hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
蛋白質駆動ATPase SecAのダイナミックな動きを支えるSecY機能

さらに、SecEとの相互作用が弱くなったSecY24変異型サブユニットをもつ膜透過装置に対して、Sydが強く阻害する事、その阻害はSecAの高親和性結合を喪失させることにあることを見いだした。一方、SecAの膜挿入を損なわせるSecY変異(SecY205)の欠損に打ち勝つサブレッサーSecA変異体の一つ(SecA36)がSecG欠失変異をも抑制することを見いだした。これら変異株からの反転膜小胞と精姑ecAを用いた解析により、SecGの役割はSecAの膜透過促進機能を助け、ATPを効率よく利用して蛋白質の動きを駆動するのことにあることを明らかにした。蛋白質が翻訳の場である細胞質から膜を越えて配置されるために必要な膜透過過程を補助する、大腸菌の細胞質膜における膜内在性トランスロケーター蛋白質複合体の中心となるSecYと膜透過を駆動するATPaseであるSecAとの相互作用に関する変異体を多数分離して解析した。SecAの膜挿入を損なわせるSecY変異(SecY205)の欠損に打ち勝つサプレッサーSecA変異体を多数分離し、塩基配列決定によってアミノ酸配列の変化を同定した。それらは、secY205変異に特異的な変異(SecAの高親和性ATP結合部位、低親和性ATP結合部位、それぞれのWalkerモチーフAの周辺に集中)と多くの分泌欠損型sec変異の欠損にも打ち勝つもの(super active SecAと命名、低親和性ATP結合部位周辺に集中)の2種類に分類された。後者はSecA機能が異常に昂進したものである事を見出し、低親和性ATP結合部位のSecA機能制御における重要性が明らかとなった。また、SecYの第5細胞質領域のうち、SecA機能の活性化に特に重要な残基を、この領域のランダム変異の分離・解析によって同定した。
クッシング症候群の高血圧発症における中枢神経系の意義に関する研究

本研究の目的はglucocorticoidによる中枢性血圧調節機構を検討することである。当初の研究計画に基づいて無麻酔無拘束ラットを用いてデキサメサゾン慢性投与の24時間血圧に及ぼす影響を検討し、併せてtail-cuff法による血圧値との比較を行った。その結果以下のことが明らかになった。1)Tail-cuff法によるとデキサメサゾン(dexa)投与群では対照群と比較しdexa投与開始24時間後から血圧上昇が認められた。2)その後dexa投与群では血圧が漸増し7日目にプラトーに達した。このとき二群間の血圧壁は30mmHgであった。3)dexa投与跡10日目直接法にて24時間血圧をモニターした結果、dexa投与群では対照群と比較し測定の全経過を通じて15mmHgの血圧上昇が認められた。従って、dexa投与下での血圧上昇はtail-cuff法による方が直接法によるよりも大きな値を示した。4)dexa投与群でも血圧の日内リズムは保たれており、慢性的glucocorticoid投与が血圧の日内リズムに及ぼす影響はヒトとラットで異なることが示唆された。本研究は当初の計画通り進行し上記のような知見が得られた。本研究の成果は無麻酔無拘束ラットにおいてデキサメサゾン慢性投与が24時間血圧プロフィールに及ぼす影響を検討した世界で初めての報告であり、これらの成果の一部は国際誌に掲載された。従って、本研究は着実に成果をあげており、国内のみならず国際的にも高い評価が得られていると考えられる。平成7年度の研究計画に基いて無麻酔、無拘束ラットを用いてデキサメサゾン慢性投与の24時間血圧に及ぼす影響を検討し、併せてtail-cuff法による血圧値によるそれとの比較を行った。1)tail-cuff法によるとデキサメサゾン(dexa)投与群では対照群と比較しdexa投与開始24時間後から血圧上昇が認められた。この時2群間の血圧差は30mmHgであった。3)dexa投与後10日目直接法にて24時間血圧をモニターした結果、dexa投与群では対照群と比較して測定の全経過を通じて15mmHgの血圧上昇を認めた。従ってdexa投与下での血圧増加はtail-cuff法による方が直接法によるよりも大きな値を示した。4)dexa投与群でも血圧の生理的日内変動は保たれており、慢性的糖質コルチコイド投与が血圧の日内リズムに及ぼす影響はヒトとラットで異なることが示唆された。殊に平成7年度の本研究の成果は無麻酔、無拘束ラットにおいてデキサメサゾン慢性投与が24時間血圧プロフィールに及ぼす影響を検討した世界ではじめての報告であり、これらの成果の一部は今年度国際誌に掲載された(Clin Exp Hypertens 1995, in press)。従って本研究は着実に成果を挙げており、国内のみならず国際的にも高い評価がえられていると考えられる。
おとり型核酸化合物(デコイ)を用いた転写因子の生物作用の個体での解析

転写因子を生体で直接制御し、内因性の遺伝子発現を抑制しうるおとり型核酸化合物(デコイ)を用いて、1)転写因子NFkBの生物作用、及び、2)血管新生に関連する転写因子の生物作用、を解明した。内皮細胞における転写因子NFkBの生物作用解明を行い、1)NFkBの内皮細胞における標的遺伝子がサイトカイン(インターロイキン1・6・8)や接着因子(ICAM-VCAM-ELAM)であること、2)リンパ球系の細胞と異なり、内皮細胞ではNFkBがアポトーシスを促進していること、3)NFkB活性化による内皮アポトーシス誘導はアポトーシス抑制因子bcl-2の発現抑制によること、を明らかにした。今後、デコイ法とレポーターアッセイを用いてNFkBによるbcl-2遺伝子の負の発現調節機構を明らかにし、co-repressorを調べる。また、心筋及び神経細胞などのアポトーシスに対し感受性の高い細胞を用いて虚血による細胞死におけるNFkBの生物作用を明らかにすると共に、成熟個体での作用も検討する。一方、がん抑制遺伝子p53の転写因子としての機能に注目し、血管平滑筋細胞における遺伝子発現制御に関する研究を行った。正常血管へのp53に対するアンチセンスの導入は、2及び4週間にバルーン障害後の再狭窄と類似した平滑筋細胞の異常増殖番引き起こした。平滑筋細胞の異常増殖は、主に細胞周期の進展とアポトーシスの減少によるものであった。一方、血管新生因子VEGF遺伝子発現におけるp53の転写機能を解析した結果、p53が平滑筋細胞におけるVEGF遺伝子発現を負に調節していることが、培養細胞及び生体において明らかになった。血管新生における転写因子の相互作用や生物作用は解明されていないので、転写因子HIF(Hypoxia-inducible factorの標的遺伝子や生体における役割を明らかにする。
軸索による高速ネットワーク律動の発振メカニズムの解明

