hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒト初代培養乳癌幹細胞における浸潤・転移能獲得の分子機構解明

ホルモン受容体陽性、HER2陰性のいわゆるluminal type乳癌における癌幹細胞(CSCs)にを中心としたbiologyの解明は急務である。本研究では、乳癌細胞株およびヒト乳癌組織より樹立した乳癌細胞におけるCSCsの機能解析を行い、幹細胞性に影響する要因および薬物療法の影響を検討した。患者検体由来細胞においては、細胞株と異なりheterogeneityが保たれており、治療及び転移再発の過程でER発現の不安定性が認められた。FOXA1はLuminal type乳癌幹細胞のホルモン耐性及び増殖能に関与している可能性が示唆された。また低酸素環境がHIF1を介し、癌幹細胞性の増強に寄与する。近年の乳癌治療は、一定の局所奏功率や予後延長効果をみとめているが、死亡率は依然、上昇傾向にある。有効な治療法の検討は重要であるが、さらに近年固形癌における癌幹細胞(CSCs)の概念が注目されており、これらの有する高い腫瘍形成能及び転移能、治療抵抗性の克服が課題と考えられる。乳癌におけるCSCsのマーカーとしてはこれまでCD44+/CD24-, aldehyde dehydrogenase(ALDH)などが報告されている。本研究では、luminal type乳癌手術検体より初代培養した原発性乳癌細胞におけるCSCsの機能解析を行い、ホルモン治療及び抗癌剤、分子標的薬剤の位置づけを行うとともに、ALDHの治療効果予測因子としての有効性を検討することを目的とした。研究利用に同意された患者の手術検体を使用し、乳癌細胞の初代培養を行った。得られた検体はほぼ全てにおいてCD44+/CD24-の発現パターンを示し、ALDH活性陽性細胞率は症例により差が認められた。初代培養として樹立した2サンプルに対しAldefluorを用いてALDH high groupとALDH low groupに分離した。mammosphere assay及び尾静脈移植モデルでCSC abilityについて検討したところ、いずれもALDH high groupにおいて有意に高い足場非依存性増殖能、自己複製能、転移能を認めた。またALDH high groupとALDH low groupを通常酸素条件と低酸素条件で同時に培養し、Aldefluorで解析を行った結果、通常酸素条件では2つのグループ間でALDH陽性細胞率に差が見られなかったが、低酸素条件下ではALDH high groupで有意にALDH陽性細胞率の上昇が認められた。この結果より、低酸素条件がCSCの維持及び増殖に関与している可能性が示唆された。近年の乳癌治療はsubtype別に細分化され、一定の局所奏功率や予後延長効果をみとめているが、なお女性における癌の中で最も患者数が多く、死亡率も上昇傾向にある。その背景として、有効な再発転移後の治療が確立していないこと、ホルモン受容体陽性乳癌であるluminal Aとluminal Bの判別が困難であり、適切な治療選択が困難なことなどがあげられる。また、近年固形癌における癌幹細胞(CSCs)の概念が注目されており、これらの有する高い腫瘍形成能及び転移能、治療抵抗性により再発転移後の治療が困難となっている可能性が考えられる。本研究では、乳癌手術検体または再発乳癌症例の胸水より初代培養した原発性乳癌細胞におけるCSCsの機能解析を行い、ホルモン治療及び抗癌剤、分子標的薬剤の位置づけを行うことを目的とした。胸水由来の乳癌初代培養細胞に対し、Aldefluorを用いてALDH high groupとALDH low groupに分離した。それぞれのグループに対しmammosphere assay及び尾静脈移植モデルでCSC abilityについて検討したところ、いずれもALDH high groupにおいて有意に高い足場非依存性増殖能、自己複製能、転移能を認めた。この2グループに対して上皮間葉転換(EMT)に関する検討を行った結果、ALDH陽性細胞で上皮間葉転換(EMT)を促進する転写因子Snail及びSlugの発現が高く,低酸素条件下で上昇することが明らかとなった。また,Reporter assayにより,ALDH陽性細胞の性質維持にHIF-1αタンパク質を介したSnail及びSlugが寄与していることが示唆された。本研究では、乳癌手術検体または再発乳癌症例の胸水より樹立した乳癌細胞におけるCSCsの機能解析を行い、Luminalタイプ乳癌における薬物療法の位置づけを行うことを目的とした。H27年度は、本研究で樹立した胸水由来の乳癌初代培養細胞およびLuminalタイプ乳癌細胞株を用いて以下の検討を行った。4-hydroxytamoxifen(4-OHT)の幹細胞性に対する影響の検討:4-OHT添加mammosphere培養を行った。これにより生成されたmammosphereに対しTAM添加/非添加における多能性遺伝子及びER、FOXA1の発現を比較した。4-OHT添加群においてmammosphere形成数が低下したが、残存し形成されたmammosphereに対する遺伝子発現解析では、4-OHT添加群において多能性遺伝子及びFOXA1遺伝子の高発現が認められた。このことから4-OHT耐性mammosphereがFOXA1を高発現することが示唆された。

患者検体由来細胞においては、細胞株と異なりheterogeneityが保たれており、治療及び転移再発の過程でER発現の不安定性が認められた。FOXA1はLuminal type乳癌幹細胞のホルモン耐性及び増殖能に関与している可能性が示唆された。また低酸素環境がHIF1を介し、癌幹細胞性の増強に寄与する。本年度の研究により,胸水由来乳癌初代培養細胞から分離したALDH陽性細胞で上皮間葉転換(EMT)を促進する転写因子Snail及びSlugの発現が高く,低酸素条件下で上昇することが明らかとなった。また,Reporter assayにより,HIF-1αタンパク質がSnail及びSlug遺伝子のプロモーター領域に存在する低酸素応答配列(HRE)に結合し,両遺伝子の発現を活性化させることが示された。以上の研究成果から,ALDH陽性細胞の性質維持にHIF-1αタンパク質を介したSnail及びSlugが寄与していることが示唆された。乳腺腫瘍学1.低酸素条件下におけるCSCsの維持及び増殖の可能性が示唆されていることから,今後は他のサンプルにおいても同様な傾向が見られるのかを検討していく。3.CSCsに対する化学療法・放射線療法抵抗性についての報告は数多くされているが,luminal type乳癌におけるCSCsとホルモン療法及び分子標的薬剤に関する検討は未だ不十分である。今後これらの薬剤の単剤・併用の選択指標も臨床上重要となってくると考えられ,現在使用している初代培養細胞の由来がluminal type乳癌症例由来であることから、luminal type乳癌における薬剤感受性及びALDH・CSCs関連遺伝子の治療予測マーカーとしての意義について今後検討していく。具体的には2グループ間に対してmRNA,タンパク解析で発現に差を認める因子を同定し、これについて当院手術検体より作成する組織マイクロアレイを用いた組織免疫染色による検討を加えていく計画である。本年度までの研究により、胸水由来乳癌初代培養細胞及び原発腫瘍由来乳癌初代培養細胞での低酸素環境における傾向が類似することが明らかとなった。また、当研究室の先行研究である胸水由来初代培養細胞の解析により、HIF-1αタンパク質がALDH陽性細胞で高発現し、血管新生や転移に関わる遺伝子の発現を上昇させることが示されており、原発腫瘍由来乳癌細胞においても同様の傾向が認められるか等、今後の検討課題が既に決定している。ALDH陽性細胞及び陰性細胞に対するmRNA、タンパク解析により、グループ間で発現に差を認める因子を同定し、これについて当院手術検体より作成する組織マイクロアレイを用いた解析を加えて行く計画をしている。また、ヒト組織を用いて同定された因子の発現解析を予定している。現在細胞検体およびヒト組織のマイクロアレイブロックの作成過程途中であり、会計が平成26年度中に終了しなかったため、その予定額(約47万円)が残額として生じている。
がん免疫寛容のメカニズムとその制御

