hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バイオアクティブに機能するナノアパタイト層を付与した矯正用ミニスクリューの開発

本研究ではチタン合金表面に生体活性を付与する目的で、チタン合金に2種類の表面処理法を開発した。まず、3%H2O2とオートクレーブによる簡便な水熱酸化処理法を開発し、Ti-6Al-4Vディスク表面にナノポーラス酸化チタン層を付与した。さらに、これをリン酸カルシウム溶液に浸漬し、ナノHA層を付与した。これらの表面をFGF2液でコートし、表面解析や生物活性などを評価した。その結果、細胞増殖・分化能は有意に高まり、生体活性機能を付与することができた。現在、矯正歯科治療において歯の移動の固定源に歯槽骨や顎骨への矯正用ミニスクリューの応用が急速に普及している。一方、ミニスクリューの脱落頻度は1020%と高く、手技や適応症あるいはミニスクリューのデザインなどが検討されている。矯正用ミニスクリューは固定源としての機能時には骨と十分に結合しなくてはならない。しかし、機能終了後には撤去が必要で、歯科用インプラントのような強固なオッセオインテグレーションは必要ない。そこで本研究は、機能時の十分な骨結合性と撤去時の除去性という相反する特性、さらに感染による脱落を軽減する歯肉貫通部の上皮接着機能を有するFGF-2/ナノアパタイト層を付与したセミインテグレーション型矯正用ミニスクリューを開発することが目的である。その目的達成のため、22年度は矯正用ミニスクリューに最も多く用いられているTi-6Al-4V4合金表面ヘナノアパタイト層が効率よく固定できる酸化処理法を新たに開発し、その評価を行った。また、その表面にナノアパタイト層を形成するための方法や形成されたナノアパタイト層を材料学的に評価した。その結果、過酸化水素とオートクレープの熱処理をすることで、XPSでチタンの表面分析および膜厚測定及び酸化状態分析で、チタン表層は深部まで酸化され、表面にナノポア構造を有するTiO_2層の形成が確認された。また、リンゲル、カルシウム、リン酸の医療用輸液を共沈させた溶液に酸化チタンを浸漬させ、その表面性状をSEMならびにEPMAで観察したところ、アパタイトの結晶の析出が確認できた。矯正用ミニスクリューの応用が急速に普及している一方で、ミニスクリューの脱落頻度は1020%と高く、手技や適応症あるいはミニスクリューのデザインなどが検討されている。その目的達成のため、22年度は矯正用ミニスクリューに最も多く用いられているTi-6A1-4v4ディスク表面へのナノアパタイト層が効率よく固定できるための水熱酸化処理法を開発し、その評価を行った。さらに、その表面にリンゲル、カルシウム、リン酸の医療用輸液(RKB液)を共沈させ、その表面性状をSEMならびにEPMAで観察しろ、ハイドロキシアパタイト(HA)の結晶の析出を確認した。23年度はまず、水熱酸化処理によって生じた酸化チタン膜の生体適合性試験を行った。その結果、未処理群に比べ表面のぬれ性が有意に向上し、タンパク吸着能と細胞接着能および細胞増殖が有意に上昇した。この結果を踏まえ、水熱酸化処理をしたミニスクリューにHAを析出させ、さらにFGF-2を担持して、骨芽細胞様細胞の三次元培養を行った。その結果、未処理群・水熱酸化処理群・HA群に比べHA/FGF-2群は、培養1日目の細胞接着能が有意に高値を示し、SEMにおいても密に細胞が接着・増殖している像を確認できた。さらに、3日目からは骨分化マーカーの上昇と細胞の石灰化が認められ、バイオアクティブな表面性状を示すことが確認された。矯正用ミニスクリューの脱落頻度を高めるため、本研究では機能時の十分な骨結合性と撤去時の除去性という相反する特性、さらに感染による脱落を軽減する歯肉貫通部の上皮接着機能を有するFGF-2/ナノアパタイト層を付与したセミインテグレーション型矯正用ミニスクリューを開発してきている。22年度に行った矯正用ミニスクリューに最も多く用いられているTi-6Al-4V4ディスク表面へのナノアパタイト層が効率よく固定できるための水熱酸化処理法を開発し、その評価を行った。この成果が24年度Dental Material Journalで報告した。その後、ミニスクリュー表面にナノアパタイト(HA)結晶を析出・FGF-2を担持させ、骨芽細胞様細胞の三次元培養し、細胞接着能と骨分化能が有意に高まることを確認したが、24年度のラット大腿骨埋入では抜去トルクに有意差が認められず、病理像でも大きな違いが認められなかった。そこで、水熱酸化処理表面にFGF2を噴霧して再度検討したところ、FGF

2担持ナノアパタイト処理群とほぼ同等の抜去トルク結果を示した。現在、病理組織的に検索を行っているが、結果は学会などで報告していく予定である。23年度に研究計画に予定していなかったFGF-2/ナノアパタイトミニスクリューの三次元培養による、細胞接着・増殖のin vitroによる検討を追加したため。24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度は当初、23年度に予定していたラット顎骨へのFGF-2/ナノアパタイトミニスクリューの植立を行い(現在、実施中)病理組織学的な検討を行うとともに、撤去トルクの計測などin vivoによる評価を行い、最終的に研究をまとめていく予定である。
化学的アミド結合切断を基盤とする時空間制御型タンパク質機能発現調節法の開発

ペプチド結合(アミド結合)は、比較的安定であり加水分解酵素などが作用しないと通常は容易には分解しない。一方、エステルなどの活性化されたカルボニル化合物は容易に切断され、この切断反応に伴い新たなペプチド結合などが生じる。そこで我々はエステルと同様にペプチド結合の切断を自在に操ることが出来れば、ペプチド結合の切断を基盤とした蛋白質機能変換法の開発が可能ではないかと考えた。そこで、生体内におけるアミド結合切断を伴う蛋白質スプライシングシステムであるIntein-Extein系の化学的模倣について検討を加えた。Intein-Extein系におけるポイントは、3つの結合切断一再形成段階、(1)N-Sアシル転移(アミド結合切断を伴う)、(2)S-Sアシル転移、(3)S-Nアシル転移(アミド結合切断を伴う)であり、特に最後のS-Nアシル転移段階が本研究課題の推進には必要不可欠の段階である。そこで、この点について重点的に検討を加え、ラクトン化に伴って、アミド結合の切断を誘起するアミノ酸の開発に成功した。また、この切断反応が光あるいは脱リン酸化によって誘起されるように化合物のデザインを行い、ペプチド結合切断を光照射あるいはホスファターゼ処理によりにより制御することに成功した。また、このアミノ酸をペプチドに組み込み、さらにO-Nアシル転移反応を組み合わせることで光により細胞質と核との間でその局在を変化させるペプチドの創製に成功した。このラクトン化反応を利用したアミノ酸以外に、スクスイミド化によっても切断反応を誘起するアミノ酸の開発にも成功した。Intein-Extein系におけるポイントは、3つの結合切断-再形成段階、(1)N-Sアシル転移(アミド結合切断を伴う)、(2)S-Sアシル転移、(3)SNアシル転移(アミド結合切断を伴う)であり、特に最後のSNアシル転移段階が本研究課題の推進には必要不可欠の段階である。
自殺感受性遺伝子の中枢神経系における機能解析

