保健師自身が地区組織の代表者やボランティア等と一緒に活動しているという事例と、2生活習慣病予防を意識して、活動開始当初から保健師主導に実施している事例があると考えられる。12についてそれぞれ事例を選定する予定であるが、担当保健師の交代等考えられるため、それまでの経過についても聞き取りや資料閲覧等を実施する必要があると考えられる。平成24年12月に出産し、今年度(平成25年度)は子どもの体調がすぐれないことも多く、研究を計画的にすすめることができなかった。45カ所でのインタビュー調査等を予定していたが、文献検討と実態把握のプレインタビューまでしかできなかった。
ミトコンドリアプロセシングペプチダーゼの基質認識と反応の機構

ミトコンドリアに輸送された前駆体蛋白質の延長ペプチドを切断除去(プロセシング)し、成熟体にするプロセシングペプチダーゼの前駆体認識の機構と構成サブユニットの役割を解明することを目標としている。本年度は、次の2点について解析した。(1)本酵素により基質として特異的に認識され、特定の位置が切断されるために必要十分な前駆体延長ペプチドの基本構造、(2)本酵素の2つのサブユニット各々の役割と基質結合や活性発現に関与しているアミノ酸の検索。1.リンゴ酸脱水素酵素およびアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼの延長ペプチドを例に、系統的にアミノ酸を変換したペプチドを化学合成し、これらを用いてペプチダーゼとの親和性や切断(水解)反応速度を定量的に解析し、基質として要求される構造として、切断位置よりC末端側も関与していることが分かった。2.これまで合成ペプチドを用いた解析により、切断点より近位のアルギニンおよび遠位の塩基性アミノ酸、および1位の疎水性アミノ酸の重要性が示唆されていたが、前駆体全体を用いても同様の要求性があることを確認した。3.2つのサブユニットのcDNAの特定部位あるいはランダムに変異を与え、アドレノドキシン前駆体との共発現系を用いて変異酵素のスクリーニングを行った。変異酵素の基質認識と切断反応を解析し、酵素の活性中心金属の結合アミノ酸、基質結合に関与すると思われる酸性アミノ酸群、等の同定を行った。4.酵母の2つのサブユニットのクローニングを行った。酵母とほ乳動物のサブユニットを大腸菌で発現させ、両者の安定なハイブリド酵素を作ることにより、これまで不安定で精製が困難であった酵素の精製を可能にした。
LPS誘発性炎症反応におけるアデノシンおよびATPの機能的役割

マクロファージはほとんどの感染制御に不可欠であり,自然免疫機構において重要な役割を担っている。感染が惹起されるとlipopolysaccharide(LPS)がマクロファージを刺激し,炎症性サイトカインが産生される。近年,A2a adenosine receptor(A2aR)が組織特異的および全身性炎症応答を抑制し終結させる負の生理的フィードバック機構に重要な役割を果たしていることが示された。炎症を惹起するLPSと,炎症を終結させるadenosine受容体との相互作用についての情報を得ることは有効かつ有意義である。しかしながら,細菌感染時におけるA2aR発現に対する細菌由来LPSの影響についてほとんど解明されていない。本研究の目的は,マウスマクロファージ様細胞株であるRAW264を用いて,A2aRおよびLPSの受容体であるToll-like receptor 4(TLR4)の発現に対する,adenosine, ATPおよびLPSの影響を検討することである。AdenosineおよびATPはRAW264の増殖能には影響を与えなかったが,LPSは増殖能を増強させた。AdenosineはTLR4発現を有意に増強させたが,A2aR発現には影響を与えなかった。さらに,LPS存在下において,adenosineおよびATPはA2aRあるいはTLR4発現のいずれにも影響を与えなかった。以上の結果より,adenosine,ATPおよびLPSはマクロファージにおけるA2aRおよびTLR4発現に影響を与える可能性が示唆された。マクロファージはほとんどの感染制御に不可欠であり,自然免疫機構を担っている。感染時には,lipopolysaccharide(LPS)がマクロファージを刺激し,炎症性サイトカインを産生する。近年,A2a adenosine receptor(A2aR)が,組織特異的および全身性炎症応答を抑制し終結させる負の生理的フィードバック機構に重要な役割を果たしていることが示された。本研究の目的は,マウスマクロファージ様細胞株であるRAW264を用いて,A2aRおよびLPSの受容体であるToll-like receptor 4(TLR4)の発現に対する,adenosine,ATPおよびLPSの影響を検討することである。ATPおよびLPSは,それぞれA2aRおよびTLR4の発現を有意に増強させた。以上の結果より,adenosine, ATPおよびLPSは,マクロファージにおけるA2aRおよびTLR4発現に影響を与える可能性が示唆された。感染が惹起されるとlipopolysaccharide (LPS)がマクロファージを刺激し,炎症性サイトカインが産生される。近年,A2a adenosine receptor (A2aR)が組織特異的および全身性炎症応答を抑制し終結させる負の生理的フィードバック機構に重要な役割を果たしていることが示された。本研究の目的は,マウスマクロファージ様細胞株であるRAW264を用いて,A2aRおよびLPSの受容体であるToll-like receptor 4 (TLR4)の発現に対する,adenosine,ATPおよびLPSの影響を検討することである。