本研究では空間記憶の記銘や想起に関与する海馬のガンマ律動に焦点をあて、そのトリガーとなる発振の細胞メカニズムを探求する。とくに、遠位軸索での異所性バースト発火がガンマ律動の発振に関与する可能性について、申請者らが開発した軸索サブセルラー記録と、ケージ解除による光操作や、数理モデルを用いたシミュレーションなどの電気生理学的アプローチを駆使して検討する。本年度は、遠位軸索における局所的な興奮性制御が軸索由来の異所性バースト発火を起こす可能性について、苔状線維の数理モデルを用いたシミュレーションによる検討をすすめた。苔状線維ではその形態的な特徴と、直接記録によるイオンチャンネル特性を加味した詳細な数理モデルが提唱されている。このリアルな苔状線維モデルにおいて、シミュレーションにより遠位軸索由来のバースト発振の可能性を探求した。海馬スライスに電位依存性カリウムチャンネル阻害薬である4アミノピリジンを投与すると強固なバースト発火を生じることが知られている。そこで、苔状線維モデルの遠位軸索からカリウムコンダクタンスを除去すると、活動電位再分極層の遷延化がおこり遠位軸索由来のバースト発火を生じることがシミュレーションにより明らかになった。今後は、単一苔状線維終末からの直接記録により、遠位軸索部のカリウムチャンネルを阻害した際に同様の異所性バースト発火が生じるか、また、ネットワーク律動との関係などについて検討を進める。苔状線維の数理モデルを用いたシミュレーションによる検討をすすめ、カリウムチャンネル阻害により遠位軸索由来のバースト発火が生じる可能性を示した。また、海馬スライスにおける単一軸索終末記録による実験も条件検討を開始している。以上から、おおむね順調に研究が進捗していると考える。今後は、マウス海馬スライスを用いた実験的解析を進める予定である。単一苔状線維終末からの直接記録と、4アミノピリジンの局所灌流法による投与やスライスの部分的な切断を組み合わせて、遠位軸索での異所性バースト発火の発振を確認する。また、カイニン酸やカルバコールでも同様の検討を行い、ガンマ律動と軸索の異所性発振との関連を実験的に検証する。当該年度は、数理モデルによるシミュレーションと論文執筆に時間を要し、スライス電気生理実験のための消耗品を中心に、予定より少額の出費となり、次年度使用額が生じた。サブセルラー解析のためのケージ解除実験などに用いる高額な薬物を用いる実験が持ち越したため、次年度使用額が生じた。投稿中の論文の掲載料と、ケージ化合物などの購入に使用することを計画している。
免疫抑制薬とアゾール系抗真菌薬の薬物相互作用に関する検討

重症筋無力症で免疫抑制薬のタクロリムス(TAC)を使用中の患者に、アゾール(AZ)系抗真菌薬のミコナゾール(MCZ)・ボリコナゾール(VCZ)を併用したところTACの血中濃度が急上昇し、腎機能障害・血清カリウム値の上昇が認められた。薬物代謝酵素CYPを介したTACとAZ系抗真菌薬の薬物相互作用が疑われた。現在までにAZ系抗真菌薬の血中濃度測定を行い、MCZとVCZの血中濃度は、両剤の併用時に、それぞれを単独で使用しているときよりも上昇していた。MCZとVCZの併用により両AZ系薬剤の血中濃度が上昇し、これによってCYPが強力に抑制されTAC血中濃度が上昇したと考えられた。またTACは薬物代謝酵素CYP3A4/3A5で代謝されることが知られている。CYP3A5には代謝能が低いタンパクを作る遺伝子多型(*3)がある。本症例でCYP3A5遺伝子多型を解析したところ、CYP3A5*3/*3と判定され、本症例においてはTACの代謝はCYP3A4に強く依存していることが推察された。すなわち、2種のAZ系抗真菌薬がCYP3A4にその代謝を受け、さらにTAC代謝もCYP3A4に依存する状況であったことが予想され、これがTAC血中濃度を強く上昇させた背景だと考えられた。
消化管間質腫瘍(GIST)におけるKITキナーゼ耐性クローンの多様性に関する研究

イマチニブ二次耐性消化管間質腫瘍(GIST)の組織学的、遺伝子学的多様性をホルマリン固定パラフィン包埋切片をもちいて分析した。27腫瘍中20腫瘍(74. 1%)が組織形態学的、免疫組織学的に異なる細胞領域をもっていた。全66細胞領域中、遺伝子分析が可能であったのは、20領域(30. 3%)に過ぎなかった。消化管間質腫瘍(GIST)に対する分子標的薬イマチニブ治療において、長期投与患者に薬剤の効果がなくなる二次耐性腫瘍が出現することが問題となっている。イマチニブの標的であるKIT蛋白をコードする遺伝子(KIT遺伝子)の突然変異が、薬剤抵抗性の主な原因と考えられているが、実際に腫瘍内部でどのような経時的変化がおこるのかは不明である。腫瘍内部の変化を推定しうる手段として、外科切除された二次耐性腫瘍を組織学的・遺伝子学的に詳細に分析することが重要である。これまでに新潟大学医歯学総合病院で外科切除されたイマチニブ二次耐性腫瘍27病変を対象とし、まず病理組織学的検討を行った。その際に腫瘍内に異なる組織学的性質もつ領域が存在するか否かについて特に注目した。GISTおよび筋系・神経系細胞に対する免疫染色も行い、各腫瘍の組織学的特徴を検討した結果、全27腫瘍中20腫瘍(74.1%)において腫瘍内に複数の領域が認められた。それぞれの領域ごとに細胞増殖活性や細胞密度等を計測した。次に遺伝子変異の有無を領域毎に調べるため、パラフィン包埋標本よりDNA採取用の切片を作成し、顕微鏡下に各領域の腫瘍細胞を別々に採取して、そこからDNAを抽出しPCR法でKIT遺伝子を増幅した。増幅されたKIT遺伝子をダイレクト・シークエンス法で分析し、腫瘍内の遺伝子変異の有無、腫瘍内での均一性の有無、組織学的領域との対応関係について検討を行っている。現在、シークエンスを行っている段階である。本研究により、二次耐性腫瘍内における分子生物学的な多様性の存在が証明されれば、分子標的治療薬の投与下という特別な環境において、二次耐性腫瘍内では薬剤耐性の遺伝子変異をもつ腫瘍細胞が同時性に複数増殖していると考えられ、耐性腫瘍発現におけるメカニズム解明に大きく貢献する知見となる。これまでに新潟大学医歯学総合病院で外科切除されたイマチニブ二次耐性27腫瘍を対象として病巣内の多クローン性を病理形態的な性質を指標に分析した。その結果、組織学的性状および免疫反応性の異なる細胞領域が全27腫瘍中20腫瘍(74.1%)で認められ、その細胞領域の総数は66領域であった。KIT遺伝子変異型を分析するため、選定された66の細胞領域からパラフィン包埋ブロックを材料にマイクロ・ダイセクション法により領域特異的に腫瘍DNAを採取した。得られたDNAを鋳型にPCR法でIT遺伝子の一次変異好発部位であるexon 9,11および二次変異の好発部位であるexon 13,17を増幅した。各エクソンの塩基配列はダイレクト・シークエンス法で分析された。平成22年度において、全66領域中12領域(18.2%)までの遺伝子分析が終了した。計36のエクソンに対してPCRを行ったが、塩基配列分析が可能であったのは17エクソン(47.2%)であった。そのKIT遺伝子変異の内訳は、一次変異がexon 9であったものが4腫瘍中1腫瘍(25%)、exon 11であったものが3腫瘍(75%)であった。二次変異は分析可能であった5細胞領域中4領域でexon 17に認められたが、exon 13の変異は分析可能であった4細胞領域中には認められなかった。平成22年度は、本研究の中核となる細胞領域ごとのKIT遺伝子変異分析に入ったものの、半数以上の材料で塩基配列分析が不可能であった。微細な細胞領域ごとの遺伝子分析を行うには、ホルマリン固定後の臨床標本は材料に適さないのかもしれない。現在、残りの材料の分析を進めるとともに、腫瘍内多クローン性評価の方法についても検討を行っている。新潟大学医歯学総合病院で外科切除されたイマチニブ二次耐性27腫瘍を対象として病巣内の多クローン性を病理形態的な性質を指標に分析した。目的とする腫瘍からマイクロ・ダイセクション法で腫瘍組織片を切り出し、得られた組織からDNAを抽出した。抽出されたDNAを鋳型にPCR法を行い、KIT遺伝子をダイレクト・シークエンス法で分析した。平成22年度までに、全66領域中12領域までの遺伝子分析が終了したが、平成23年度は、残りの48領域につき、KIT遺伝子分析を行った。しかしながら、前年度までに終了した12領域を含む全66の細胞領域のうち、信頼に足る遺伝子分析が行い得たものは20領域に過ぎなかった。