我々は過去最大規模の500名の自殺既遂者DNAを用いたGWASを施行し、PTCHD3とRAB18という自殺感受性遺伝子候補を見出した。これらの遺伝子の中枢神経系での機能を調べるため、動物モデルとマウス神経幹細胞を用いた実験を行った。慢性ストレスモデルラットの前頭前皮質や海馬ではPTCHD3の発現が上昇し、同ラットの扁桃体ではRAB18発現が低下していた。RAB18発現を抑制した神経幹細胞では、細胞の増殖・生存が上昇していた。ストレス下におけるこれら遺伝子の発現異常が中枢神経系機能に影響を及ぼすことが示唆されたものの、今後は追加試料でのGWASやさらなる機能解析が必要である。近年、社会問題になっている自殺について、分子遺伝学的手法を用い、攻撃性やうつ・不安に関与する自殺感受性遺伝子を同定し、さらに、ヒト死後脳サンプル・動物モデル・細胞レベルの多角的解析により、人が自殺行動に至る生物学的機序を明らかにする。初年度は自殺者500名と健常コントロール約8000名を用いた自殺の関連解析によって同定した自殺感受性遺伝子候補の一つ、PTCHD3について、その中枢神経系における働きを解明するため、まず自殺者死後脳における蛋白発現変化をウェスタンブロッティング法により行った。抗体特異性の観点から有意なシグナルが得られなかった。そのため年齢による発現量変化をみるため、マウス全脳の発達段階レベルごとのPTCHD3発現量を確認したところ、生後2週に一度ピークを迎え、その後、6か月後と12か月後でも発現量が比較的高いことが明らかになった。さらにこのPTCHD3遺伝子がストレス状況によって脳内でどのような変化を来たすかを調べるために拘束ストレスによるうつ病モデルマウスを作成し、PTCHD3遺伝子mRNA発現変化を前頭葉、扁桃体、海馬の各部位について測定した。結果、前頭葉、海馬において有意差をもってストレス群においてPTCHD3発現量の増加が認められた。PTCHD3が神経細胞の増殖や分化、シナプス形成にどのように影響るかを確認するためにP0マウス海馬から神経前駆細胞を神経スフィア状態で長期継代培養し、遺伝子発現の有無を確認する実験系の立ち上げを行った。現時点で安定した神経前駆細胞の培養が行えるようになった。我々は本研究の予備的研究として、自殺既遂者500例と健常者サンプル8000例のGWASを施行し、PTCHD3遺伝子および隣接するRAB18遺伝子関連のSNPがp value = 1×10-7-5のクラスターを形成することを見出した。今年度までに、保有する自殺既遂者DNAが800サンプルに達したため、上述のクラスターを形成するSNPについてTaqmanプローブ法によるvalidation解析を行った。対照の健常者サンプルはGWASとは別の新規サンプル約800例を用いた。結果、自殺既遂者サンプルを増やしたvalidation解析においても、ほとんどのSNPについて有意な相関を認めた(p<0.05)rs7342136(PTCHD3)とrs10764698(RAB18)のハプロタイプ解析において、Global p value = 1.2×10-19と非常に強い相関を認めた。今年度の動物実験は、2週齢のC57BL/6マウスの脳組織におけるPTCHD3とRAB18の発現分布をISH法により確認した。PTCHD3は全体的に発現が弱いものの、視床や視床下部、中脳、橋、延髄に比較的強い発現を認めた。RAB18は脳組織全体に豊富な発現を認めた。拘束ストレスを用いたうつ病モデルラットの扁桃体においてRAB18発現の有意な減少を認めた。前年度には同ラットの前頭葉・海馬においてPTCHD3発現の有意な増加を認めたことから、我々は自殺の生物学的機序として、中枢神経系でのPTCHD3増加とRAB18減少が関与している可能性があると考えた。前年度より確立した新生仔マウス海馬由来神経前駆細胞の初代培養系において、強制発現ベクターを用いたPTCHD3の過剰発現と、RNAi法によるRAB18遺伝子発現ノックダウンの処置を実施し、増殖・分化・生存といった細胞表現型に来す変化を解析しているところである。1予備的研究のGWASで同定した自殺感受性遺伝子候補の関連SNPについて、海外にも類を見ない規模の800例という自殺既遂者DNAを用いてvalidation解析を遂行し、有意な相関を再現することができた。2多型解析の結果をもとにPTCHD3とRAB18という2つの遺伝子に着目し、うつ病モデルラットの中枢神経系において、上記2つの遺伝子発現の変化を確認することができた。3モデル動物の中枢神経系での遺伝子発現変化の結果をもとに、今年度までに当研究室において確立した新生仔マウス海馬由来神経前駆細胞の初代培養系を用いて、PTCHD3の過剰発現とRAB18発現減少が中枢神経系に与える影響を解析することを最終年度の目標としている。それにあたってのPTCHD3強制発現ベクターの作成は完了しており、RNAi法によるRAB18遺伝子発現ノックダウンが神経前駆細胞初代培養系において可能なことを既に確認済である。また増殖・分化・生存といった一連の細胞表現型解析の予備実験がほぼ終了している。