がんに対する末梢性免疫寛容成立の機序とその制御メカニズムを検討した。そのために(1)抗原認識分子を介する末梢性免疫寛容成立機序とその人為的阻害の基礎研究、(2)免疫制御細胞による末梢性免疫寛容性の機序とその制御に関する研究、(3)特異的CTLを用いた養子免疫による末梢性免疫寛容からの回復を目指したがん治療法の研究、の3つの観点から研究を行い、下記の諸点を明らかにした。1) TEL/AMLl融合ペプチドの1アミノ酸置換アナログペプチドは、CD4T細胞の活性化/IFNγ産生を約10倍に増強した。2) CD40L遺伝子導入により、IL-12によるNK/NKT細胞の活性化、B7発現誘導による特異的T細胞活性化を起こし、特異的抗腫瘍免疫を効果的に誘導できた。3) IL-12治療による腫瘍退縮には、peritumoralストローマ血管の接着分子発現増強とそれによるT細胞が腫瘍塊に浸潤が必要であった。4) NKTリガンドα-GalCerは、CD40/CD40L依存的にDCのIL-12産生とNKTのIL-12受容体を発現増強させ免疫増強効果を出す。さらに、IL-12とα-GalCerとの併用は相乗的に働き、IFNγ産生/NK活性化が著しく増強され、癌治療への有用性が示された。5)ヒトNKT細胞のリガンドもα-GalCerである事を証明し、活性化ヒトNKT細胞は広範にヒト腫瘍を障害し臨床応用に道を開いた。6) MAGE-3抗原由来のHLA-A24分子結合性癌拒絶抗原を新しく同定した。しかしながら、頭頸部扁平上皮癌患者においてペプチド特異的CTLの誘導は困難であった。7)特異的CD4T細胞とCD8CTLの協同作用で最も強い腫瘍の拒絶がみられた。それは担癌末期状態で低下するCD8T細胞のCD3zeta分子の表現をCD4T細胞が回復し、CTLを活性化する事を見い出した。1.ヒトおよびマウス腫瘍細胞を可溶化し、免疫沈降法を用いてMHC分子を単離・精製した。さらにMHC分子よりMHC結合ペプチドを酸で抽出し、ゲル濾過によって分画した。各分画中のペプチドをMHC分子に再結合させ、腫瘍特異的キラーT細胞活性が検出されているか否かでがん抗原ペプチドの同定を行った。その結果、マウス白血病がん抗原がプロテインキナーゼcの一つであるc-aktの非翻訳部分であることを同定した。これを人工合成したペプチドを免役することによって、マウス白血病細胞を把握したことから、これが腫瘍抗原ペプチドとして同定された世界で初めての例となった。その他、ヒトおよびマウス由来のMHC結合ペプチドを同定できた。さらにヒトMHC結合ペプチド同定に必須なCTL株を効率よく樹立する方法を確立した。2.がん抗原の決定は、上記方法とは別に遺伝子導入、合成ペプチドによるエピトープマップでも行われウイルス性抗原、がん遺伝子、ガングリオシド、熱たんぱくにがん抗原性が存在することを見い出した。3.坦がん生体は通常反応が抑制されている。したがって、免疫でのがん治療を困難なものにしている。その原因の一つが抑制T細胞によることを、in vivoレベルで証明できた。すなわち、遺伝子レベルでのTILの受容体の解析からTILレパトアは極めて限られており、抗受容体抗体を用いることによって抑制T細胞を除去することによってがん転移の抑制が出来た。1.MHC結合ペプチドモチーフ:イ.クラスIMHC(HLA-B3501など)結合ペプチドを分離し、シークエンス解析から16種類のペプチドのモチーフを明らかにした。その結果、これまで知られていなかったペプチド部分もMHCとの結合に重要であることが明らかとなった。さらに、これらをもとに、C型肝炎ウイルスのCTLエピトープが同定できた。ロ.MHC結合がん抗原ペプチドを同定するためには、CTLクローンの確立が必要であるが、子宮癌、メラノーマ(タイロシネース)特異的なCTLクローンの確立に成功した。それを用いてがん抗原ペプチド画分を特定することに成功した。ハ.一方、hsp70はがん抗原ペプチドをユビキチン・プロテオゾームとTAP-ER間の輸送を司る分子であることが証明された。2.がん抗原とCTLエピトープ:ウイルス誘発白血球抗原のCTLエピトープを合成ペプチドを用いて同定した。驚くべきことにそれはFVgag前駆体の9個のリーダー配列のものががん抗原として機能していることを証明した点で極めて特異である。昨年での成果でもこれと別の系で同様のことが証明されているのでこの知見は極めて重要な知見と思われる。3.腫瘍内浸潤Tリンパ球(TIL):原発巣と転移巣のTILのレパートリーは全く異なり、決してオーバーラップすることは無い。しかも、2-3のT細胞クローンのみが増殖していることが判明し、特異な免疫反応状態にあることを示した。一方、TIL(CTL)の腫瘍内へのtrafficには、IL-12が重要な働きをする事。IL-12によってTIL(CTL)のγ-IFN産生が亢進し、腫瘍増殖抑制を導くことを明らかにした。がんに対する末梢性免疫寛容成立の機序とその制御メカニズムを検討し、以下の諸点を明らかにした。1.P53ペプチドのT細胞エピトープを同定でき、それらを認識するCD4T細胞クローンを樹立した。