分析可能であった領域のKIT遺伝子変異の内訳は、一次変異がエクソン9であったものが6腫瘍中2腫瘍(33%)、エクソン11であったものが4腫瘍(67%)であった。二次変異は4領域でエクソン17に、1領域でエクソン20に認められた。エクソン13の変異は分析可能であった細胞領域中には認められなかった。本研究の結果は、微細な細胞領域ごとの遺伝子分析を行うには、ホルマリン固定後の臨床標本は材料に適さないことを示しており、今後は培養細胞などの生体材料をもちいた研究が必要と思われた。
財政・金融改革と家計の資産選択行動の相互関連

1.マル優制度改革と家計の資産選択行動金融広報中央委員会が実施した1988年「貯蓄に関する世論調査」の個票データを用いて初めて、1988年のマル優制度改正が家計の資産選択に与える影響を検証している。実証分析の結果、1988年のマル優制度改正は、マル優制度改正によって税率が引き上げられた預貯金や信託の保有確率に有意に負の影響を与え、マル優制度改正によって税率が変化することはなかった財形・年金・その他金融商品の保有確率に有意に正の影響を与えるといった予想通りの結果を得た。しかし、資産需要に関しては、どの金融資産も有意な影響を受けておらず、1988年のマル優制度改正が家計の資産選択行動に与えた影響は限定的であったようである。2.消費税・所得税に関する一考察1980年代以降の日本における消費税・所得税に関する理論的考察を行った結果、消費税に関しては、物品税から一般消費税に移行したことにより、消費税の効率性は低下した可能性が高く、公平性は明らかに低下したことが分かった。また、所得税に関しては、労働供給が貯蓄より非弾力的であると仮定すると、貯蓄優遇税制の段階的廃止は所得税の効率性を低め、所得税の累進性の弱まりは公平性を低めたと考えられる。したがって、日本の消費税・所得税における税制は、最適課税論の観点から見て好ましいとはいえない。1、家計の資産選択行動とマル優制度改革1988年・2006年のマル優制度改革が家計の資産選択行動に与える影響を、収益率の内生性を考慮したthree-stageleast squaresにより分析した結果、予想通り、両改革は家計の資産構成をマル優制度対象資産(預貯金等)から非マル優制度対象資産(株式等)へとシフトさせたが、短期的にも長期的にも、1988年の改革よりも2006年の改革の効果はより小さく、また、絶対的にも極めて限定的な効果であることが示された。2、預金者規律と預金保険制度改革1998-2003年における預金者規律の存在の検証と、預金保険制度改革が規律の程度に与える影響を分析した結果、1998-2000年にかけて、家計によっても預金者規律は存在していたが、2001年以降は規律の存在が確認されなかった。2001年以降、規律が弱まった要因としては主に、2000年に決定された預金等の完全保護延長・2002年に決定された普通預金等の完全保護延長や決済性預金の恒久的完全保護が考えられる。また、家計の様々な属性も規律の程度に影響を与えており、預金保険制度の内容を知っている、もしくは、預金保険制度を見聞きしたことがあること、リスク回避的であること、貯蓄をする上で取引金融機関の健全性を重視すること、貯蓄目標残高が高いことは、預金者規律を強め、取引金融機関を決める上で利便性を重視すること、世帯人数が多いことは、預金者規律を弱めるといった効果を持つことが示された。
旧ソ連空間における非承認国家問題