この数年間で保有する自殺既遂者DNAが900サンプルに達したため、新規の健常者サンプルと併せて、上述のクラスターを形成するSNPについてTaqmanプローブ法によるvalidation解析を行った。in vivo実験としては、2週齢のC57BL/6マウスの脳組織におけるPTCHD3とRAB18の発現分布をISH法により確認した。PTCHD3は全体的に発現が弱いものの、視床や視床下部、中脳、橋、延髄に比較的強い発現を認めた。RAB18は脳組織全体に豊富な発現を認めた。拘束ストレスを用いたうつ病モデルラットの前頭葉・海馬においてPTCHD3発現の有意な増加を、また扁桃体においてRAB18発現の有意な減少を認めた。これらより我々は自殺の生物学的機序として、中枢神経系でのPTCHD3増加とRAB18減少が関与している可能性があると考えた。in vitro実験として、当実験室にて確立した新生仔マウス海馬由来神経幹細胞の初代培養系において、強制発現ベクターを用いたPTCHD3の過剰発現と、RNAi法によるRAB18遺伝子発現ノックダウンの処置を実施し、増殖・分化・生存といった細胞表現型に来す変化を解析したところ、RAB18遺伝子発現抑制にて神経幹細胞の増殖・生存の増加を認めた。900例を越える自殺既遂者DNAを保有していることは世界的にも稀有であり、現在追加のGWASを行うとともに、自殺感受性遺伝子の同定及び動物・中枢神経系細胞モデルを用いた分子生物学的機序の解明を進めている。我々は過去最大規模の500名の自殺既遂者DNAを用いたGWASを施行し、PTCHD3とRAB18という自殺感受性遺伝子候補を見出した。これらの遺伝子の中枢神経系での機能を調べるため、動物モデルとマウス神経幹細胞を用いた実験を行った。慢性ストレスモデルラットの前頭前皮質や海馬ではPTCHD3の発現が上昇し、同ラットの扁桃体ではRAB18発現が低下していた。RAB18発現を抑制した神経幹細胞では、細胞の増殖・生存が上昇していた。ストレス下におけるこれら遺伝子の発現異常が中枢神経系機能に影響を及ぼすことが示唆されたものの、今後は追加試料でのGWASやさらなる機能解析が必要である。当初予定した研究計画通り、1自殺者死後脳と健常対照群におけるPTCHD3遺伝子の発現比較2ストレスモデルマウスにおけるPTCHD3遺伝子発現変化を確認同定した。また3PTCHD3の分化能、成長発達、可塑性、シナプス形成への影響を見るため、マウス神経前駆細胞の培養系を立ち上げて、現在安定して細胞培養を行えている。またPTCHD3のマウス脳内の発現分布を同定するため、現在効率的なPTCHD3のプローブ作成準備である。我々は、H26H27年度の分子遺伝学的解析およびモデル動物の中枢神経系における発現解析により、自殺の生物学的機序として、中枢神経系でのPTCHD3増加とRAB18減少が関与している可能性があると考えている。最終年度は、当研究室にて確立した新生仔マウス海馬由来神経前駆細胞の初代培養系において、強制発現ベクターを用いたPTCHD3の過剰発現と、RNAi法によるRAB18遺伝子発現ノックダウンの処置を神経前駆細胞に実施し、増殖・分化・生存といった細胞表現型に来す変化を解析することを目標とする。
光回復酵素と損傷DNAの複合体のX線結晶解析

ラン色細菌の光回復酵素とチミン二量体を含んだDNAオリゴマー分子(13塩基対)との共存下、この両者の複合体の結晶化条件を検討した。電気泳動の手法を用いて光回復酵素とDNAオリゴマー分子の結合していることを確認した結果、その混合比が酵素:DNA=1:1.5の条件で溶液を混合した後、沈殿剤として硫酸アンモニウムを用いた場合に針状の単結晶が得られた。この結晶を用いて得られた高エネルギー加速器研究機構でX線回折データを使って構造解析した。その結果、光回復酵素と損傷DNAオリゴマーの複合体の結晶学的データは空間群並びに格子定数DNA分子を含まない光回復酵素のみのデータと非常に良く似ていた。構造解析の結果、補酵素の近傍にDNA分子とみられる電子密度が見られることがわかった。現在この解析を続けているが、DNA分子のつながりが悪く一部分しか観察できていない状況である。格子定数などのNative結晶との同一性からも考えあわせると、この条件下では光回復酵素とDNA分子の正確な結合様式を確認できないと考えられる。ラン色細菌由来の光回復酵素については、その大量発現系が東北大学の安井とオランダエラスムス大学のエーカーによって確立されており、東北大学加齢医学研究所において複合体結晶化実験に必要な量(約100mg)の酵素標品の精製を行った。また損傷DNAオリゴマーについてはその塩基配列の並び方が重要であるため北海道大学の大塚らと塩基配列の設計を行い、ピリミジン二量体を含んだオリゴヌクレオチド標品の提供を受けた。電気泳動の手法を用いて光回復酵素とDNAオリゴマー分子の結合していることを確認した結果、その混合比がDNA分子を過剰にすることで、確実に複合体を形成することがわかった。酵素:DNA=1:1.5の条件で溶液を混合した後、沈殿剤として硫酸アンモニウムを用いた場合に針状の単結晶が得られた。この結晶を回折実験に充分な大きさに成長させた後、高エネルギー加速器研究機構でX線回折データ収集を行った。現在、光回復酵素と損傷DNAオリゴマーの複合体のX線構造解析を進めている。また、原子レベルでの酵素とDNA分子の相互作用を観察し、酵素の損傷DNAの認識機構を解明する事を目的として、Spring-8のシンクロトロン放射光を用いてNative酵素のより高分解能のデータ収集を行い、1、7A分解能の回折データ収集を行うことができた。
デジタルファブリケーションを応用した古典的装飾文様の手続的生成と出力に関する研究