AdenosineはTLR4発現を有意に増強させたが,A2aR発現には影響を与えなかった。さらに,LPS存在下において,adenosineおよびATPはA2aRあるいはTLR4発現のいずれにも影響を与えなかった。以上の結果より,adenosine,ATPおよびLPSはマクロファージにおけるA2aRおよびTLR4発現に影響を与える可能性が示唆された。
防災教材として地形に基づいた立体的なハザードマップを表示するWebシステムの開発

自治体ハザードマップは一般的に平面図として提供されており、被災種別とその範囲の確認には適しているが、発生や伝搬に関係する地形の把握には等高線などの読解を要することが多い。本研究では、Webサイト上で地形を立体的に表現した地図を表示するシステムの表面画像に自治体ハザードマップを適用し、前述した地形解読に関する問題点の改善を提案した。これにより、マウスやタッチパネル操作により3Dハザードマップを回転し任意方向から観察することにより、津波避難所が主に高台に設けられることや、土砂災害が急傾斜地や谷あいで予見されることなどを、より直感的に把握できる。ハザードマップを地形に基づき立体的に張り付け回転すると、記載されていた地名や避難所名、および避難所マークなどが崩れたり逆向きになったりし読み辛くなった。その対処として、地名や避難所名の文字情報をハザードマップ上の該当する場所の上空部分に立て看板様に配置した。避難所マークも同様に画像を地表に配置した。これにより、回転操作した際に、その文字列やマークが示す情報とその位置の把握を両立することができるようになった。対象地域として勤務機関の所在地である愛媛県の、県庁所在地松山市と南海トラフ地震で津波被害が予見されている愛南町を選定し、これら地域の各自治体が刊行し住民に配布しているハザードマップを許諾取得し使用した。Web3Dシステムは地図環境CESIUM(https://cesiumjs.org/)を独自サーバー上に構築し基盤とした。地名や避難所名は地理院タイルや国土数値情報より取得した。ハザードマップは緯度経度値を有していないため、道路中心線の座標数値情報を重畳表示し一致させることにより座標を推計するソフトなどを開発した。Web3D地図実装段階で学術報告会にて発表し防災有識者に意見を頂いた。その後避難所名等表示機能を設け、対象地域住人および有識者にヒアリングした。今後本技術に関連した連携研究を見込んでいる。
大気圧グロー放電によるオゾン生成に関する研究

本研究は、(1)大気圧グロー放電(以下APGと略す)を発生条件の検討、および(2)APGを利用したオゾン生成について実験を行った。放電電極の材質は金属材料としてアルミニウムと真鍮、誘電体材料として、パイレックスガラスとポリ塩化ビニルの二種類とした。また、APG発生に重要なメッシュシートは線経0.035[mmphi]、#325である。電源は交流100[V]、50[Hz]をネオントランスにより最大10[kV]まで昇圧できるものを使用した。(1)APG発生条件の検討APG発生の確認は放電電流波形から知ることができる。半サイクル間に単パルスであればAPGであるが、実験では数本のパルスが現れていたことから、放電は無声放電(以下SEDと略す)であった。また、肉眼での観察からはSED以外にグロー状の均一に広がる発光を確認した。よって、放電はSEDとAPGの重畳放電であると考えられる。APGのみを発生させるため、金属と誘電体の組み合わせを変えたが、APGのみを発生させることができなかった。原因は金属、メッシュシートおよび誘電体の電気的な接触が不完全であったためと考えられる。(2)APGを利用したオゾン生成当初の目的はAPGのみを用いてオゾンを生成する予定であった。しかし、最終的にSEDを全て除去することができなかったため、APGとSEDの重畳放電状態でオゾンを生成した。また、完全なSEDによるオゾンの変化を比較するためメッシュシート無しについても同様の実験を行った。結果はメッシュシートの有無に関わらす、収率は同様な傾向を示した。これはAPGよりもSEDが支配的に発生していたことが原因であると思われる。また、誘電体をポリ塩化ビニルに変えた場合、オゾン収率は100200[g/kwh]程度の増加したが、これは誘電体の誘電率の違いによるものである。
肝臓の再生医学研究のためのモデル動物の開発とES細胞を用いた肝細胞の再生