本研究は、南オセチアとアブハジアの「非承認国家問題」と、その他の、非承認国家問題に至らなかった類似のケースを比較検証するという、先行研究では見られない新たな分析角度を学界に提起することに成功した。2年間のプロジェクトで、国際学会発表が5件、国内学会発表が1件、海外招待講演が2件、査読付き雑誌への論文発表が1件、その他論文発表が2件と、十分な研究成果を出した。平成24年1月から2月初めにかけて、グルジア共和国の首都トビリシでフィールド.ワークを実施した。フィールドワークでは、グルジア以外の地域・国では入手しづらい、アブハジア共和国、南オセチア共和国でソ連時代末期に発行された地方新聞の閲覧、収集という、当初の目的を達成することができた。さらにフィールドワーク中に、南オセチア紛争、アブハジア紛争を専門に研究しているシンクタンク、研究所、大学機関を訪問した。トビリシ国立大学では、与党議員でサーカシヴィリ大統領顧問のダヴィド=ダチアシヴィリ氏、紛争問題研究のギア=ノディア教授、シンクタンクでは、グルジア国際戦略基金(Georgian Foundation for Strategic and International Studies)のアルキル=ゲゲシゼ氏とそれぞれ面会した。南オセチア紛争、アブハジア紛争の背景を熟知した研究者たちからの情報提供は、現在執筆中の論文の引用面での確証性を増すことになった。当初の研究計画にあった南オセチアの訪問は、渡航を控えるべきという他者からのアドヴァイスに従い、今回は見送ることにした。研究成果発表は、まだ完成されたものではないとはいえ、現在研究滞在中のハーヴァード大学(ケンブリッジ・米国)で行った。平成24年2月3日に私自身が組織した研究会では、2名のグルジア問題の専門家を招待した。私も発表者として加わり、「南オセチア紛争、アブハジア紛争の武力紛争化の要因分析」と題して発表した。また、平成24年3月2日には、ハーヴァード大学でコーカサス問題シンポジウムが開催され、その会場で多くのグルジア問題の研究者と交流を深めた。今後のグルジアでの研究を円滑に進める上で重要な、研究者間のネットワークを構築することができたと確信している。最終年度である平成24年度は、国際学会での研究発表を3回、国内学会での研究発表を1回行った。スタートアップで研究対象とした、グルジアの南オセチア問題、アブハジア問題を前面に押し出した研究発表ではなかったが、学界でのいずれの発表も、それぞれの問題と大きく関わっている内容であった。2012年9月のコルカタ(インド連邦)で開催された、第4回東アジア・スラヴ=ユーラシア学会では、「Europeanization at the `grassroots' level in Moldova: What are effectiveways to deal with the Transnistrian conflict?」と題して、モルドヴァの沿ドニエストル紛争の解決策を論じた。沿ドニエストル問題は、アブハジア問題、南オセチア問題と並んで非承認国家問題に分類され、紛争の生成過程において多くの共通点を持つ。研究発表ではこの点に注目しつつ行った。コルカタ、プサンでの2回の国際学会では、当然のことながら、英語でディスカッションペーパーを作成し、口頭発表を行った。コルカタでの国際学会でのディスカッションペーパーは出版計画中である。2012年10月の名古屋で開催された国内学会、2012年度日本国際政治学会研究大会では、「民族的資源動員の中範囲理論:ソ連邦末期のモルドヴァ、グルジア、エストニア、リトアニアでの事例を中心に」と題して発表をした。ここでの発表は、少数民族が自治権を獲得、あるいは、拡大を要求して政治的集合行為を行ったケースを比較したものであった。この研究発表では、スタートアップでの研究期間中に、グルジアのフィールドワークで収集した資料を十分に活用することができた。国際政治学会で発表した内容と関連した論文は、査読付きの英文雑誌『Europe and Asia Studies』に掲載される。平成23年11月半ばの支給決定以来、平成24年1月にフィールドワーク、2月に国際会議で発表、3月に研究者間のネットワークの構築と、計画よりもハイペースで研究が進展している。しかし、研究成果としての論文の発表にはもう少し時間が必要であった。論文発表数が少なかったという点を差し引いて、「おおむね順調に進展している」と自己評価したい。24年度が最終年度であるため、記入しない。論文の発表である。論文のコンセプトは既にあるので、あとは、資料の読み込みによって論文を完成させることである。また、論文執筆の過程で不明瞭・不明確な点が必ず出てくるので、それを補うために翌年度の11月ごろにフィールドワークを実施する予定である。次回の訪問先も、おもにグルジア共和国のトビリシになる。ただ、トビリシからアブハジアに向かうことは可能であるという話も聞くので,安全が確認されたうえで、アブハジアでの資料収集も視野に入れたい。
気候変動影響下のベトナムにおける洪水リスク評価のための統合的アプローチの開発

前年度までのシミュレーションにより、2070年時点での洪水による予測水深とその継続日数が得られている。これに対して、過去の洪水による農作物の被害に関する農家への調査を実施し、稲作256件、果樹168件、ナッツ220件、トウモロコシ212件の結果を得た。これらの結果から浸水深(0.5 m以下、0.5-1.0 m、1.0 m以上の3段階)および浸水継続時間と被害の関係を定式化した。次いで、これらの作物の面積あたりの収量と作物の金銭価値を乗じることによって、洪水によって生じる被害金額を算定した。現時点でも洪水の被害は生じており、その金額は稲作、果樹、トウモロコシ、ナッツの順である。これに対して2070年の各シナリオにおいてはいずれの作物も被害が増加する予測である。その増加率は果樹およびトウモロコシで大きく、RCP8.5の高排出シナリオではアンサンブル平均で被害額は100%の増加と予測されている。とりわけ、このシナリオ下で厳しい予測を示すGCMの場合、被害額が150%増加すると予測された。また本研究により、流域内において農業被害が生じる場所についても特定することができた。これらの研究結果から、ベトナムにおける農業被害は気候変動によって大きく増加する懸念があることが示された。また、排出シナリオによる相違が大きいことは、気候変動の防止(緩和策)が重要であることを示している。以上、3年度にわたる研究によって、ベトナムの重要な産業である農業に対して気候変動が与えると予測される影響が大きいことが定量的に示され、これは重要な成果である。今年度も2件の国際学会発表を行った。28年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、ベトナムにおいて将来の気候変動の影響が深刻な影響をもたらす分野を検討すると共に、利用可能なモデルとデータを考慮しつつ、基本的な解析の枠組みを決定することに力を注いだ。当初、2006年に発表された気候変動に関する政府間パネル(IPCC)の第4次報告書までに用いられてきた気候変動の予測に基づいてベトナムにおける洪水予測をおこなう事を検討した。気候変動の予測モデルであるGCMは世界中の多くの研究所などで開発されているが、将来予測に関するその計算結果はモデルによって相当に異なる。とりわけ、特定の地域に対する将来の降水量の予測、また洪水をもたらすような極端な値についてはその推測が困難である。多くの既往研究と利用可能なモデルを網羅的に検討した結果、IPCCの第5次報告書で新たに用いられているCRPと呼ばれる将来のシナリオ群に基づく最新の気象モデルの計算結果をまとめて提供するSimCLIM2013と呼ばれるアプリケーションが有用であることが判明した。これは、対象地域に対して、最近の将来シナリオに基づく多種の大循環モデル(GCM)の出力結果を個別あるいは、平均的な値として与えるものである。これを用いれば、より先進的な気象モデルの計算結果を洪水予測に適用することができ、研究内容を一段と発展させる事が可能になる。GCMの出力を対象地域の洪水予測に用いるためには水文モデルを適用することが必要になる。これらのモデルを利用することを前提にし、現地調査を行い、利用可能なデータを収集した。そのために必要な洪水予測に必要な現地の地理情報と過去の洪水時を含む気象観測データの利用可能性を調査し、入手した。当初利用を想定していたのは気候変動に関する一世代前のモデル計算結果であったが、最新の将来シナリオに基づく、複数のモデルによる計算結果を用いることができるようになった。その一方で、その方法を確定してからデータの収集と購入を行うことにしたため、一部計画を27年度に繰り越して実施した。しかし、並行して他の検討事項を進めたため、後年度への遅れの影響はなく、全体としては進捗状況は良好である。26年度の研究で収集したベトナムの対象地域のデータを元に解析を行った。ベトナムにおいて広い農業用途の流域面積を持ち、洪水被害が頻発するCa川の流域を対象にした。気候変動予測に関する14の気候変動大循環モデルに3つの排出シナリオ(RCP2.6, RCP6.0,およびRCP8.5)を組み合わせてシミュレーションを行い、洪水の原因になるような極端な降水の予測を行った。次に、そのモデルの結果に基づいて、流域の浸水の深さと継続時間を予測した。過去の降水に対してモデル計算した流域の浸水深さは実際の値と良好に合致し、降水と洪水の状況の関係を表現する水文モデルが信頼に足るものであることがわかった。中位(RCP6.0,)の排出シナリオに対する14の大循環モデルの応答の平均値は以下のようであった。すなわち、2070年時点においては、ベースライン期間(1986-2005年)に比較して10年に一度生じる洪水の面積と継続時間はそれぞれ31%増、0.5日長くなった。一方、洪水時の農業被害については、対象地域の農業への過去の洪水被害調査のために、ベトナムの県の農業・地方開発局を訪問しデータを精査したところ、当初想定に反し、人員配置不足のため各地に設置された洪水水位記録の読取精度が不十分で、必要なデータが十分に得られていないことが判明した。そのため、研究期間を延長し、現地開発局が下部組織である地区事務所を通じて、読取精度を向上させた補足調査を行った結果、被害推定の解析に必要な情報を得ることができた。また、国際学会において3件の研究発表を行い、成果を世界に対して発信した。