本研究はゴシック様式のトレーサリーを生成するアルゴリズム開発から着手した。ここではモチーフ指向型のアプローチを用い、アルゴリズムが自動的にモチーフを展開するための二次元の閉空間を探索していく方法をとった。そして、アルゴリズムがモチーフを描くために必要な円と直線を自動的に配置していく流れとなっている。このアルゴリズムはゴシック様式の代表的モチーフを表現でき、これを再帰的に繰り返すことで二次元の複雑なパターンが生成できる。同アルゴリズムの応用として、二次元の出力結果画像から三次元モデルへと変換することを試み、さらに同三次元データについて、3Dプリンタを用いて実体物として出力を行った。本研究年度における研究実施内容は主に前年度の成果の応用性について考察するものであり具体的内容は以下の通りである。まず、前研究年度までの基礎技術研究の成果をまとめたものが本研究年度開催の国際会議(査読付き)において採択され、発表を行うとともに同会議概要集にフルペーパー論文が掲載された。また、本研究の分野において最先端の技術発表・展示が行われる国際会議であるSIGGRAPH2013 (米国)に参加し、造形アルゴリズムの調査を行った。次に、前年度に開発したトレーサリー文様生成アルゴリズムの効率化について検討を行った。具体的には二次元のトレーサー画像から効率的な三次元メッシュ形状を構築するアルゴリズム開発が主体となった。これについては画像処理的手法や解析的手法など、複数のアプローチを試みたが、いずれも誤差の軽減に問題が生じており、本研究年度中に実用レベルには達しなかった。結果として、やや非効率的ではあるものの、高解像度画像からディスプレースメントマッピングで立体化する方法を前年度より継続使用して立体形状を得ている。続いて、それらの立体形状の最適な出力方法について検討を行うため、異なる複数の方式の3Dプリンタおよび3Dプロッタでトレーサリー形状の出力を試み、様々な観点から検証を行った。結果として、レリーフ状のオブジェクトにおいてはFTI方式の3Dプリンタが強度・解像度・出力時間・審美性の面で優位性があることが判明した。最終的に、得られたパーツを実際の装飾部材へと応用する試みとして、審美的な室内装飾パネルの制作を試みた。実際に3Dプリントされた樹脂パーツに対して複数回の塗装を施し、それらをフレームに納め、シャドウボックス形式のレリーフ装飾パネルとして仕上げた。これらの成果物はアウトリーチ活動として国内の公募展に出品し入賞の評価を得ている。本研究年度における実施内容は大きく分けて二項目に分類でき、その内容は以下の通りである。1、まず、装飾様式の選定とその数理的規則の解明を行った。様式選定については複数の装飾様式の幾何学的特性を比較検討した結果、モチーフ同士の重なりが発生しないという理由によりゴシック様式のトレーサリー装飾を選択した。トレーサリーは、その装飾が全て円弧の組み合わせで成り立っていることを特徴としており、その表現のため当初はメタボールという濃度分布を用いた描画法を併用する予定であった。特にカスプと呼ばれる突起状モチーフを矩形メタボールで表現する方法を試みたが、好ましい形状を得るための濃度コントロールが極めて難しいことが判明し、結果として円弧を組み合わせる形式の新たなアルゴリズム開発を行った。ゴシックトレーサリーにおいては、配置された円の中から任意の円弧を抽出することでモチーフを描き出すことができるが、そのプロセスは人間の直観的な判断が必要であり、幾何学的・解析的な方法のみでは表現が難しい。従って本研究ではモチーフ指向型のアルゴリズムを用いることとし、先にプログラムが自動的にモチーフを最適な場所に設置し、その後に必要な円弧の配置を計算する内容となっている。結果として、実在するトレーサリーに近い図案が多様に自動生成されることを確認した。2、次に、上記生成結果に基づいて立体的な形状表現を行うことを試みた。これについては、得られたグレースケールの画像から法線ベクトルを計算し、輝度計算を行うことでレリーフ調の画像生成を行っている。また、前述のグレースケール画像を用いてディスプレイスメントマッピングへと応用する実験も実施しているが、リトポロジーの問題などが生じており、ポリゴンデータの効率的生成が今後の課題として浮上した。以上の内容について国際学会へ学術論文の投稿を行っており、本報告時点において査読中である。本研究年度においては次の理由により研究実施の遅れが生じている。当初、本研究において購入のうえ用いる予定であった物品(3Dプリンタ)の製造が本研究年度中に中止され、当該物品の入手が難しくなった。他社の同等製品が存在しない状況であったため、当初の予定メーカーの後継機種の発売開始を待って購入することとなったが、製造トラブル等によりメーカー(米国)からの輸入時期が遅くなり、予定より納品が大幅に遅れてしまうこととなった。その結果、形状出力に関する基礎研究の実施が本研究年度ではほとんど実施できていない状況である。一方で、装飾文様の数理的規則の解明については概ね順調に進んでいる。画像出力の段階まではアルゴリズムの実装が完了しており、実在する装飾にかなり近い形状が自動生成できることが確認できている。

立体形状への変化については、本研究年度で完了していないため、次年度でも継続して実施する。本研究年度での実施結果を受けて、三次元データ構築のための課題等が明確化されたため、今後はそれらを念頭においた研究実施を行う。具体的に、二次元画像データからディスプレイスメントマッピングで三次元形状へと変換されたデータにおけるリトポロジーの問題がある。これについては、市販スカルプト系ソフトウェアによる効率的な方法を探るほか、独自のスクリプトによって効率化を行う方法も検討する。また、二次元画像データを介さず直接三次元のポリゴンデータを書き出すことも検討しており、データ構造が比較的単純であるSTL形式での書き出しなどを試みる予定である。なお、本研究年度での実装が完了していない部分があり、現時点のアルゴリズムでは特定の装飾モチーフや配置条件が再現できない状況である。より実在する装飾様式に近づけるため、それらの改善を予定している。以上の項目に加え、SIGGRAPH等の関連学会の視察を通じ、上記研究計画の遂行に必要な資料収集を行うと同時に、得られた成果については国内外での発表を目指す。具体的発表形態は学会発表や論文執筆等に加え、発表予定の関連学会に併設されるアート系公募展での審美的造形物としての発表なども考えられる。まず次年度使用額についてであるが、当初購入予定の物品(3Dプリンタ)が製造中止となり、急遽同一メーカーの後継機種へ切り替えて購入したため、当初の使用予定額と異なり残額が生じた。この差額は、次年度使用額として3Dプリンタの消耗品等の購入に充てたい。特に消耗品の価格も、本研究課題申請当初とは大きく変動しているため、これらの費用が必要となる。また、SIGGRAPH等の関連学会の視察を行い、情報収集を行うため、それらの旅費や学会参加費を使用する。また、現在査読中の国際学会への論文がアクセプトされた場合、発表費や旅費を支出する予定である。その他、CGやデジタルファブリケーション関連学会での発表を行うため、それらの成果発表に係る費用を支出する予定である。
量子輸送現象に対するランダム行列理論の応用