まず、このマウスES細胞由来肝組織中の薬物代謝に関連するチトクロームP450遺伝子ファミリーがマウス胎仔肝や成体肝実質細胞と同様に発現していることをRT-PCRで確認した。これらの発現しているCYPが実際に活性を持っているかどうかを調べるために、マウスES細胞由来肝組織のメディウム中にテストステロンを添加し、その水酸化箇所と活性を検討した。成体肝実質細胞の水酸化パターンとは異なったが、マウス胎仔肝と全く同様に6β、16α、2α、2βが水酸化を受け、15α、7α、16βが水酸化を受けなかったことがHPLCによる解析でわかった。この水酸化活性は、胎仔肝や成体肝実質細胞に比べると、非常に高いことが確認できた。このことは、アンモニアの代謝能力と同様であり、in vitroの肝実質細胞の肝機能活性よりも個体における肝臓器官の活性に近いことが示唆された。さらに、CYPの活性は誘導されることも知られているので、フェノバルビタールを添加した後に、テストステロンの水酸化誘導能の変化について検討した。テストステロンの6βと16βに関して約2.5倍の水酸化活性の誘導が確認できた。以上のことから、このマウスES細胞由来肝組織は、CYPに関連する薬物代謝活性を十分に持っていることがわかり、肝臓の薬物代謝能力の獲得メカニズムの解析に有効であることが示唆できた。胚性幹細胞を用いた肝のin vitro組織形成システムを確立し、ES細胞の再生医学的応用を目指している。個体発生における器官形成の微小環境に近い分化誘導システムの構築を踏まえて、肝臓の発生には心臓からのシグナルが必要不可欠であることに着目した。そこで、本年度は、ES細胞由来の胚様体中に心筋細胞を出現させた後、その周囲に現れた肝細胞の局在ならびに血管内皮前駆細胞との相互作用を中心に検討した。また、このES細胞由来肝細胞を長期培養できるように、肝細胞培養システムの開発の研究も行った。ES細胞から肝細胞:マウスES細胞から胚様体を作製し、ディッシュ上に接着させ培養を継続した。肝細胞への分化及び機能をRT-PCRによる肝特異的遺伝子発現と肝特異的タンパク質の産生や活性を検討した。また、アルブミン陽性細胞や血管内皮前駆細胞の局在を蛍光免疫染色により検討した。胚様体接着後のRT-PCRの解析では、アルブミンの発現の経時的な増加が確認され、様々な成熟肝細胞特異的遺伝子の発現も認められた。また、免疫染色では、拍動する心筋細胞周囲にアルブミン陽性細胞が島状に散在し、それらの中には肝細胞特有の2核を持つ細胞が多く認められた。PECAM-1/CD31とアルブミンとの蛍光2重染色により、胚様体内に網状に広がるCD31陽性細胞に近接してアルブミン陽性細胞が存在していた。以上より、ES細胞のみで作製された胚様体の一部が心筋細胞や血管内皮前駆細胞へ分化し、それらの細胞と相互作用しながらES細胞から肝細胞が出現して肝様組織がin vitroで構築できるようになった。肝細胞培養システム:ラット初代肝細胞の培養を試みると通常時間経過に伴って細胞死が起きるが、エピガロカテキンやビスマルトレート亜鉛錯体を培養メディウムに添加すると、アポトーシスを抑制すること発見した。また、ビスマルトレート亜鉛錯体は、Con A誘導肝炎の発症も抑制できることがわかった。マウスES細胞から、単一の肝実質細胞だけでなく、類洞(血管)内皮細胞と肝実質細胞が共存する「肝組織」様集団へ分化誘導するシステムの開発に成功した(Ogawa, S, Tagawa, Y., et al., Stem Cells (in press))。このシステムを用いると肝細胞マーカーであるアルブミン、トランスサイレチン、αフェトタンパク質、α1-アンチトリプシン、チロシンアミノ転移酵素、トリプトファンオキシゲナーゼなどの遺伝子発現が確認される。さらに、成熟した肝実質細胞のみが発現できる肝特異的トランスポーター、アシアロ糖タンパク質レセプター、チトクロームP450ファミリーなども発現していた。遺伝子発現のみならず、アルブミンタンパク質の産生やアンモニア分解能力も確認され、肝実質細胞のみの初代培養系よりも強いアンモニア分解能を持つことがわかった。このことは、肝実質細胞初代培養系では類洞内皮細胞が存在していいないため肝機能が弱いことが考えられ、我々のES細胞由来肝組織が、よりin vivoの肝組織に近いことが確認できた。今後、薬物動態試験の実験動物の代替システムとしての有効性やバイオ人工肝への応用が期待できると思われる。また、再生医学研究で有益になる赤色蛍光タンパク質を産生するマウスES細胞の株を樹立し、その株からキメラマウスを経由してトランスジェニックマウスの作製に成功した。この赤色蛍光マウスは、全身の全ての細胞で赤色蛍光タンパク質を産生し、G励起光を当てると赤色蛍光を発することが確認された。国内においては初めてであり、また国際的にもここまで強く赤色蛍光を発するマウスはいないと思われる。このマウスから採取される細胞(例えば、骨髄幹細胞や肝実質細胞など)は全て赤色蛍光を呈するので、移植実験のドナー細胞として極めて有効である。