農業地域における浸水の深さと長さについては、当該流域のデータを得ることが必須であり、その入手のための再調査を行うために、一部の調査を28年度に繰り越して実施した。その結果、必要な結果を得ることができた。全体として進捗状況は良好である。前年度までのシミュレーションにより、2070年時点での洪水による予測水深とその継続日数が得られている。これに対して、過去の洪水による農作物の被害に関する農家への調査を実施し、稲作256件、果樹168件、ナッツ220件、トウモロコシ212件の結果を得た。これらの結果から浸水深(0.5 m以下、0.5-1.0 m、1.0 m以上の3段階)および浸水継続時間と被害の関係を定式化した。次いで、これらの作物の面積あたりの収量と作物の金銭価値を乗じることによって、洪水によって生じる被害金額を算定した。現時点でも洪水の被害は生じており、その金額は稲作、果樹、トウモロコシ、ナッツの順である。これに対して2070年の各シナリオにおいてはいずれの作物も被害が増加する予測である。その増加率は果樹およびトウモロコシで大きく、RCP8.5の高排出シナリオではアンサンブル平均で被害額は100%の増加と予測されている。とりわけ、このシナリオ下で厳しい予測を示すGCMの場合、被害額が150%増加すると予測された。また本研究により、流域内において農業被害が生じる場所についても特定することができた。これらの研究結果から、ベトナムにおける農業被害は気候変動によって大きく増加する懸念があることが示された。また、排出シナリオによる相違が大きいことは、気候変動の防止(緩和策)が重要であることを示している。以上、3年度にわたる研究によって、ベトナムの重要な産業である農業に対して気候変動が与えると予測される影響が大きいことが定量的に示され、これは重要な成果である。今年度も2件の国際学会発表を行った。収集した現地のデータに基づいて、対象地域における水文モデルを構築し、将来の気候変動下における洪水の発生を定量的に評価し、とりわけ農業に対する影響を予測する予定である。最終年度のとりまとめに向けて、既定の方針で進めることが適切である。28年度が最終年度であるため、記入しない。
悪性腫瘍関連凝固異常症による脳血管障害の実態調査と新規バイオマーカーの探索

平成30年度は,実施施設に大阪急性期・総合医療センターを加え、さらにペースをあげて登録症例を増やしていく方針としたが、登録症例数は伸び悩び、2019年3月末で、当初の4年目の予想登録症例数200例に対して97例の症例登録(大阪大学医学部附属病院52例,JCHO星ヶ丘医療センター1例,国立病院機構大阪医療センター6例,国立病院機構大阪南医療センター4例,大阪労災病院8例,神戸市立医療センター中央市民病院0例,淀川キリスト教病院2例,国立循環器病研究センター15例、大阪急性期・総合医療センター9例)となっている.症例の追跡は,現時点では概ね予定通り進めることができている。また、登録の遅れの原因として、研究対象者が予後不良のため心理的負担が大きく研究参加のインフォームド・コンセントの手続を行うことが困難であることや、死亡などにより連絡をとることが困難であることが考えられる。本研究は、観察研究で血液データも入院時検査の残余検体で得ることができる施設では、同意書の取得は行なわず、試料・情報の利用を希望しない研究対象者に対しオプトアウトの機会を設ける形にプロトコールの改訂を行い、研究代表施設である大阪大学医学部附属病院の倫理審査委員会での承認を受けた。平成31年度は、登録症例数の遅れを回復できるように実施施設に再度登録推進を要請する。登録数がやや伸び悩み、現在まで(2019/3/31の時点)97例の登録が完了した.一方,大阪急性期・総合医療センターを実施施設に加え、同施設からは登録開始半年で9例の登録を得ている。大阪大学医学部附属病院も今年度15例の登録を得ているが、他の施設での症例登録が滞っている。登録症例数が伸びない原因は、研究対象者が予後不良のため心理的負担が大きく研究参加のインフォームド・コンセントの手続を行うことが困難であることや、死亡などにより連絡をとることが困難であることが多いことにもよる。本研究は、研究目的の達成には悉皆性の担保が重要であり、学術的/社会的に重要性の高い研究である。研究対象者が予後不良のため心理的負担が大きく研究参加のインフォームド・コンセントの手続を行うことが困難であることや、死亡などにより連絡をとることが困難となることが多い。そのため、本計画書の改訂をおこない倫理審査の承認も受けたので、今後は、入院時採血の残余検体を利用できる施設では、同意書の取得は行なわず、試料・情報の利用を希望しない研究対象者に対しオプトアウトの機会を設ける形に変更し、登録数を増やして行きたい。次年度は,参加施設との登録推進会議も開催して、各施設の登録可能症例の掘り起こしを行い、平成31年度までの登録目標250症例に向けて、症例登録推進の遅れを取り戻していきたい。平成27年度の研究の進行状況は、悪性腫瘍を合併した脳血管障害を発症した症例の臨床情報を一括管理するWeb登録システム(REDcap)の入力プログラムを作成、およびこれらの症例の血栓症発症時に測定するバイオマーカーの選定と多施設での検体を収集し一括して測定するシステムの構築(外注測定業者との契約準備)、多施設共同研究する病院数を5施設から8施設(大阪大学医学部附属病院、JCHO星ヶ丘医療センター、国立病院機構大坂医療センター、国立病院機構大坂南医療センター、大阪労災病院、神戸市立医療センター中央市民病院、淀川キリスト教病院、国立循環器病研究センター)への拡充、大阪大学医学部附属病院観察研究倫理審査委員会での研究プロトコールの承認(2016/2/10)、参加施設間での本研究(腫瘍合併虚血性脳卒中の臨床的特徴に関する多施設共同前向き観察研究:Ischemic Stroke in Patients with Cancer and Neoplasia :SCAN研究)の準備会議の開催(2回:2015/11/27, 2016/3/29)である。また関連研究(脳卒中に合併する潜在性悪性腫瘍の特徴)の発表および本研究に関連した海外他施設での研究状況の調査目的で、米国ロサンゼルスで2016/2/17-19に開催されたInternational stroke conferenceに参加した。平成28年度前半に各施設での倫理委員会承認を経て、症例登録を開始する予定である。初年度に準備を完了し、症例登録を開始する予定であったが、Web登録システムや一括検査体制の確立に時間を要し、症例登録開始まで至らなかった。準備は最終段階にあり、平成28年度には症例登録が開始できる見込みである。平成28年度は,各参加施設での倫理審査申請と構築したweb入力システム(REDCap)の導入を行い,症例登録を開始した.大阪大学医学部附属病院観察研究倫理審査委員会での研究プロトコール修正承認(2016/5/23承認.当初は登録症例の2年間の追跡を予定していたが,参加施設における意見交換・審議後,1年間の追跡に変更された)を経て,各参加施設での倫理審査申請を順次行い,概ね予定通り承認された(2016/9,全ての参加施設で承認が完了した).各参加施設では倫理審査と並行してweb入力システムの導入とユーザー説明会を行い,平成28年度前半で研究体制整備が完了した.平成28年度後半では,悪性腫瘍を合併した脳血管障害を発症した症例の登録を開始した.大阪大学医学部附属病院では先行して倫理審査の承認を得ており,2016年6月に1例目の登録を行った.