本研究では,シンプレクティック普遍クラスに属する乱れた量子細線に注目し,絶対零度のコンダクタンスの振る舞いについて検討した.奇数チャネル数の場合にのみ完全透過チャネルが生じるため,コンダクタンスの振る舞いはチャネル数の偶奇性によって本質的に異なると予想される.この偶奇性による差異を明らかにすることが本研究の目的である.そのために,偶奇性を記述できるランダム行列理論を定式化し,その有効性を数値シミュレーションによって検証した.・symplecticクラスに対するランダム行列理論偶奇性を詳細に比較するためには,透過固有値の振る舞いを記述するDMPK方程式が必要となる.我々は,奇数と偶数チャネルの両者に対して統一的な枠組みのもとでDMPK方程式を導くことに成功した.また,この方程式に基づいて,金属領域と局在領域の両極限においてコンダクタンスの振る舞いを検討した.その結果,局在領域において顕著な偶奇性が生じることを明らかにした.平均コンダクタンスは,チャネル数が偶数の場合は0,奇数の場合は1に漸近する.また,局在長が偶奇性に大きく依存することを示した.これらの偶奇性は,完全透過固有値とそれが他の固有値を押し下げる効果によって脱明できることを示した.(2)格子モデルを用いた数値シミュレーションランダム行列理論の結果を検証するために,格子モデルを用いた大規模数値シミュレーションを実行した.平均コンダクタンスを計算したところ,細線が長い極限において,チャネル数が偶数の場合は0,奇数の場合は1に漸近することを確認した.また,局在長を数値的に評価したところ,奇数の場合の局在長は偶数の場合より短くなることを見出した.この結果は,ランダム行列理論と定性的に一致する.さらに,最大透過固有値の分布関数を数値的に求めたところ,奇数と偶数の何れの場合においても,ランダム行列理論と定量的な一致が見出された.これらの結果から,我々が定式化したシンプレクティック普遍クラスに対するランダム行列理論は,十分な予言能力を有することが示された.本研究では,シンプレクティック普遍クラスに属する乱れた量子細線に注目し,絶対零度のコンダクタンスの振る舞いについて検討した.奇数チャネル数の場合にのみ完全透過チャネルが生じるため,コンダクタンスの振る舞いはチャネル数の偶奇性によって本質的に異なると予想される.この偶奇性による差異を明らかにすることが本研究の目的である.そのために,偶奇性を記述できるランダム行列理論を定式化し,その有効性を数値シミュレーションによって検証した.・symplecticクラスに対するランダム行列理論偶奇性を詳細に比較するためには,透過固有値の振る舞いを記述するDMPK方程式が必要となる.我々は,奇数と偶数チャネルの両者に対して統一的な枠組みのもとでDMPK方程式を導くことに成功した.また,この方程式に基づいて,金属領域と局在領域の両極限においてコンダクタンスの振る舞いを検討した.その結果,局在領域において顕著な偶奇性が生じることを明らかにした.平均コンダクタンスは,チャネル数が偶数の場合は0,奇数の場合は1に漸近する.また,局在長が偶奇性に大きく依存することを示した.これらの偶奇性は,完全透過固有値とそれが他の固有値を押し下げる効果によって脱明できることを示した.(2)格子モデルを用いた数値シミュレーションランダム行列理論の結果を検証するために,格子モデルを用いた大規模数値シミュレーションを実行した.平均コンダクタンスを計算したところ,細線が長い極限において,チャネル数が偶数の場合は0,奇数の場合は1に漸近することを確認した.また,局在長を数値的に評価したところ,奇数の場合の局在長は偶数の場合より短くなることを見出した.この結果は,ランダム行列理論と定性的に一致する.さらに,最大透過固有値の分布関数を数値的に求めたところ,奇数と偶数の何れの場合においても,ランダム行列理論と定量的な一致が見出された.これらの結果から,我々が定式化したシンプレクティック普遍クラスに対するランダム行列理論は,十分な予言能力を有することが示された.乱れた量子細線系における絶対零度でのコンダクタンスの振る舞いを,シンプレクティック・クラスに注目して研究を進めている.「シンプレクティック・クラス」には,時間反転対称性は備えているがスピン回転対称性が破れている系が属する.近年の研究により,シンプレクティック・クラスにおける電気伝導はチャネル数の偶奇性に強く依存することが明らかとなった.チャンネル数が奇数の場合,透過確率が1となる完全透過チャネルがひとつだけ存在することが証明された.チャネル数が偶数の場合,このような完全透過チャネルは現れない.この完全透過チャネルの有無は電気伝導特性に強く影響すると期待される.当研究代表者は,サンプル長が長い極限における(アンサンブル平均をほどこした)コンダクタンスの振る舞いをランダム行列理論と超行列理論に基づいて検討し,チャネル数の偶奇性が電気伝導特性に与える影響を明らかにした.今年度は,ランダム行列理論と超行列理論の結論の正当性を確認するために,二次元正方格子上の強結合モデルを用いた数値シミュレーションを行った.その結果,チャネル数が奇数の場合,サンプル長の増大に伴って平均コンダクタンスが1に漸近することを見出した.つまり,アンダーソン局在は生じない.偶数チャネルの場合,アンダーソン局在が顕在化し,平均コンダクタンスは0に漸近する.さらに,奇数チャネルの場合の方が,平均コンダクタンスの減少がより速やかであることを見出した.これらの振る舞いは,ランダム行列理論と超行列理論の結論と定性的に一致する.今年度はsymplecticクラスに属する乱れた量子細線の振る舞いを明らかにするために,以下の通り研究を進めた.

特に,伝導チャネル数が奇数の場合と偶数の場合におけるコンダクタンスの振る舞いの差異に注目した.(1)symplecticクラスに対するランダム行列理論奇数チャネルと偶数チャネルの差異を詳細に比較するためには,透過固有値の振る舞いを記述するDMPK方程式が必要となる.我々は転送行列に対する独自のパラメータ化を用いて,奇数と偶数チャネルの両者に対して統一的な枠組みのもとでDMPK方程式を導くことに成功した.また,この方程式に基づいて,金属領域と局在領域の両極限においてコンダクタンスの振る舞いに対する偶奇性の影響を検討した.その結果,金属領域においては顕著な差異が生じないが,局在領域においてはコンダクタンスの減少が偶奇性に大きく依存することを確認した.何れの領域においても,(奇数チャネルの場合にのみ存在する)完全透過固有値とそれが他の固有値に与える固有値反発が,両者の振る舞いに重大な差異を生み出していることが明らかになった.(2)格子モデルを用いた数値シミュレーションコンダクタンスに対する偶奇性の影響を数値シミュレーションによって明らかにする試みに関しては,すでに短い論文を発表しているが,さらに精度の高い比較を実現するためにアルゴリズムとモデルの改良を行った.来年度は大規模数値計算を実行し,ランダム行列理論との詳細な比較を行う.(3)カーボン・ナノチューブにおける弱局在乱れたカーボンナノチューブにおける電気伝導度に対する弱局在補正を解析的に検討した.特に,チューブに対して垂直に印加された磁場の影響を定量的に扱うことの出来る理論を提案した.シンプレクティック普遍クラスに属する乱れた量子細徐に注目し,コンダクタンスの振る舞いを調べた.特に,通常の偶数チャネル数の場合と完全透過チャネルが生じる奇数チャネル数の場合との差異に焦点をあてた.(1)格子モデルを用いた数値シミュレーション:ランダム行列理論との比較系のコンダクタンスは,透過固有値の和で与えられる.前年度において,奇数チャネルと偶数チャネルの差異を比較するために,ランダム行列理論に基づいてDMPK方程式(透過固有値の振る舞いを記述する発展方程式)を定式化し,金属領域と局在領域の両極限における無次元コンダクタンスgの振る舞いを検討した.その結果,局在領域では次に述べる顕著な偶奇性が生じることを見出した.・偶数チャネルの場合は絶縁体(g→0)に漸近するが,奇数の場合はg→Iとなり金属であり続ける.・偶数チャネルの場合と比較して,奇数チャネルの場合の方がコンダクタンスの減少が早い.一方,金属領域においては顕著な差異が生じない.このような理論結果を検証するために,格子モデルを用いた大規模数値シミュレーションを実行した.平均コンダクタンスを計算したところ,チャネル数が偶数の場合はg→0,奇数の場合はg→1となることを確認した.また,局在長を数値的に評価したところ,奇数の場合の局在長は偶数の場合より短くなることを見出した.この結果は,ランダム行列理論と定性的に一致する.
付着藻類群集構造の色素分析による定量化とその変動要因の解明