2.TL拘束性をもつCTLクローンを樹立し、TCRVBusageを検討。限られたVB鎖の使用が特徴的であった。3.FasL遺伝子導入により好中球を主とする炎症機序により腫瘍拒絶がおこり、腫瘍免疫が誘導されることを確認した。CD86導入によりCTLの誘導が可能となった。4.B7とIL-12遺伝子導入により寛容阻害に導き、強い抗腫瘍活性が得られた。5.B細胞によってがん免疫低下がおこることを証明。それはCD40、CD40L相互作用阻害により、IL12、γ-IFN産生抑制による。6.NKT細胞が肝へのがん転移を抑制する中心的な細胞であることを証明した。7.ヒトMAGE-3のMHCペプチドによりCTLを誘導することに成功した。がんに対する末梢性免疫寛容成立の機序とその制御メカニズムを検討した。そのために、(1)抗原認識分子を介する末梢性免疫寛容成立機序をその人為的阻害の基礎研究、(2)免疫制御細胞による末梢性免疫寛容性の機序とその制御に関する研究、(3)特異的CTLを用いた養子免疫による末梢性免疫寛容からの回復を目指したがん治療法の開発を行った。その結果、1.がん化に関与するがん遺伝子産物、がん抑制遺伝子産物のMHC結合ペプチドおよびそのアナログペプチドを同定した。2.CD40L遺伝子導入によるがん拒絶の促進IL-12サイトカインによる腫瘍内血管接着分子の発現増強など、補助受容体サイトカイン受容体を介する腫瘍退宿経路が明らかとなった。3.T細胞による腫瘍拒絶においてTh1は細胞免疫型Th2は炎症性壊死反応によることを明らかにした。4.NKT細胞は腫瘍拒絶の強力な細胞であり、IL-12の直接の標的細胞はNKT細胞であった。5.上顎癌に対する養子免疫療法によって約60%(14/24例)が完全消失し、全例(24例)で効果を認め、極めて効果的であることを実証。一方マウスモデルではCD8,CD4T細胞がともに必要であることを見いだした。そのために(1)抗原認識分子を介する末梢性免疫寛容成立機序とその人為的阻害の基礎研究、(2)免疫制御細胞による末梢性免疫寛容性の機序とその制御に関する研究、(3)特異的CTLを用いた養子免疫による末梢性免疫寛容からの回復を目指したがん治療法の研究、の3つの観点から研究を行い、下記の諸点を明らかにした。1) TEL/AMLl融合ペプチドの1アミノ酸置換アナログペプチドは、CD4T細胞の活性化/IFNγ産生を約10倍に増強した。2) CD40L遺伝子導入により、IL-12によるNK/NKT細胞の活性化、B7発現誘導による特異的T細胞活性化を起こし、特異的抗腫瘍免疫を効果的に誘導できた。3) IL-12治療による腫瘍退縮には、peritumoralストローマ血管の接着分子発現増強とそれによるT細胞が腫瘍塊に浸潤が必要であった。4) NKTリガンドα-GalCerは、CD40/CD40L依存的にDCのIL-12産生とNKTのIL-12受容体を発現増強させ免疫増強効果を出す。
大規模な共起関係の類似性に基づくオノマトペの体系化に関する研究

本年度は、前年度に得られた、共起関係ペアを特徴観点とする特徴ビット・ベクトル間の類似性計算による対象オノマトペの同値類への分割結果を利用し、清音と濁音(半濁音を含む)間との対応関係を分析した。たとえば、「トントン」と「ドンドン」の関係は清音と濁音の違いだけであるが、この二つのオノマトペの基底概念(ものを叩く)は共通と考えることができ、強弱関係の差を提示していることが分かる。一方、同様に「ジロジロ」の基底概念は(ものを見る、観察する)であるが、その清音に対する「シロシロ」はオノマトペとは認定し難いものである。このように、必ずしも清音と濁音相互間で対応するオノマトペが存在するとは限らないといえる。なお、「クンクン」と「グングン」の関係ペアにみられる共通の基底概念は希薄で、別の概念をあらわしている関係ペアがあることが分かった。他にも「フリフリ」が様態を示すのに対して、「ブリブリ」は感情(負の)を示しているように、擬音と擬態の対比があるペアは興味のある結果である。これらの成果は外国人や聴覚に障害を持つ人々が日本語のオノマトペを学習する際に有益な知見を提示することができるデータベースとして機能し、日本語学習支援システムなどに有効利用できると考える。本年度は、この関係を検索・表示するシステムを試作した。検索システムは、オノマトペを含む例文コーパスをデータベースとし、オノマトペを入力すると、対応する例文コーパスを提示する。この例文の提示の特徴はオノマトペの意味を言葉で記述することの難しさを、複数の例文を提示することで、意味(概念)の差を理解させる、単語の見出しに対する、単語の概念見出しと捉えることができる。また、清音(フラフラ)の入力に対して、対応する濁音(ブラブラ)の例文も参照できる構造とすることで、概念の差を明示可能な構造とした。医療現場で直面している問題点として,問診等で多用される身体の痛みを訴える際に,健聴者間で自然に共有・獲得されている言語音をシンボル媒体とするオノマトペの概念が利用できない(機能しない)という指摘がなされている。そのため本研究では,従来の研究成果を発展させ,文要素との共起関係の類似性に基づくオノマトペの体系化と概念獲得過程に果たす役割を明らかにするため,オノマトペ間の類似関係を他の文要素との共起関係を特徴観点とするn次元の特徴ベクトル間の類似関係と捉え,ベクトル間の類似度を計算し,類似度のしきい値を段階的に変更することで階層的なクラスタリングを行ない,意味・用法を考慮したオノマトペの体系化を行う.今年度は、日英対訳辞書の例文から抽出したオノマトペと共起する動詞と名詞の自動抽出プログラムを作成し、共起関係データベースを整備した。この共起関係抽出プログラムは、研究代表者が提案した手話単語間の動作の類似性を手指動作記述文間の類似性と捉え,文間の類似度を計算し手話単語を分類する方法をオノマトペ間の共起関係に拡張したものである。また、(コロコロ,ゴロゴロ)にみられる形態の類似性と意味の類似性について、得られた共起関係を基に検討を行なった。次年度は、この得られたデータベースを基に体系化、すなわち、分類生成プログラムを作成し、小規模な実験を行ない、問題点を洗い出す。また、データベースの大規模化を進める。
メソポーラスシリカに固定化された光合成アンテナモデルの構築

光合成アンテナモデルを設計・作製するため、メソポーラスシリカFSMの細孔内にクロロフィルを導入した。クロロフィルは非常に変性しやすい色素であるが、FSM表面をジオールで修飾することにより、色素の変性を抑制できることを明らかにした。つぎに、細孔内に二種類の色素(ドナーおよびアクセプター)を導入し、色素間のエネルギー移動を蛍光測定により観察した。少量のクロロフィルを細孔内に導入した場合にもエネルギー移動が見られたことから、色素が細孔内で適度に濃縮されていることが分かった。このエネルギー移動効率を見積もったところ、ドナー/アクセプター=1/10の場合に約75%であった。しかし、液相吸着による色素の導入では、細孔内における色素の配向や分散状態を制御することは難しい。そこで、細孔の中心部に色素を配置させるために、側鎖にトリエトキシシリル基を有するクロロフィル誘導体を新たに合成した。二種類のクロロフィル誘導体をFSMにグラフトし、エネルギー移動挙動を観察したところ、その効率はドナー/アクセプター=1/2の場合に80%以上にもなることが分かった。このことは、色素が細孔の中心部に配置されることによりエネルギー移動が起こりやすくなったことを示唆している。さらに、クロロフィルを界面活性剤中に包括させたメソ構造体薄膜を用いて同様の実験をおこなった場合にも、粉末状のメソポーラスシリカ中と同様にエネルギー移動が起こることも分かった。このようなエネルギー移動移動挙動はシリカ層厚の異なる薄膜を作製した場合にも認められたことから、メソ構造体薄膜がエネルギー伝達場として適していることが分かった。
大韓民国の生産性の向上と環境の保全