その後,研究体制整備が完了した参加施設から順次登録を行い,2017年3月の時点で45例の症例登録(大阪大学医学部附属病院24例,JCHO星ヶ丘医療センター1例,国立病院機構大阪医療センター5例,国立病院機構大阪南医療センター2例,大阪労災病院1例,神戸市立医療センター中央市民病院0例,淀川キリスト教病院2例,国立循環器病研究センター10例)を中央事務局で確認している.症例の登録,及び追跡は,現時点では概ね予定通り進めることができている.約半数の症例では、患者の同意のもと血栓症発症時の血液検体が得られ、一括検査体制でのデータ集積が順調に進んでいる。多施設共同研究体制整備完了後,現在まで(2017/3/31の時点)45例の登録が完了した.研究体制の整備が平成28年度前半で完了したことを鑑みれば,症例登録開始後の登録状況は概ね順調であると思われる.一方,多施設における本格的な症例登録は平成28年度後半から開始となったことから,全体的には登録症例は当初の想定を下回っている.平成29年度は,さらにペースをあげて登録症例を増やしていく方針だったが、大阪大学内の当研究事務局の研究代表者を含む研究実務者の転勤が断続的に複数重なったこともあり(研究代表者は大阪大学医学系研究科招へい教員を併任)、参加施設との定期ミーティング(登録推進会議)も開催することができず、登録症例数はやや伸び悩んだ。2018年3月の時点で当初の3年目の予想登録症例数150例に対して72例の症例登録(大阪大学医学部附属病院36例,JCHO星ヶ丘医療センター1例,国立病院機構大阪医療センター6例,国立病院機構大阪南医療センター4例,大阪労災病院8例,神戸市立医療センター中央市民病院0例,淀川キリスト教病院2例,国立循環器病研究センター15例)を中央事務局で確認している.症例の追跡は,現時点では概ね予定通り進めることができている。平成29年度末に新たな事務局体制の再整備ができているので、次年度は登録症例数を確保できると考えている。平成29年度の当研究に関連した論文は、本研究の基盤となった2006年以降の後ろ向きデータを用いたがんと脳卒中合併症例に関する論文や、電子カルテとがん登録データを連結させる方法の正確性を、がんを罹患し脳卒中を発症した症例を用いて基礎的な検証を行った論文など、英文原著論文4編、和文総説1編があり、関連学会では3演題を発表した。研究事務局実務者の異動も影響して,平成29年度は登録数がやや伸び悩み、現在まで(2018/3/31の時点)72例の登録が完了した.研究体制の再整備が平成29年度末にまでかかり,症例登録はやや遅れている。一方,多施設における本格的な症例登録は平成28年度後半から開始となっており,全体的には登録症例は当初の想定の150例を下回っている。平成30年度は,実施施設に大阪急性期・総合医療センターを加え、さらにペースをあげて登録症例を増やしていく方針としたが、登録症例数は伸び悩び、2019年3月末で、当初の4年目の予想登録症例数200例に対して97例の症例登録(大阪大学医学部附属病院52例,JCHO星ヶ丘医療センター1例,国立病院機構大阪医療センター6例,国立病院機構大阪南医療センター4例,大阪労災病院8例,神戸市立医療センター中央市民病院0例,淀川キリスト教病院2例,国立循環器病研究センター15例、大阪急性期・総合医療センター9例)となっている.症例の追跡は,現時点では概ね予定通り進めることができている。
脳画像の統計的パターン認識を用いた大うつ病と双極性障害の鑑別診断補助