平成30年度は夏季(8月30日)および冬季(1月17日)に犬上川上流部から下流部にかけて6地点において集中サンプリングを行った。上流部からダムをはさんだ下流部における藻類群集の空間異質性に着目し,各地点で砂,小礫(<64 mm),大礫(>64 mm)それぞれを2試料ずつ採集した。持ち帰った試料は等分割し,一方は顕微鏡計数用に1%酢酸ルゴールで固定,他方は濾過し色素分析に用いた.計数では珪藻とその他にわけて藻類被覆度推定および珪藻の優占度を推定した。同試料の一部から永久プレパラート作成を作成し,顕微鏡により珪藻種同定を行った。色素分析用に得られたフィルターは有機溶媒で抽出し,高速液体クロマトグラフィー4種類の色素量の測定を行った。これにより珪藻・ラン藻・緑藻の生物量を推定した。得られたデータを解析し,珪藻群集と環境要因との関係,および中立理論の視点から統計処理を行った。当初の計画では定点において月一回のサンプリングを行い時系列で群集変化を解析する予定であったが,共同研究者とのディスカッションを通して,上流部からダムをはさんだ下流部における藻類群集の空間異質性に着目し,年2回の6地点サンプリングに計画を変更した。これはサンプリング努力量としては12ヶ月分に相当する。また,顕微鏡を用いたサンプルの解析および,珪藻種同定についても,順調に進めることができた。群集構造を解析するにあたり,新たに生物多様性の中立理論の概念を導入した。最終年度は以下の通り研究を進める。1)前半に色素分析および珪藻群集解析を終了し,群集と環境要因,中立理論による統計解析を行う。2)変動環境下における付着藻類群集として,人口の基質および亀の甲羅に着目し実験およびサンプリングを行う。3)年度末に結果をまとめた論文を投稿する。本研究の目的は,河川付着藻類の群集構造に対する付着基質の特性,流量,光環境などの影響を解明することである.手法として,1)色素分析を用いた付着藻類群集の定量化,2)群集構造に及ぼす流速・基質・光環境の影響の実験的解明,そして,これら結果に基づいて,3)撹乱環境下における付着藻類群集の形成過程をモデル化し,シミュレーションによって動態予測を行う.平成29年度は以下の研究を行なった.1)滋賀県立大学に隣接する犬上川における付着藻類の採集と定量を行い,顕微鏡による群集の系統群構成比の計測,単位面積当たりクロロフィルa量の測定,珪藻標本による珪藻種の同定,および環境要因の測定を行い基礎データを収集した.また,顕微鏡作業を効率化するために,顕微鏡画像解析システムを構築し,画像データを元に付着藻類群集の珪藻・ラン藻・緑藻種構成比を簡易に計測する手法の検討を行なった.2)高速液体クロマトグラフィー(HPLC,滋賀県立大学)を用いた色素(クロロフィルa,フコキサンチン,ゼアキサンチン,クロロフィルb 4種類)の測定手法を検討した.3)付着藻類光-栄養塩競争モデルに関して,数理モデルを構築した,一般的な場合に関する定常状態について解析を行なった.犬上川における調査は計画通り行い,藻類群集と環境条件に関する基礎データの収集を行なった.また,藻類種ごとの細胞数を顕微鏡計数あるいは,各分類群の相対比率を計測するための顕微鏡画像解析システムを構築したことにより作業の効率化を測ることができた.一方,HPLCを用いた色素分析に関しては,機器の不具合などがあり,予定通りに進まない点もあった.数理モデル構築に関しては,計画通りに進行している.平成30年度は夏季(8月30日)および冬季(1月17日)に犬上川上流部から下流部にかけて6地点において集中サンプリングを行った。上記のように,HPLCによる色素測定に機器の不調による遅れが見られるが,その点に関しては,今年度は3台のHPLC機器を併用することで,解消する.その他の点に関しては,当初の計画通り研究を遂行する.最終年度は以下の通り研究を進める。

2)変動環境下における付着藻類群集として,人口の基質および亀の甲羅に着目し実験およびサンプリングを行う。3)年度末に結果をまとめた論文を投稿する。HPLCによる色素分析に関して遅れが生じたため,カラム等消耗品を予定数購入しなかった.HPLC分析に関わる消耗品は次年度に購入する.珪藻種同定に必須である顕微鏡用高解像度レンズ購入のため
ミトコンドリア及び核遺伝子多型と生活習慣の生活習慣病発症に対する関連性の交互作用

「コホート研究による発がん要因の評価に関する研究(文部科学省)」において、同意を得て保存されたDNA試料1457人分について、「ヒトゲノム・遺伝子解析研究に関する倫理指針」を遵守し、β3アドレナリン受容体遺伝子、ミトコンドリア遺伝子(5178)、CYP1A1遺伝子、GSTM1遺伝子の各多型を判定し、その頻度、生活習慣との関連、追跡期間中の死亡リスクについて検討した。1990年のベースライン時から1999年までの追跡期間中の死亡者は1457人中119人、転出のため追跡不能者は22名であった。(1)多型の頻度・β3アドレナリン受容体遺伝子変異ホモ型のArg/Argは3.5%、ヘテロ型のTrp/Argは30.5%に認められた。・ミトコンドリア遺伝子で長寿に関連するとされる5178番目の塩基がAであるタイプは32.0%に認められた。・CYP1A1の3'側の変異型遺伝子(Msp I多型)の頻度はホモ型6.0%,ヘテロ型36.4%であった。・GSTM1の完全欠損型の頻度は52.1%であった。(2)多型と生活習慣・健診成績との関連・喫煙及び飲酒習慣と各多型には統計学的に有意な関連性は認められなかった。(3)多型と追跡期間中の死亡との関連・性別、年齢を調整したロジスティック回帰分析において、いずれの多型も追跡期間中の死亡とは有意な関連性は有さず、喫煙、飲酒を補正しても同様の結果が得られた。・CYP1A1*2A (Msp I多型)とGSTM1の完全欠損の有無によって4群に分類したところ、CYP1A1*2A-GSTM1欠損はCYP1A1*2A-GSTM1非欠損に比し、追跡期間中の死亡リスクが有意に低かった(前者の累積死亡率6.7%、後者の累積死亡率9.3% ; OR:0.48、95%CI:0.25-0.93)。本研究の目的は、「コホート研究による発がん要因の評価に関する研究(文部科学省)」において蓄積している10年間にわたる追跡の結果と遺伝子多型との関連を個人の生活習慣を考慮して検討することであり、研究初年度にあたる本年度は、本研究で用いるDNA試料(文部省がん特別研究の総合がん領域資材班(班長:渋谷正史)の協力により10μgずつ10本に分注して東京大学医科学研究所内に保存してあるもの)を名古屋大学医学部公衆衛生学に設置されているDeep-Freezerに移送し一時的に保管し、遺伝子解析を開始すること、および疾患登録情報をコード化し、既存の生活習慣等のデータベースと結合させることを実施した。本検体はDNA利用委員会(事務局:東京大学医科学研究所渋谷正史、委員長:笹月健彦)が研究者からの利用の申請に基づいて、利用の可否を決定する仕組みになっており、平成12年より利用許可を申請中であったが、さらに平成13年度よりがん特定研究倫理委員会の審査も経る必要が生じた。平成13年9月に審査申請を行い、同年11月に利用許可が得られたため、12月に名大へ移送を終了し、現在遺伝子多型の分析が進行中である。本研究を実施するにあたり「ヒトゲノム・遺伝子解析研究に関する倫理指針」を遵守し、その手続きにも十分留意した個人情報管理体制を整えた。まず、アンケート・健診成績等からなるデータベースからは個人識別情報を消去し、それと連結可能であるような固有番号のみを付した。固有番号と個人識別情報を連結可能にする情報は外部記憶媒体(MO)に記録され、公衆衛生学教室内のOA金庫に保存した。また試料には検体番号が記されているが、遺伝子解析に先立ち、検体番号を何らかの別の番号に変換し、遺伝子情報はその別の番号において把握するものとし、検体番号とその別の番号との連結は個人識別情報管理者のみが行うものとした。なお、検体番号と個人識別情報とのリンケージに必要な情報は東大医科研内には存在せず、すべて名古屋大学内の個人識別情報管理者が厳重に保管している体制を整えた。