1.バイオテクノロジーについては、足立は李孝淵講師と協力して、ソバ属の種分化機構を解明する過程で葉緑体ゲノム中に見出された特異的領域を詳細に検討するために、ソバ属の葉緑体DNAに特異的領域をクローン化し、この領域の塩基配列を決定して他の植物種と比較して、相同性の低い部域が存在すること及び逆位と配列延長を観察した。また、ソバのタンパク質の遺伝子的特性の基礎データを得るために、SDS-PAGE電気泳動法を用いてバンドパターンの出現消長から遺伝解析を行って、メジャーバンドの構成が多数のポリペプチドからなることを明らかにした。井野は鄭在成助教授と協力して、サルモネラ菌の遺伝子融合変異株(3株)から、PCR法により融合遺伝子のDNAをクローニングして、それぞれの塩基配列を決定し、これらの塩基配列から遺伝子融合の機構を解明した。また、ヤグルマギクの花弁及びレタスの葉を材料として、植物色素に有機酸を結合する酵素を解析して、これらの酵素がCoAを介してアントシアニンに有機酸を結合し、その遺伝子が色素合成とは無関係に発現されることを明らかにした。2.新材料については、中西は金柄日副教授と協力して、機械部品の計量小型化を目的としたアルミニウム基合金複合材料と省資源・機械部品の生産性の向上を目的としたセラミック-セラミック複合材料を試作して性能評価を行った。その結果、アルミニウム基合金複合材料は高強度材としての適性が確認できて機械構造部品用新材料として、セラミック-セラミック複合材料は耐摩耗材としての適性が確認できて施削工具用新材料として、いずれも極めて有望であることを明らかにした。木島と町田は高重淑助教授と協力して、層状銅酸化物の層間に大量NO分子が高速に吸蔵される新規なインターカレーション反応を見出し、その反応が層間に位置する強塩基性BaイオンとNOとの強塩基相互作用を駆動力として進行し、層間亜硝酸イオン種を形成することを明らかにするとともに、インターカレーションに伴う層状銅酸化物の結晶構造変化を追跡して、NOの昇温脱離特性を調べて、層間NOの一部が窒素として解離的に放出されていることを解明した。3.酸性雨については、中尾が金俊選助教授と協力して、日韓両国での酸性雨の森林への影響を検討し、日本では大都市からの気流が集束する山地などで、韓国では重化学工業地帯の周辺で大気汚染との複合害が発生していること、および樹木年輪の成長解析および化学成分分析の結果では成長減退が見られるものと見られないものとがあり地域、樹種による差があることなどを明らかにした。4.食品の改善については、大橋は裴仁烋教授と協力して、韓国および日本においてチーズ製造を行う場合の改善策を検討するために、クリームチーズを製造して弾性率と粘着率の物性を測定し、走査型電子顕微鏡を用いて微細構造を観察して、クリームチーズ物性の著しい変化はチーズ製造中に製品の各所に大きい脂肪塊が形成される顕著な構造変化によることを走査型電子顕微鏡による観察から明らかにした。位田は梁承烈教授と協力して、日韓両国において野菜の生産・消費・流通の実態調査を行い、果菜施設での土耕ならびに養液耕栽培の問題点を抽出して、作付時期、施肥設計、温度管理、水分管理、被覆資材等の観点から対策技術を開発し栽培実証試験を行って、培養液自動調整プログラムの利用や光合成機能促進材の散布などにより高品質の果菜生産が可能であることを確認した。5.リモートセンシングについては、裴英換助教授と協力して、杉尾・出口は地球観測衛生情報のLANDSAT-MSSデータとMOS-MESSRデータおよびSPOT-HRVデータを利用して、地表からの降雨浸透を妨げる要素の不浸透面積率を地被分類から推定する手法の開発を試みて航空写真から求めた不浸透面積率と比較し、地下水環境の収集手法として衛星リモートセンシングデータが有効であることを確認した。國武は地球観測衛生LANDSATのセマティックマッパーのバンド6のデータから土壌地表温度の推定を試み、24個の人工衛生を利用したグローバルポジショニングシステムで測量した位置で土壌地表温度を実測して、推定温度と実測温度を比較し、推定の妥当性とその誤差を明らかにした。

その結果、アルミニウム基合金複合材料は高強度材としての適性が確認できて機械構造部品用新材料として、セラミック-セラミック複合材料は耐摩耗材としての適性が確認できて施削工具用新材料として、いずれも極めて有望であることを明らかにした。木島と町田は高重淑助教授と協力して、層状銅酸化物の層間に大量NO分子が高速に吸蔵される新規なインターカレーション反応を見出し、その反応が層間に位置する強塩基性BaイオンとNOとの強塩基相互作用を駆動力として進行し、層間亜硝酸イオン種を形成することを明らかにするとともに、インターカレーションに伴う層状銅酸化物の結晶構造変化を追跡して、NOの昇温脱離特性を調べて、層間NOの一部が窒素として解離的に放出されていることを解明した。3.酸性雨については、中尾が金俊選助教授と協力して、日韓両国での酸性雨の森林への影響を検討し、日本では大都市からの気流が集束する山地などで、韓国では重化学工業地帯の周辺で大気汚染との複合害が発生していること、および樹木年輪の成長解析および化学成分分析の結果では成長減退が見られるものと見られないものとがあり地域、樹種による差があることなどを明らかにした。4.食品の改善については、大橋は裴仁烋教授と協力して、韓国および日本においてチーズ製造を行う場合の改善策を検討するために、クリームチーズを製造して弾性率と粘着率の物性を測定し、走査型電子顕微鏡を用いて微細構造を観察して、クリームチーズ物性の著しい変化はチーズ製造中に製品の各所に大きい脂肪塊が形成される顕著な構造変化によることを走査型電子顕微鏡による観察から明らかにした。位田は梁承烈教授と協力して、日韓両国において野菜の生産・消費・流通の実態調査を行い、果菜施設での土耕ならびに養液耕栽培の問題点を抽出して、作付時期、施肥設計、温度管理、水分管理、被覆資材等の観点から対策技術を開発し栽培実証試験を行って、培養液自動調整プログラムの利用や光合成機能促進材の散布などにより高品質の果菜生産が可能であることを確認した。5.リモートセンシングについては、裴英換助教授と協力して、杉尾・出口は地球観測衛生情報のLANDSAT-MSSデータとMOS-MESSRデータおよびSPOT-HRVデータを利用して、地表からの降雨浸透を妨げる要素の不浸透面積率を地被分類から推定する手法の開発を試みて航空写真から求めた不浸透面積率と比較し、地下水環境の収集手法として衛星リモートセンシングデータが有効であることを確認した。國武は地球観測衛生LANDSATのセマティックマッパーのバンド6のデータから土壌地表温度の推定を試み、24個の人工衛生を利用したグローバルポジショニングシステムで測量した位置で土壌地表温度を実測して、推定温度と実測温度を比較し、推定の妥当性とその誤差を明らかにした。杉尾と國武は、斐英換助教授と協力して、人工衛星によるリモートセンシング技術の応用について検討し、CPSによる調査位置の測位の精度、衛星情報による農地土壌特性との関連づけの可能性について、土地被覆分類の観点から解析した。大橋は、斐仁烋教授から推薦された学部学生を研究室に受け入れて、フレッシュチーズの製造を指導し、その品質の一環としての成分組成と物性を走査型電子顕微鏡により測定して、微細構造を解析した。井野は、サルモネラ菌において、遺伝子融合した変異株の一つからDNAを抽出し、関連部分の塩基配列を決定して、ヌクレオチドが欠失して両遺伝子が融合していることを明らかにし、鄭在成助教授と協力して遺伝子融合の機構を検討した。
超低栄養性細菌による革新的バイオ燃料生産プロセスの構築を目指した基盤的研究