MRI画像にパターン認識を用いてうつ病と双極性障害の鑑別診断を補助することを目的として研究を行った。うつ病群(MDD)、双極性障害群(BP)、対照群(HC)の頭部のT1強調画像と拡散テンソル画像を撮像し、灰白質密度画像(GMD)と拡散異方性画像(FA)を作成した。GMD及びFAと診断の関係をサポートベクターマシンに学習させ、その正診率を検討した。GMDの方がFAよりもMDDをHCから正確に弁別した。逆にBPをHCと鑑別するにはFAのほうが有効であった。しかし、MDDとBPの鑑別に両方の画像を用いても正答率は向上しなかった。今後、被験者数を増やして方法の検討を続けることが必要と考えられた。当研究ではMRI画像に統計的パターン認識の手法を用いて、うつ病群、躁うつ病群、コントロール群を分類して診断補助に使用するための方法を確立することを目指している。統計的パターン認識にはPRoNToというソフトを用いて大量のMRI画像データを解析する。大量の画像データを解析するために研究費で購入したGPUコンピューティングプロセッサボードを設置し、解析ソフトをインストールおよび設定して使用できるように準備した。さらにはPRoNToのデモデータを用いて実際に解析ソフトを使用してその使用法に習熟した。そこで問題として浮かび上がったのはMRI画像からの特徴表現抽出の難しさと大切さである。そして脳画像のp>>n問題(large p small n problem)に対応し、ノイズに対して過学習することを避けるために、脳画像の情報を圧縮して次元を下げる方策について検討している。適切な特徴表現抽出を行うことは脳画像による診断予測精度を上げるために非常に重要であるが、これまでは解析担当者の経験に依存していた。近年、人工知能分野で発展が著しい深層学習(ディープラーニング)では自動符号化器という手法で特徴表現抽出を自動的に最適化して予測精度大きな成果を上げている。この手法を脳画像に対する統計的パターン認識にも適用できないかと方法を検討している。上記を考慮した内容で当センターの倫理委員会に提出する倫理審査書類の準備を行った。当研究ではMRI画像に統計的パターン認識の手法を用いて、うつ病群、そううつ病群、コントロール群を分類して診断補助に使用するための方法を確立することを目指している。本年度は各MRI画像(T1強調画像、FLAIR画像、拡散強調画像、安静時機能的MRI)の撮像パラメータを決定し撮像開始のための準備を完了した。その撮像パラメータを用いて実際にうつ病群12名、躁うつ病群3名、対照群1名の撮像を終了した。しかし、うつ病や躁うつ病患者にとって30分ほどのMRI撮像は負担が大きく、当初予想していたほどには研究参加同意が得られず、データ取得が難航している。さらに当施設で研究用のMRIの使用が許可されている平日日中に研究参加可能な健常者が非常に少ない。今後、被験者のリクルート方法の見直しを行い、各群の被験者、特に健常者をリクルートして早急にデータ取得を進める予定である。また、解析については撮像済みの構造画像(T1強調画像、FLAIR画像)、拡散強調画像、安静時機能的MRIの画像に対して、それぞれ別々にSPMやFSLという解析ソフトを用いて前処理を進行中である。先行研究から画像の被験者間の位置あわせの精度が重要であることが明らかになっているため、被験者間位置あわせにAdvanced Normalization Toolsという別のソフトの使用も検討し、今後結果の比較を行っていく予定である。さらに今後解析をさらに高速化させるために、解析を自動化するためのプログラムを作成する予定である。30分ほどのMRI撮像はうつ状態にある対象患者からの研究参加同意が得られにくく、予定したほどの数のデータを取得できていないため。当研究ではMRI画像に統計的パターン認識の手法を用いて、うつ病群、躁うつ病群、対照群を分類して診断補助に使用するための方法を確立することを目指している。平成28年度はうつ病群8名、躁うつ病群13名、対照群17名の各MRI画像(T1強調画像、FLAIR画像、拡散強調画像、安静時機能的MRI)の撮像を終了した。前年度までに取得したデータを含め、うつ病群20名、躁鬱病群16名、健常者群17名となった。PRoNToという解析ソフトを用いてT1強調画像から求めた灰白質密度画像と拡散強調画像から求めた拡散異方性画像を用いた統計的パターン認識の解析を行った。灰白質密度に対してサポートベクターマシーン(SVM)を用いた分類では、うつ病群と対照群、躁うつ病群と対照群をそれぞれ100%の確立で正しく分類した。しかし、うつ病群と躁うつ病群の分類の精度は53.12%であった。同様に拡散異方性画像に対してSVMを用いた分類では、うつ病群と対照群、躁うつ病群と対照群、うつ病群と躁うつ病群の分類精度はそれぞれ46.88%、29.03%、39.39%であった。つまり、灰白質密度画像を用いたときの方が拡散異方性画像を用いたときに比べて高い確率で群間の分類が可能であった。最後に、灰白質密度画像と拡散異方性画像の両方に対してサポートベクターマシーンを用いた分類の結果は、灰白質密度画像のみを用いた結果とほとんど変化しなかった。これは拡散異方性画像による分類への寄与が小さいことが原因と考えられた。

うつ病群(MDD)、双極性障害群(BP)、対照群(HC)の頭部のT1強調画像と拡散テンソル画像を撮像し、灰白質密度画像(GMD)と拡散異方性画像(FA)を作成した。GMD及びFAと診断の関係をサポートベクターマシンに学習させ、その正診率を検討した。GMDの方がFAよりもMDDをHCから正確に弁別した。逆にBPをHCと鑑別するにはFAのほうが有効であった。しかし、MDDとBPの鑑別に両方の画像を用いても正答率は向上しなかった。今後、被験者数を増やして方法の検討を続けることが必要と考えられた。MRI画像からの特徴表現抽出の方法、およびp>>n問題の対応方法を検討していたため。被験者のリクルート方法の見直しを行い、各群の被験者、特に健常者をリクルートして早急にデータ取得を進める予定である。精神神経科学倫理審査など実際にデータ取得するための準備を進めつつ、深層学習をMRI画像の統計的パターン認識に使用できるか検討を続ける。難しい場合は従来の方針通り、方法的に確立されている独立成分分析を用いて特徴表現抽出を行う。研究協力同意を得られる被験者が予想以上に少ないこと等により被験者謝金の使用が予定より少ない。また、データ取得が遅れているために予定していた北米生物学的精神医学会での発表を行うことができなかったため外国旅費を使用しなかったため。MRI画像からの特徴表現抽出の方法、およびp>>n問題の対応方法を検討して、実際のデータ取得の開始が遅れ、被験者や実験補助者への謝金や質問紙代などの支出がなかったため。データ取得を急ぎ、被験者への謝金やデータの解析用大容量ハードディスクの購入に充てる予定である。来年度にデータ取得を開始し、被験者や実験補助者への謝金や質問紙代など、従来の予定通りの目的に使用する予定である。
局所励起表面プラズモンを用いた極微量検体中ウイルスの並列検出に関する研究