(3)多型と追跡期間中の死亡との関連・性別、年齢を調整したロジスティック回帰分析において、いずれの多型も追跡期間中の死亡とは有意な関連性は有さず、喫煙、飲酒を補正しても同様の結果が得られた。・CYP1A1*2A (Msp I多型)とGSTM1の完全欠損の有無によって4群に分類したところ、CYP1A1*2A-GSTM1欠損はCYP1A1*2A-GSTM1非欠損に比し、追跡期間中の死亡リスクが有意に低かった(前者の累積死亡率6.7%、後者の累積死亡率9.3% ; OR:0.48、95%CI:0.25-0.93)。
カルボキシペプチダーゼgp180の機能と構造

ダックB型肝炎ウィルス(DHBV)エンベロープ蛋白質(DHBVpreS)と特異的に結合するダック由来の新規カルボキシペプチダーゼgp180の全アミノ酸一次構造を推定できた。gp180は、1389個のアミノ酸からなる膜結合性糖蛋白質であり全アミノ酸配列を3分割するようにカルボキシペプチダーゼドメインを配列している。gp180全体のおよそ10%が細胞表面に局在する。作成した各種gp180欠失変異体とDHBVpreSとのbinding assayから、この結合ドメインはgp180C末端側、3番目のカルボキシペプチダーゼドメインにあることがわかった。また各ドメインの酵素活性については、現在検討中である。DHBV感染におけるgp180の機能を探るため、gp180導入細胞株を樹立しDHBV感染実験を行った。DHBV粒子はgp180発現細胞株ひよく吸着するが、培養14日後もDHBVの増殖は認められなかった。gp180は、DHBV感染の初期、細胞表面へのウィルス粒子の吸着に関わっているものと推察される。DHBV感染過程におけるgp180の機能、gp180の存在様式を明かにする目的で、抗gp180抗体を各種作成した。まだDHBVpreSとgp180の結合を阻害するような中和抗体は得ていないが、抗gp180抗体を使ったWestern解析、ニワトリgenomic DNAのSouthern解析からニワトリgp180の存在を示唆する結果を得た。gp180のカルボキシペプチダーゼドメインがtriplicateしたユニークな構造は、ダックに特異的なものではなく生物種を越えて普遍的に存在しているように思われる。また、抗gp180抗体を使ったWestern解析からgp180は、各ドメインがプロセッシングされることなく機能しているものと推察された。新規カルボキシペプチダーゼgp180のN末端領域は単離したゲノムDNAの解析から得られ、この結果、gp180の全アミノ酸一次構造を推定することができた。gp180は、1388個のアミノ酸からなり、アミノ末端にputative signal peptide,12のpotential N linked glycosylation sites、カンボキシ末端より60残基上流に21個のアミノ酸からなる疎水性領域を持つ膜糖蛋白質であり、全アミノ酸配列を3分割するようにカルボキシペプチダーゼドメインを配列している。gp180の機能解析を行うため、得られたgp180cDNA及びゲノムDNA断片から完全長のgp180DNAを構築した。完全なgp180DNAであることは、これをSV40 early promoterに連結したのち、COS7細胞に導入しその発現をみることで確認した。COS7細胞で発現したgp180は、Biotin Surface label法により全体のおよそ10%が細胞表面に存在することがわかった。カルボキシペプチダーゼ活性、及びダックB型肝炎ウィルス(DHBV)エンベロープ蛋白質(preS)が結合するgp180上のドメインを決定するため、各種gp180欠失変異体を作成した。はじめに大腸菌で発現させるためGST融合蛋白質となるように作成したgp180は、DHBVpreSと結合せず、蛋白質のfoldingなどに問題があってnativeな状態ではないと判断し、培養細胞での発現系に置き換えた。その結果、DHBVpreSとのbinding assayから、その結合ドメインはgp180C末端側、3番目のカルボキシペプチダーゼドメインにあることがわかった。今後、これらの変異体を用いて、カルボキシペプチダーゼ活性を測定し、gp180の構造と機能について論じたい。

ニワトリ肝癌由来の細胞株LMHは、DHBVDNAをトランスフェクションすると効率よくDHBVを増殖する細胞であるがDHBV粒子に感染しない。我々は、DHBV感染におけるgp180の機能を探るため、LMH細胞にselection markerとしてneo geneをもち、かつRSV promoterの下流にgp180DNAを挿入した発現プラスミドを導入して、gp180発現細胞株を樹立した。DHBV感染実験は、これらの細胞を使って種々の条件下で行った。DHBV粒子はgp180発現細胞株によく吸着するが、これら細胞でのDHBVの増殖は培養14日後も認められなかった。gp180は、DHBV感染の初期、細胞表面へのウイルス粒子の吸着に関わっているものと考えられる。DHBV感染過程におけるgp180の機能を明かにする上で、抗gp180抗体によるDHBV感染阻害実験は重要である。DHBVpreSはgp180の3番目のカルボキシペプチダーゼドメインに結合することがわかったので、この領域をGSTとの融合蛋白質として大腸菌より大量に得、それを抗原としてラビット及びマウスを用い抗gp180抗体を各種作成した。しかし、まだDHBVpreSとgp180の結合を阻害するような中和抗体は得ていない。今回得られた抗gp180モノクローナル抗体を使ったWestern解析、ニワトリgenomicDNAのSouthern解析からニワトリgp180の存在を示唆する結果を得た。gp180のカルボキシペプチダーゼドメインがtriplicateしたユニークな構造は、生物種を越えて普遍的に存在しているように思われる。また、抗gp180抗体を使ったWestern解析からgp180は、各ドメインがプロセッシングされることなく機能しているものと推察された。各ドメインの酵素活性については、現在検討中である。
小児多数傷病者に対応可能な緊急度判定ツールの開発研究