1.低栄養性に関するRhodococcus属細菌の比較ゲノム解析Rhocococcus erythropolis N9T-4株は無機塩固体培地(BM培地)で良好な生育を示す超低栄養性細菌である.今回,N9T-4株以外の8種のRhodococcus属細菌のBM培地における生育を調べ,比較ゲノム解析によりN9T-4株の低栄養性を考察することを試みた.試験した8株のうち,3株(R. erythropolis C株,R. erythropolis PR4株はBM培地上で比較的良好な生育を示したが,その他の株の生育は極めて悪いものであった.N9T-4株の低栄養生育に必須なaldA遺伝子とその上流領域を比較したところ,興味深いことに低栄養生育を示した株のそれぞれの領域はN9T-4株のものと96%以上の相同性を示したが,その他の株のものとは上流領域で68%程度,aldA遺伝子で88%の相同性しか示さなかった.N9T-4株のaldAとその上流領域をRhodococcus用ベクターに導入し,低栄養生育能の低いR. jostii RHA1株を形質転換したところ,N9T-4株と同レベルの低栄養性を示した.このことはaldA遺伝子とその上流領域(調節領域)が低栄養生育に重要であることを示すと同時に,aldA遺伝子によって他の株に低栄養性付与できるという重要な知見である.2.N9T-4株を微生物バイオマスとしたバイオエタノール生産の試みN9T-4株の細胞あるいはその抽出物を基質に,酵母によってアルコールを発酵させることを目的として,本年度はN9T-4株の液体培地での効率的な培養法を確立し,大量のバイオマスを得ることを目的とした.スポンジを支持体とした半固体培養系を構築し,寒天を支持体とした固体培地に比べ,約3倍の菌体を得ることに成功した.1.低栄養性に関するRhodococcus属細菌の比較ゲノム解析aldA遺伝子が低栄養生育に重要であることはこれまでに明らかとなっていたが,今回の比較ゲノム解析によって再確認できたが,aldA遺伝子とその上流領域を他の株に導入して低栄養性を付与できたことは特筆すべき成果である.比較ゲノム解析については,計画以上の成果を得ることができたと考えている.2.N9T-4株を微生物バイオマスとしたバイオエタノール生産の試みN9T-4株は固体培地で良好に生育するが,液体培養の効率が悪いことが問題となっていた.今回,スポンジを支持体とする培養系を構築することにより,ある程度の生育の向上が見られた.1.低栄養性に関するRhodococcus属細菌の比較ゲノム解析aldAとその上流領域どちらが低栄養生育に重要かを検討する必要があり,現在検討中である.上流領域とルシフェラーゼ遺伝子を連結させたレポータ系を構築し,上流領域の解析も行いたいと考えている.2.N9T-4株を微生物バイオマスとしたバイオエタノール生産の試みもう少し培養条件を検討し,さらなる培養の効率化を目指し,来年度菌体を用いたバイオ燃料生産系を構築する.1.低栄養性に関するRhodococcus属細菌の比較ゲノム解析Rhocococcus erythropolis N9T-4株は無機塩固体培地(BM培地)で良好な生育を示す超低栄養性細菌である.今回,N9T-4株以外の8種のRhodococcus属細菌のBM培地における生育を調べ,比較ゲノム解析によりN9T-4株の低栄養性を考察することを試みた.試験した8株のうち,3株(R. erythropolis C株,R. erythropolis PR4株はBM培地上で比較的良好な生育を示したが,その他の株の生育は極めて悪いものであった.N9T-4株の低栄養生育に必須なaldA遺伝子とその上流領域を比較したところ,興味深いことに低栄養生育を示した株のそれぞれの領域はN9T-4株のものと96%以上の相同性を示したが,その他の株のものとは上流領域で68%程度,aldA遺伝子で88%の相同性しか示さなかった.N9T-4株のaldAとその上流領域をRhodococcus用ベクターに導入し,低栄養生育能の低いR. jostii RHA1株を形質転換したところ,N9T-4株と同レベルの低栄養性を示した.このことはaldA遺伝子とその上流領域(調節領域)が低栄養生育に重要であることを示すと同時に,aldA遺伝子によって他の株に低栄養性付与できるという重要な知見である.2.N9T-4株を微生物バイオマスとしたバイオエタノール生産の試みN9T-4株の細胞あるいはその抽出物を基質に,酵母によってアルコールを発酵させることを目的として,本年度はN9T-4株の液体培地での効率的な培養法を確立し,大量のバイオマスを得ることを目的とした.スポンジを支持体とした半固体培養系を構築し,寒天を支持体とした固体培地に比べ,約3倍の菌体を得ることに成功した.1.低栄養性に関するRhodococcus属細菌の比較ゲノム解析aldA遺伝子が低栄養生育に重要であることはこれまでに明らかとなっていたが,今回の比較ゲノム解析によって再確認できたが,aldA遺伝子とその上流領域を他の株に導入して低栄養性を付与できたことは特筆すべき成果である.比較ゲノム解析については,計画以上の成果を得ることができたと考えている.2.N9T-4株を微生物バイオマスとしたバイオエタノール生産の試みN9T-4株は固体培地で良好に生育するが,液体培養の効率が悪いことが問題となっていた.