インフルエンザウイルスはサブタイプによって感染性や病原性が異なっているため,これを迅速に決定する手法の開発が重要である.本研究では,基板の表面に多種類の抗体を配置して,これとウイルスが結合することによって生じる屈折率変化を測定し,ウイルスの判別を行う手法を提案した.そして,これを実現する基盤技術の開発を行い,ウイルス検出を行う際の感度や安定性の向上,測定時間を短縮する原理の検証,抗体を配列させるための表面化学修飾プロセスの確立に成功した.まず,インフルエンザウイルスの検出を行う基本システムとして,液晶分子による旋光を利用した偏光操作デバイス,20マイクロメートル平方の領域を走査することが可能なステージ,送排液ポンプとシリコン製マイクロ流路などを用いて,局所領域の屈折率を測定する装置の試作を行った.このシステムでは,円形瞳照明系を用い,表面プラズモンによる光吸収がもたらす反射光空間周波数スペクトル変化を測定し,基板表面の有効屈折率を得る.装置試作後,標準試料(ラテックス微小球)を用いて試作装置の動作検証を行い,表面プラズモンの局在特性が理論計算とほぼ一致していることを確認した.さらに,無毒化したH1N1型のインフルエンザウイルスとモノクロナール抗体を用いて,基板表面の屈折率変化から,ウイルスの検出が可能であることを確認した.また,本研究では抗体の高密度配置を行う際に,脂質二分子膜の微細加工をくり返す計画であるが,その第一段階として,加工状態を観察するシステムの構築を行った.脂質二分子膜加工には,ジアセチレンが炭素鎖に導入されたモノマー脂質分子を用い,これを2光子光重合させる予定であるため,重合後のジアセチレンが発する自家蛍光を観察することとした.また,今後,光重合に2光子吸収法を用いる計画であることを勘案し,蛍光観察に2光子励起法を用いることとした.実際に,近赤外フェムト秒パルスレーザーを光源に用いて蛍光顕微鏡システムを構築し,動作検証の実験を行った.その結果,十分に高い蛍光信号強度が得られ,脂質二分子膜のパターン観察に有用であることを確認することができた.装置の動作速度改善に向けて,0次ベッセル光照明型表面プラズモン顕微鏡の開発を行った.空間位相変調器を用いて0次ベッセル光を生成したのち,これを偏光コンバーターでラジアル偏光に変換し,油浸対物レンズで集光する照明光学系を構築した.これによって,クレッチマン配置基板の金属表面に回折限界スポットを生成することができた.また,基板からの反射光を基板表面と光学的に共役な位置に設置したイメージセンサーで検出する光学系を構築し,基板の特定領域からの反射光強度の測定を行えるようにした.この装置を用い,金属表面に直径1マイクロメートルの透明微小球を分散させて,照明スポットを2次元走査したところ,透明微小球の像を得ることに成功し,かつ近接した微小球は明瞭に空間分解されていた.これにより,空間位相変調器を利用して0次ベッセル光を生成する照明光学系の有効性を確認することができた.次に,集束レーザー光の走査によって脂質二分子膜を微細加工する実験については,年度途中で,フェムト秒パルスレーザーに修理不能な故障が発生したため,継続不能となった.そこで新たに,光保護基を利用して局所的に化学修飾を行う方法への転換を検討した.この方法では,基板表面に,光照射で基板表面から脱離する保護基を結合させておき,抗体を固定したい領域に光照射を行って基板表面を化学的に活性にし,抗体を結合させる.そのステップ・アンド・リピートによって,特定の抗体を所望の位置に固定する.その実現に必要な材料や光学系の検討を行い,システムの構築を行った.次年度において,パターニング特性や再現性の評価を進める.これにより当初目標の実現における障害を回避する見通しが得られた.表面プラズモンを励起するための基板表面に,特定の抗体を局所的に固定する手法を検討した.この手法では,基板表面に,光照射で脱離する保護基を結合させておき,抗体を固定したい領域に光照射を行って基板表面を化学的に活性にし,そこに抗体を結合させる.また,ビオチン化抗体が結合できるようにするため,本研究では,特定の領域をアビジン化させる.実際には,まず,アミン基末端を有するAPTS(3-aminopropyltriethoxysilane)を基板のシリカ表面にシラン結合させ,その表面に光乖離性保護基であるNVOC(4,5-Dimethoxy-2-nitrobenzl chloroformate)を結合させた.ここで,基板表面の一部に紫外光を照射して,NVOCを部分的に乖離させ,基板表面の局所領域においてアミン基を露出させた.これにNHS-PEG4-Biotinとアビジンを結合させ,アミン基末端表面をアビジン末端表面に改変した.このプロセスが期待通りに進んでいることを確認するため,蛍光染色によってアビジン修飾領域を可視化しようと試みたが,非紫外光照射領域と有意な差を計測することができなかった.そこで,基板,および光学系を改良し,表面プラズモンを測定プローブとする屈折率測定法を用いて,各プロセスにおける基板表面の有効屈折率を計測できるようにし,反応過程をモニターした.各プロセスにおける有効屈折率分布を測定し,これを解析した結果,保護基の部分脱離,基板表面のアミン基の分布を確認することができた.

これに加えて,アビジン表面修飾基板でのウイルス検出,表面修飾の繰り返しプロセスの確認の他,流路による微量検体送液過程の安定化,光学系の改変による測定系の安定化,表面修飾化学種の拡大の検討を行い,基板表面に高密度に抗体配置による多種ウイルス検出の基盤技術を検証することができた.インフルエンザウイルスはサブタイプによって感染性や病原性が異なっているため,これを迅速に決定する手法の開発が重要である.本研究では,基板の表面に多種類の抗体を配置して,これとウイルスが結合することによって生じる屈折率変化を測定し,ウイルスの判別を行う手法を提案した.そして,これを実現する基盤技術の開発を行い,ウイルス検出を行う際の感度や安定性の向上,測定時間を短縮する原理の検証,抗体を配列させるための表面化学修飾プロセスの確立に成功した.基板に固定したモノクロナール抗体に対して特異的に結合するインフルエンザウイルスの検出については,測定システムの安定性向上に向けた取り組みによって,実験結果の再現性を高めることができた.測定システムの改良については,新たに導入した動作原理が期待通りに機能することを実験的に検証することができた.また,測定面の特定領域に特定の抗体を固定する手法については,深刻な装置故障のために当初計画の遂行を断念したものの,それに変わる手法を見い出すことができたので,研究の核心部分の進捗は概ね順調と考える.27年度が最終年度であるため、記入しない。光計測工学光学システムについては,引き続き,0次ベッセル光照明系の開発を行う.空間位相変調器と偏光コンバーターを用いてラジアル偏光の0次ベッセル光を生成する光学系を計測システムに組み込み,さらに天検出器を用いて,局所励起表面プラズモン屈折率センサーを構築する.カバーガラス上に成膜した金属薄膜の局所領域を0次ベッセル光で照明したときの強度反射率を天検出器で測定し,表面プラズモン励起効率を求める.これによって,局所的な屈折率変化を検出する.基板表面への抗体配列に関しても,光保護基を利用して局所的に化学修飾を行う手法の開発を継続する.ガラス基板上の特定領域に蛍光マーカーを結合させる実験によって,結合領域の制御を行う際のパターニング特性や再現性などを詳細に調べる.さらに,クレッチマン配置に加工した基板を用い,この反応系がクレッチマン配置基板に適応可能か検証実験を行う.最終的には,この反応系を用いて,インフルエンザウイルスに対するモノクロナール抗体を位置制御しながら配列させ,インフルエンザウイルスと抗体の結合を,クレッチマン配置基板の表面に生じる局所的な屈折率変化から検出する実験を行う.基板に固定したモノクロナール抗体に対して特異的に結合するインフルエンザウイルスを,基板表面の屈折率変化から検出する基本システムの構築を終え,脂質二分子膜を顕微鏡下でパターニングするための機構の導入と,脂質二分子膜のパターン観察を行う機構の導入を行った.脂質二分子膜加工を行う際の照射光強度や照射時間などを決定するには至らなかったが,システム開発は概ね順調に進んでいる.27年度が最終年度であるため、記入しない。初年度において,スパッタリング成膜装置を入札によって導入したが,それによって生じた差異を次年度に繰り越した.27年度が最終年度であるため、記入しない。引き続き,抗体の高密度配置の実現に向けて,脂質二分子膜のレーザープロセッシングに関する実験を推進する.