平成30年度は、日本外傷データバンク登録データ(55626例)を用いて、災害時に多数発生すると予測される小児重症外傷および熱傷患者に対するPPATSの有用性を後方視的に検証した。小児重症外傷・熱傷患者に対しPPATS法でトリアージした場合、緊急治療群をトリアージできる精度は既存法より高いことが示された。また、PPATS合計点と緊急度・重症度に正の相関を認め、PPATS法の使用により治療や搬送の優先順位を客観的に決定できる可能性が示された。一方、小児のバイタルサインの正常範囲を年齢毎に評価する必要があるPPATS法の実用化に向けては使用の煩雑さを改善する必要があった。本年度は、PPATS法を用いた小児の緊急度判定を簡便に実施できるよう、モバイル端末で使用可能なアプリケーションソフトウェアの開発を進めている。平成31年度には、シミュレーション研究により開発したアプリケーションの実用性を検証する予定である。新・小児緊急度判定スコアリングシステムの開発、小児患者へ適用した場合における精度の検証、使用時の簡便性と診断の迅速正を担保するためのアプリケーションソフトウェアの開発が、当初策定した研究計画書のタイムスケジュールに沿って実行できているため。平成31年5月初旬には、新小児緊急度判定スコアリングシステムのアプリケーション(暫定版)を完成させる。災害など多数傷病者の診療に従事する可能性の高い救命救急センター医師および看護師を対象としシミュレーション研究を実施し、暫定版アプリケーションソフトウェアの実用性を検証する。この検証結果をもとに改良を加え、簡便性かつ迅速性を備えた小児緊急度判定アプリケーションソフトウェアを完成させる予定である。方法:2014年から2016年3月31日に,横浜市立大学付属市民総合医療センター高度救命救急センターに搬入した16歳未満の小児を対象とした.PPATSは,生理学的徴候(呼吸数,心拍数,収縮期血圧,意識レベル)・解剖学的異常所見の有無・医療的介入の有無の6項目を1-4点で評価し,その合計点に基づき緊急度を判定する基準とした.生理学的徴候は,小児の年齢ごとの正常範囲に基づき評価した(American Heart Association, 2012; Fleming et al., 2011).診療録にもとに後方視的観察研究を実施した.結語:既存の基準よりも高精度な,小児二次トリアージ新基準を策定できた.第一に,小児へ適用可能な災害二次トリアージに関して、本邦で普及している既存の二次トリアージ基準と比べ,精度の高い新基準を策定することで、当該年度の開始前に計画した研究目標を達成することができた点.第二に,研究成果を国際学術雑誌で発表し,新トリアージ基準の妥当性を学術的に証明することができた点.平成30年度は、日本外傷データバンク登録データ(55626例)を用いて、災害時に多数発生すると予測される小児重症外傷および熱傷患者に対するPPATSの有用性を後方視的に検証した。平成29年度に彫られた研究結果をもとに、小児緊急度判定スコアの算定式(新・小児二次トリアージ基準)の更なる精度向上を測る。具体的には、新たな対象群を設定して新基準のトリアージ精度を検証することで課題を明らかにし、基準の改良とともに完成版を作成する.平成31年5月初旬には、新小児緊急度判定スコアリングシステムのアプリケーション(暫定版)を完成させる。当該年度にアプリケーション開発費用として計上していた支出額の支払いが、翌年度に支払われる予定であるため。当該年に予定していた国内調査を翌年度に行うことになったため、翌年度分として使用する予定である。アプリケーション開発と実用性の検証を当該年度から来年度にかけて実施するため、予算に関しても次年度の予算を使用する必要があったため。
癌抑制遺伝子群の発現を調節する癌治療薬シーズの探索

癌抑制遺伝子p53の標的分子であり,G1期での細胞周期停止に関与するp21の発現誘導剤の探索において,我々は新規ヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)阻害剤を発見した。HDAC阻害剤は,現在抗癌剤として極めて強い注目を集めている生理活性物質であるが,今回,我々が見いだしたYM753は,従来のHDAC阻害剤に比べて活性が強く,実際にin vivoでも強い抗腫瘍効果を確認している。しかも正常細胞への毒性が低さやin vivoでの副作用が低いことも見いだしている。癌抑制遺伝子p16のファミリー遺伝子であり,G1期での細胞周期停止に関与するp15^<INK4>の発現誘導剤の検討において,我々はMEK阻害剤を発見した。MEK阻害剤も,現在抗癌剤候補物質として極めて強い注目を集めている生理活性物質であり,我々が見いだしたJTP-70902は,in vitro及びin vivoでも癌細胞増殖阻害を確認している。抗腫瘍性リガンドであるTRAILは,現在臨床開発中であるが,そのTRAILの受容体であるDR5発現誘導剤の検討において,カロテノイドであるhalocynthiaxanthin,peridinin,リポキシゲナーゼ阻害剤であるnordihydroguaiaretic acid,抗血小板薬であるdipyridamoleに,それぞれDR5発現誘導能がること,そしてそれらとTRAILとの併用によって,アポトーシスの誘導が,TRAIL単剤に比べて著しく増強することを確認した。アフリカ産植物由来アルカロイドのcryptolepine(CLP)が、骨肉腫細胞株に対し、p53下流遺伝子p21の発現をp53非依存的に誘導することを見いだした。CLPはp21のmRNAおよびプロモーター活性も上昇させた。CLPによるp21の発現誘導は、p21のプロモーター配列上に存在するSp1結合領域を介していることが判明した。また、CLPは骨肉腫細胞の細胞周期をG2/M期で停止して増殖抑制をさせており、この効果にp21の発現誘導が関与していると示唆された。白菜やピーマンなどに含まれるフラボノイドであるアピゲュンがDR5の発現を誘導することを見いだした。アピゲニンはDR5タンパクを安定化させる働きがあることが判明した。TRAILとアピゲニンを併用させることで、T-cell白血病Jurkat細胞に強力に細胞死(アポトーシス)を誘導することができた。牡蠣ホヤに含まれるカロテノイドhalocynthiaxanthinが大腸癌細胞において、DR5の発現を誘導し、halocynthiaxanthinとTRAILの併用は大腸癌細胞に強力なアポトーシスを誘導させた。またシジミ貝などに含まれるperidininも同様の効果を有することを明らかにした。ブロッコリーに含まれるイソチオシアネートsulforaphaneがDR5発現を誘導し、骨肉腫細胞においてsulforaphaneとTRAILを併用させることによって強力なアポトーシスを引き起こすことができた。さらに、DR5発現誘導剤としてfenretinideと15d-PGJ_2も見いだした。また、肺癌の分子標的治療薬であるZD1839(イレッサ)がp16ファミリーのp15遺伝子を発現誘導させていることを見いだした。イレッサによる細胞増殖抑制効果はp15発現誘導に依存していることを発見した。