今回,スポンジを支持体とする培養系を構築することにより,ある程度の生育の向上が見られた.1.低栄養性に関するRhodococcus属細菌の比較ゲノム解析aldAとその上流領域どちらが低栄養生育に重要かを検討する必要があり,現在検討中である.上流領域とルシフェラーゼ遺伝子を連結させたレポータ系を構築し,上流領域の解析も行いたいと考えている.2.N9T-4株を微生物バイオマスとしたバイオエタノール生産の試みもう少し培養条件を検討し,さらなる培養の効率化を目指し,来年度菌体を用いたバイオ燃料生産系を構築する.
肺がん化学療法における交流磁場併用療法の開発

抗がん剤を用いたがん化学療法における副作用や薬剤耐性化細胞出現の低減を目指し、抗がん剤と交流磁場曝露の併用による殺細胞効果増強の可能性をヒト肺がん由来培養細胞を用いて検討した。肺がん化学療法で使用される抗がん剤シスプラチンと極低周波交流磁場曝露の併用により、化学療法で投与されるシスプラチン血中濃度範囲において殺細胞効果の増強が観察された。この結果より、交流磁場曝露の併用による抗がん剤殺細胞効果の調節を用いた低侵襲を目的とした新規医療技術開発の可能性が示された。本年度の目標は、培養細胞を用いた実験系の確立としている。本年度は培養細胞用磁場曝露装置を用いた生細胞数測定・アポトーシス試験の実験系の確認および次年度実施予定試験の準備にあたる遺伝子クローニングを行なった。1.ヒト正常気管支上皮細胞(BEAS-2B)、ヒト肺腺がん由来細胞(A549)およびヒトTリンパ細胞(Jurkat)を用いた、交流磁場曝露が培養細胞に与える影響および磁場曝露併用によるシスプラチン薬理作用増強効果の測定呼吸器系上皮細胞とTリンパ細胞の3細胞株を用いて、商用交流周波数(60Hz)磁束密度最大50mTの交流磁場を印加したときの細胞障害性を生細胞数測定(MTT法)およびアポトーシス試験(アネキシンV-ヨウ化プロピジウム法)にて解析した。2.シスプラチン耐性を安定的に示す培養細胞株の樹立これまでの大腸菌を用いた検討では交流磁場曝露併用によりシスプラチン殺細胞効果が増強した。そのメカニズムとして細胞膜透過性の亢進を考えている。シスプラチン耐性のメカニズムには薬剤の細胞内取り込みおよび排出を担うトランスポーター異常などが知られており、本研究期間内にはこれら遺伝子発現を改変した薬剤耐性培養細胞の樹立を目指している。本年度はトランスポーターを含む4遺伝子(全てヒト遺伝子)をクローニングした。本年度の目標は、1.呼吸器系上皮細胞(BEAS-2B、A549)とTリンパ球(Jurkat)の3培養細胞株を用いた交流磁場曝露併用による薬理作用増強効果の測定、2.シスプラチン耐性培養細胞株の樹立、3.シスプラチン耐性培養細胞を用いた磁場曝露併用による薬理作用増強効果の測定、の3点であった。1.ヒト肺がん由来上皮細胞(A549)を用いて交流磁場曝露併用による薬理作用増強効果を、コロニーフォーメーションアッセイ法にて測定した。A549細胞を10% FBS・DMEM培地で培養し、シスプラチン(1.5-4.5μg/ml)および交流磁場(60Hz, 50mT)で24時間刺激した。磁場曝露併用群はシスプラチン刺激のみに比べ、およそ1.1倍のシスプラチン薬理作用の増強を認めた。この結果を、第37回日本分子生物学会年会(2014年11月・神奈川県横浜市)および第55回日本呼吸器学会学術講演会(2015年4月・東京都千代田区)で報告した。肺がん由来細胞株に加え、正常上皮細胞(BEAS-2B)およびTリンパ球(Jurkat)についても同様に解析を進めている。また正常マウス肺および脾臓より分離したマクロファージ・リンパ球に交流磁場を曝露したときの生体反応を解析している。本年度は、2.シスプラチン耐性培養細胞株の樹立、3.耐性株を用いた交流磁場曝露併用による薬理作用の増強効果の測定、について検討を予定していたが、上述のA549細胞による薬理作用増強条件の探索および交流磁場曝露が免疫細胞に与える影響の解析がより重要であると考え優先させたため、実施していない。1.A549細胞における薬理作用増強メカニズムの解析蛍光色素ヨウ化プロピジウム(PI)は健常細胞では細胞膜を通過しないが、細胞膜に傷害を受けるか細胞膜透過性が増すことで容易に通過する。PIはDNAと結合することで蛍光強度が増し検出が可能になる。これを用いて交流磁場曝露により培養細胞に与える影響をフローサイトメトリーを用いて解析した。交流磁場(60 Hz, 100 mT)24時間曝露後のA549細胞は、シスプラチンを加えない磁場単独曝露でPI陽性細胞が僅かに増加した。この結果は磁場曝露によりPIの細胞内流入量が増加したことを示している。2.薬理作用増強効果の増大を示す交流磁場曝露条件の探索これまでは交流磁場の周波数条件を60Hz、磁束密度を50mTとして解析していた。本年度は周波数を60Hzに固定し、磁束密度を100mTに変更して比較解析した。シスプラチンのヒト由来肺がん細胞(A549)に対する殺細胞効果を、ヨウ化プロピジウムにて染色しフローサイトメトリー法により解析したところ、シスプラチン濃度2μg/ml投与群にて60Hz, 100mTの交流磁場曝露により平均4.16μg/ml (標準偏差1.41, n=7)相当の殺細胞効果を示した。

本研究の全期間を通じた目標は、ヒト由来培養細胞株において、交流磁場曝露併用によるシスプラチン薬理作用の増強効果を確認することである。この点では、A549細胞にて殺細胞効果の有意な増強が確認されたため、概ね達成されたと考える。近年、気道上皮の炎症にリンパ球などの免疫細胞が分泌するサイトカインが関与する報告が増えている。また免疫細胞が交流磁場刺激を受けることで炎症性サイトカインを分泌する報告もあることから、実施中の交流磁場刺激条件における各種免疫細胞の生体反応を確認が必要がある。正常マウス肺および脾臓より分離した初代培養細胞またはヒト由来リンパ球培養細胞株(Jurkat)を用いて、これについて解析を始めている。これまでのところ、シスプラチンなど抗がん剤を投与せず交流磁場のみの刺激では、MTTアッセイによる細胞増殖能、Annexin-V法によるアポトーシス誘導については、非曝露群と比べ差はみられない。また細胞表面マーカーを用いたリンパ球の細胞機能の変化を解析したが、これも交流磁場刺激のみでは変化はみられない。分子生物学1.薬理作用増強効果の増大を示す交流磁場曝露条件の探索本年度は1.1倍の作用増強効果を認める交流磁場曝露条件を決定した。しかしながら抗がん剤の投薬量を減らすことで全身に起こる副作用を低減させることを目的とした医療技術として利用するには効果が小さい。H27年度はより大きな作用増強効果を示す曝露条件の探索を目指す。2.A549細胞における薬理作用増強メカニズムの解析交流磁場曝露によるシスプラチン殺細胞作用の増強に関わるメカニズムを解析する。MTTアッセイ法による細胞増殖能、Annexin-V法によるアポトーシスの検出、γH2AX法によるDNA損傷の検出などを計画する。3.マクロファージ・リンパ球など免疫細胞における交流磁場刺激による生体反応の確認正常および自然免疫受容体を欠損したマウスより採集した免疫細胞を用いて、シスプラチン、交流磁場刺激による生体反応を解析する。今年度実施の各種細胞死実験に加え、これら刺激によるサイトカイン等の分泌の有無をELISA法やフローサイトメトリー法にて解析する。1.培養細胞を用いた実験系の確立呼吸器系上皮細胞(BEAS-2B, A549)とTリンパ細胞(Jurkat)の3細胞を対象にした磁場曝露影響を測定する実験系を確立した。生細胞数測定には、MTTおよびヨウ化プロピジウム(PI)を用いた実験系を採用した。アポトーシス解析はアネキシンV-FITCにて初期アポトーシスを検出する実験系を採用した。交流磁場(60Hz, 50mT)磁場曝露における上記3細胞に対する細胞障害性の有無および磁場曝露併用がシスプラチン薬理作用に与える影響についての予備検討を行なった。実験系の確立において、初年度の目標は概ね達成したと考える。2.シスプラチン耐性を安定的に示す培養細胞株の樹立本年度は薬剤耐性に関与する4遺伝子をクローニングした。薬剤耐性遺伝子のクローニングにおいて、初年度の目標は概ね達成したと考える。1.呼吸器系上皮細胞(BEAS-2B, A549)とTリンパ細胞(Jurkat)の3細胞を用いた磁場曝露併用による薬理作用増強効果の測定今年度実施の予備検討結果をもとにシスプラチンの薬理作用増強効果をより強く示す磁場曝露条件を決定し結果を得る。2.シスプラチン耐性培養細胞株の樹立
MRI情報を活用した頭蓋内血流と髄液循環動態の流体力学的解析