これらの発現しているCYPが実際に活性を持っているかどうかを調べるために、マウスES細胞由来肝組織のメディウム中にテストステロンを添加し、その水酸化箇所と活性を検討した。成体肝実質細胞の水酸化パターンとは異なったが、マウス胎仔肝と全く同様に6β、16α、2α、2βが水酸化を受け、15α、7α、16βが水酸化を受けなかったことがHPLCによる解析でわかった。この水酸化活性は、胎仔肝や成体肝実質細胞に比べると、非常に高いことが確認できた。このことは、アンモニアの代謝能力と同様であり、in vitroの肝実質細胞の肝機能活性よりも個体における肝臓器官の活性に近いことが示唆された。さらに、CYPの活性は誘導されることも知られているので、フェノバルビタールを添加した後に、テストステロンの水酸化誘導能の変化について検討した。テストステロンの6βと16βに関して約2.5倍の水酸化活性の誘導が確認できた。以上のことから、このマウスES細胞由来肝組織は、CYPに関連する薬物代謝活性を十分に持っていることがわかり、肝臓の薬物代謝能力の獲得メカニズムの解析に有効であることが示唆できた。
放射線抵抗性癌細胞における細胞致死関連遺伝子と照射後の遺伝子変異の解析

放射線治療に対して抵抗性腫瘍、あるいは縮小しても再増殖する腫瘍は、放射線照射時に肉眼的に観察される腫瘍サイズの全体的縮小に比べて、腫瘍細胞数の減少が少なく、DNA損傷が回復しやすい機序や、照射後に増殖が促進される機序が作用している。腫瘍細胞にX線を照射した場合と重粒子線照射を行った場合では、放射線に対する遺伝子変異の出現頻度が異なる。本年度は、昨年度に引き続き各種ヒト悪性腫瘍由来の培養細胞に対して、単層培養でX線と重粒子線照射を行い、Colony法により放射線感受性と遺伝子変異の出現を検討した。重粒子線を照射した場合、同一生存率を与える線量により、hprt座の変異の出現率を比較した。炭素線はX線に比べて、著しく遺伝子変異が発生した。ネオン線は炭素線とX線の中間の出現率となった。重粒子線は殺細胞効果が強いが、照射後の生存細胞に著しい遺伝子変異を誘発した。この遺伝子変異出現と放射線感受性の関係は、現在不明であり、将来検討すべき課題となった。APO2.7モノクロナール抗体を用いて、フローサイトメトリーでアポトーシスの出現頻度を検討した。X線では照射線量を5-30 Gyとした場合、アポトーシスを示す細胞は50%程度で、線量を増加してもその出現頻度は同様であった。一方、重粒子線照射の場合は、80%程度がアポトーシスを示した。また、重粒子線では、細胞株によりアポトーシスの出現頻度が著しく異なっていた。放射線治療に対して抵抗性腫瘍、あるいは縮小しても再増殖する腫瘍は、放射線照射時に肉眼的に観察される腫瘍サイズの全体的縮小に比べて、腫瘍細胞数の減少が少なく、DNA損傷が回復しやすい機序や、照射後に増殖が増進される機序が作用している。本研究では腫瘍細胞におけるP53の発現と、放射線照射における発現量の変化、およびhprt点変異遺伝子解析から、コロニー法による放射線感受性とアポトーシスの誘導の関連を解析し、遺伝子変異から放射線感受性を再検討することを目的とした。本年度は、各種ヒト悪性腫瘍由来の12種類の培養細胞に対して、単層培養でX線照射を行い、Colony法により放射線感受性を検討した。上記の細胞を用いて、同様に重粒子線に対する感受性を検討した。この結果、ヒト培養細胞間には、X線に対する感受性に3倍以上の差異が見られた。組織型と放射線感受性の関連を検討すると、腺癌由来と扁平上皮癌由来の間に明らかな差異は無く、扁平上皮癌由来細胞でも感受性に大きな差が見られた。一方、重粒子線照射は全ての細胞で殺細胞効果がX線より大きくなった。しかし、細胞毎にRBEは大きく異なり、X線に対する感受性と重粒子線に対する感受性の間には、明らかな相関は見られなかった。