背景および目的:脳脊髄液(CSF)運動生理の理解は神経機能維持に関する生理機能の理解において非常に重要であり、水頭症に代表されるようなCSF運動の異常によって起こる病態の理解にも欠かす事のできないものである。多くの研究でCSFの動態解明の手法が検討されてきた。本研究では健常ボランティア群および正常圧水頭症群のCSF運動を4D-PC法MRIを用いて定量化し、解析を行った。結論:4D-PC法MRIを利用した頭蓋内CSF運動の定量化解析を行い、脳幹前面部の速度および圧力勾配が他の部位に比較し有意に高値であった。よって頭蓋内CSF運動の中心は脳幹前面部であることが示唆される。MRIを用い、同意を得た健常ボランティアの髄液運動を観察した。その結果脳室内では、第三脳室の髄液運動が最も強く、第四脳室と側脳室が続いた。くも膜下腔では、cisterna magnaから脳幹前面にかけての髄液運動が強く、鞍上部から外側上方に向うにつれて、その運動は急激に減弱した。特に円蓋部の髄液運動は乏しく、その運動は中大脳動脈末梢部の細い血管周囲に限られた。このように同じ組成の液体が運動する領域で、その挙動が異なることを定量化したのは、我々の大きな研究成果であった。脳幹前面のくも膜下腔と鞍上部の間にはリリクエスト膜が存在し、これが強い髄液運動伝搬の障壁になっていることが推測された。頭蓋中心部から円蓋部にかけて髄液運動が減衰する理由は、今後精査が必要である。引き続き年齢別の髄液運動に着目し、20歳から81歳までの健常ボランティアで髄液運動の評価を行った。中脳水道の圧力勾配で検討すると、加齢に伴って圧力勾配は増加する傾向にあったが、統計学的有意差は見いだせなかった。そこで、正常圧水頭症患者と年齢をマッチさせた健常ボランティアの間で検討を行ったところ、正常圧水頭症患者群では有意に中脳水道での圧力勾配が増加していることが判明した。この結果は本法を用いることにより、正常圧水頭症患者と健常者の区分が可能なことを示し、重要な研究成果と考えられた。今後の課題として、正常圧水頭症群とアルツハイマー型痴ほう症群での検討を次年度行うこととした。健常ボランティア60名を対象として、MRI 4D Phase contrast法用いて髄液運動の情報を収集し、これを速度、回転、圧力勾配の要素に展開して検討した。その結果、基本的な髄液運動の物理的変量である速度の変化と回転および圧力勾配の変化は相関しており、これを解剖学的な構造に投影して表示することを可能とした。また各々の定量値を求め、髄液運動は第三脳室と脳幹部前方のくも膜下腔で激しく運動し、一方頭蓋円蓋部と側脳室の後方では弱く運動することが確認された。さらに比較的定常流を示し、解剖学的にその形態が大きく変化しない中脳水道で、年齢別の比較を行った。20歳から39歳まで、40歳から59歳まで、60歳以上の年齢群に分類し、3群間で圧力勾配の比較を行ったところ、中脳水道の圧力勾配は年齢を追うごとに増加したが、統計学的には有意差を見出せない緩やかな増加であることが判明した。そこで特発性正常圧水頭症と健常者60歳以上で、中脳水道における圧力勾配の比較を行った。その結果中脳水道における圧力勾配は、特発性正常圧水頭症群は有意差を持って高齢者健常者群に対し増加していることが確認された。この結果は、加齢による脳組織のcompliance低下が原因と推察されるが、さらなる検討が必要であると考えられた。今回我々が用いた解析方法は、頭蓋内における髄液運動を侵襲を加えることなく観測可能で、これを解剖学的位置情報に投影することも可能である。さらに、速度、回転、圧力勾配などの物理的変量を、定量値として得ることも可能で、その一例として年齢毎における変化や、特発性正常圧水頭症患者と高齢健常者の比較検討など具体例を示し、研究手法の有用性を示した。次年度は、さらに症例を積み上げ髄液の動態に関する解明を進める方針である。MRI 4D Phase contrast法を用いた髄液運動の解析により、髄液運動の可視化と定量化に成功した。この研究成果は、髄液の生理学を理解するために侵襲的でない方法により得られた結果であり、従来から考えられてきた概念を整理するために有効な手段である。さらに加齢に伴う脳組織と髄液運動の変化や、健常者と特発性水頭症患者の分類など、臨床的に重要な病態を解明する手段として用いることが可能である。MRI温度計測の情報を活用しレーザー温熱治療のモニタリングとその制御ができるか研究を行った。その結果、ファントムを用いた実験で対象物の温度を非侵襲的に±0.5°Cの制度で計測できることが判明した。また温度情報を素早く可視化するため、コンソール上にカラー表示できるシステムを開発した。MRIより得られた温度情報を基に、半導体レーザー発振システムへのフィードバックシステムを構築した。レーザーファイバー先端部から射出されるレーザー光は高温のため、組織の炭化を誘発することが問題であることが判明し、その対策として斜光システムや多焦点レーザーファイバーシステムの導入が有効であることが判明した。

そのため、多チャンネルのレーザーファイバーを束ねたシステムを考案し、各々のレーザーファイバーに接続されたレーザー発振装置を独立に制御するシステムが有用であることを着想しそのための基礎実験を行った。腫瘍組織内部での熱拡散を制御するためには、レーザー光による熱の持ち去りを検討する必要がある。そのためにMRIの撮像法であるarterial spinlabering法の応用を検討したが、この方法による脳腫瘍組織内部の血流評価は不十分であるとの結論に達し、造影剤を用いた血流評価に関する基礎研究に着手した。またもう一つの熱拡散に対する要素である髄液の運動に関し、phase contrast法による髄液運動の定量解析を実施しその有用性を証明した。背景および目的:脳脊髄液(CSF)運動生理の理解は神経機能維持に関する生理機能の理解において非常に重要であり、水頭症に代表されるようなCSF運動の異常によって起こる病態の理解にも欠かす事のできないものである。多くの研究でCSFの動態解明の手法が検討されてきた。本研究では健常ボランティア群および正常圧水頭症群のCSF運動を4D-PC法MRIを用いて定量化し、解析を行った。結論:4D-PC法MRIを利用した頭蓋内CSF運動の定量化解析を行い、脳幹前面部の速度および圧力勾配が他の部位に比較し有意に高値であった。よって頭蓋内CSF運動の中心は脳幹前面部であることが示唆される。健常ボランティアの髄液運動の動態評価を終了し、患者群との比較検討に研究は進展し、順調に成果を得ている。脳内各部位における、髄液運動の特徴を解明する必要があり、特に髄液の運動に迫るためには、心拍動を期限とする脳室内脈絡叢の拍動による髄液の運動、呼吸性変動を介した静脈圧の変動に関連した髄液の運動、血管系の拍動に関連した脳実質の容量変化による髄液の運動など、髄液運動の起源に迫る研究へと展開が必要である。さらに、高磁場MRIによる動物実験で、脳実質内におけるゆっくりした間質液の動きと、脳室やくも膜下腔におけるやや速い髄液の運動との関連を明らかとして、加齢変性に伴う代謝産物、代謝熱の放出などに関与する髄液の生理学的意義について研究を展開する。脳神経外科正常圧水頭症群、アルツハイマー型痴ほう症群、血管性痴ほう症群との比較検討を加える。また健常ボランティアにおいては、呼吸性変動と髄液運動との関連性について、研究を発展させる。研究消耗品の購入にあたり経費節減に努めたため研究成果をまとめた論文の英文校正費用に差が生じた。研究の最終年度に当たり、論文の発表本数を増加させる計画である。英文校正に使用する。
K中間子入射反応の精密理論解析によるハイペロン分光とYY間相互作用の研究

陽子や中性子の仲間であるハイペロンは、中性子星やハイパー核の謎を解く鍵になると予想され、その存在や質量を確定することは喫緊の課題である。本研究では、二体、三体系のチャンネル結合の効果を厳密に取り扱う反応理論に基づき、反K中間子を陽子や重陽子に入射させて様々な中間子を生成する反応の包括的な部分波解析を世界で初めて行った。反応の中間過程に生成されるハイペロンとその共鳴状態を探索し、その質量スペクトルを決定するとともに、これまで未発見の新しいハイペロン共鳴の存在を指摘した。また、直接測定することが難しいハイペロン間相互作用を反K中間子-重陽子反応を介して精密に決定する手法を開発した。本研究の目的は、反応チャンネル間の動的な結合を適切に考慮した反応模型に基づくK中間子入射反応の精密理論解析を通じ、未だよく分かっていないハイペロン(=ストレンジネス量子数をもつバリオン)の質量スペクトル、内部構造、相互作用などを、多チャンネル反応理論の観点から解明することである。本年度は、主に以下の二点を行った。1.本研究課題全体の土台となる、K- p反応の動的過程(off-shell過程を含む)を記述するユニタリーな多チャンネル結合模型(動的チャンネル結合模型)の定式化と、動的チャンネル結合模型に基づくK- p反応の包括的な部分波解析を実現する数値解析コードの開発を完了した。2.ハイペロン共鳴の存在が期待されるエネルギー領域におけるK- p →Kbar N、πΣ、πΛ、KΞ反応の現存する実験データ(微分断面積、スピン偏極量)を1.で開発したコードを用いて部分波解析することにより、散乱振幅を決定した。複素エネルギー平面への散乱振幅の解析接続を数値的に行い、複素エネルギー平面上での散乱振幅の極として定義される共鳴状態をサーチした。これにより、スピン7/2以下のΛ*およびΣ*共鳴の質量スペクトルや崩壊幅を決定した。off-shell効果も適切に取り入れる動的な反応模型の枠組みでは、K- p反応の包括的解析を世界で初めて達成した。また、本研究で得られるoff-shellの散乱振幅は、K- p反応を素過程として含む原子核反応などに対して幅広い応用が期待できる。上記の成果については、plenary talkとして招待された国際会議BARYON2013や、Hadron2013のkeynote talkなどで報告した。本年度は、主に以下の項目を行った。1.模型のチャンネル空間の拡張や解析に含める反応実験データ数を大幅に増やすことによって、前年度に構築したK- p反応模型のさらなる拡張、改善を行った。これにより、現時点において、共鳴エネルギー領域におけるK- p反応を最もよく記述する反応模型の構築を達成した。拡張された反応模型を用いて、反応の部分波振幅や散乱帳などの反応に関する基本量の抽出や、Λ*およびΣ*の質量スペクトルの決定をあらためて行った。さらに、Kbar Nのしきい以下のエネルギー領域での共鳴状態の存在を詳細に調べた。Λ(1405)に対応する共鳴状態を発見や、これまで未発見だった新しいハイペロン共鳴状態の存在の徴候が見つかった。模型の拡張と部分波解析に関する成果はPhysical Review C誌上に発表し、当該領域における特に重要な成果としてEditors' Suggestionに選ばれた。我々の解析から得られたハイペロン共鳴の質量や崩壊幅などの情報や、新しい共鳴状態の存在の可能性に関する成果については、現在論文にまとめている最中である。2.Λ(1405)をはじめとする、Kbar Nのしきい以下に存在するハイペロン共鳴の情報を実験データから直接決定するために、重陽子標的の反K中間子入射反応を記述する模型の開発を開始した。本研究の目的は、反K中間子-陽子反応および反K中間子-重陽子反応の包括的な精密理論解析をチャンネル結合に起因する動的効果を適切に考慮した反応模型に基づいて行い、未だよく分かっていないハイペロン(=ストレンジネス量子数をもつバリオン)の質量スペクトル、内部構造、相互作用などを、多チャンネル反応理論の観点から解明することである。さらに、重陽子標的反応を通じ、Hダイバリオンとも密接に関連するストレンジネス量子数-2のバリオン間相互作用の精密決定も目指す。本年度の主要成果を以下にまとめる。1.反K中間子-陽子反応の精密理論解析を通じて決定したハイペロン共鳴の質量スペクトルや崩壊幅、新しいハイペロン共鳴の存在を示唆する結果について、学術論文にまとめて発表した。また、この研究の成果は、国際会議での基調講演をはじめ、国内外の研究会で招待講演として発表された。また、国内外の実験グループに要請されてそのミーティングに参加し、ハイペロン共鳴をはじめとするバリオン共鳴の存在をさらに確立するために必要な新しいハドロン反応実験について提案するなど、実験研究者らとの活発な議論を行った。2.現在進行中の反K中間子-重陽子反応模型の構築について学会や研究会などで中間報告を行うとともに、どういう種類・運動学的領域の重陽子標的反応のデータが未発見のハイペロン共鳴を探索、同定するうえで有効かについて実験研究者らと議論を行った。重陽子標的反応の数値計算におけるテクニカルな部分で対処すべき問題点がいくつか生じたが、研究協力者との議論、助言を通じ解決した。