hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ゲノム編集による自閉症モデルiPS細胞の作製と解析

自閉症の原因遺伝子の一つであるNLGN4Xは後シナプス膜タンパクをコードし、シナプスの形成や維持に関与することが知られる。しかしNLGN4X遺伝子は動物種により必ずしも保存されておらず、動物モデルでの機能解析が困難なため、その機能は十分解明されているとは言えない。特に自閉症発症との関連は不明なままである。ヒトでのNLGN4X遺伝子機能を知るためにNLGN4X欠損、および疾患型NLGN4Xを有するiPS細胞の作製を試みた。本年度は、ゲノム編集によって作製したNLGN4X KO iPS細胞株の適切な神経分化誘導法を確立した。さらに、他の健常日本人男性由来iPS細胞株を新たに入手し、より高い神経分化誘導効率を示す株を比較検討した。新たに入手したiPS細胞株でのKO株の作製を完了したが、神経細胞への分化誘導による解析には至らなかった。これらの実験と合わせて、KO株樹立と同時にレンチウイルスを用いたNLGN4X KD実験を行うために、shRNAを五種類デザインしKD効率を検証したところ、内2つが高いKD効率を示す事を明らかにした。平成28年度の実施計画1ゲノム編集用コンストラクトの構築、2ゲノム編集用コンストラクトの導入、3適切なクローンの選択、4移植系での神経細胞分化誘導予備実験、のうち、1および2の途中段階までの実施に留まった。1についてはまずNLGN4Xノックアウトのために3箇所の異なるgRNA配列を導入したCRISPER/Cas9ベクターを作製した。gRNA部位は定法に従い、NLGN4X遺伝子の第二エクソン上の翻訳開始点近傍に設定した。さらにCRISPER/Cas9活性評価のためのEGFP系レポーターコンストラクトを作製した。これらをまずはHeLa細胞に導入し、いずれも細胞内で十分に標的部位でのヌクレアーゼ活性を示すことを確認した。当初の計画では最初から患者型変異を導入するノックイン実験を行うためにターゲッティングベクターの作製も平行して進める予定であったが、ヒトiPS細胞での目的に適ったノックイン効率が必ずしも高くない状況であるという認識から、まずは確実なノックアウト技術の確立を優先し、ノックイン実験は次年度に進めることとした。2のノックアウトコンストラクトの導入は、当初導入を予定していたiPS-TIG114系統細胞を含む男性由来iPS細胞が、理研細胞バンクからの提供体制に乗せられていなかったために実施が遅れている。このため上記の様に予備実験としてのHeLa細胞への導入のみを完了した。昨年度中に提供細胞として男性由来iPS細胞が新たに追加されて来たため、これを入手しての導入実験は現在進行中である。研究実績の概要に記載のとおり、ゲノム編集自体を研究室に新たに導入したために、その進行に関しての研究計画はやや甘い見積もりであった。必要な実験材料を揃えることを含めて、慎重に検討しての研究遂行の結果、当初計画より遅れが生じている。2003年に家族性自閉症の原因遺伝子として見つかったNLNG3/4X遺伝子は自閉症の原因としては稀少なものだが、単独の変異で自閉症、知的障害を招く。このためNLNG3/4X遺伝子の変異がヒト神経細胞の機能にどの様な影響を及ぼして、自閉症状を招くのかを明らかにするために、平成28年度にNLGN3/4X遺伝子のゲノム編集を施したiPS細胞系統の樹立、平成29、30年度には樹立した細胞株を神経細胞に分化誘導し、ゲノム編集を行っていない正常コントロールiPS細胞由来神経細胞との比較解析に行う予定であった。しかし技術的な問題等のため、NLGN3/4X欠損および疾患型遺伝子を有するiPS細胞作製が平成28年度に達成できなかった。平成29年度は当初研究計画で平成28年度に行う予定であったiPS-TIG114系へのゲノム編集コンストラクトの導入と、クローンの選択を行い、NLGN4X遺伝子発現が消失したiPS細胞クローンを複数得ることが出来た。遺伝学的に多様性が高い自閉症者由来iPS細胞に比べて、男性由来標準iPS細胞であるiPS-TIG114系でNLGN4XをノックアウトしたiPS細胞は自閉症モデル細胞として解析を進めやすい長所がある。計画の遅れを取り戻すために解析計画の見直しも行った。平成28年度の実績報告に記載したとおり、ゲノム編集技術の確立に予想以上の時間を要したことと、自閉症モデルとするためにNLGN4Xのモノアレルである男性由来標準iPS細胞系統の入手が遅れたことによる。

本研究課題の研究計画は3年間で段階的に進める一連の実験を進めるものである。このため平成28年度に行えなかった実験を進めて、引き続きただちに平成29年度の研究計画を行うことである程度の遅れを挽回できるものと考えている。平成29年度は作製したゲノム編集iPS細胞の1培養系での解析と2マウス子宮内胎仔脳への移植系での解析、予定しているが、2は現在新しい実験手法として所属研究所での実施体制を確立中であることから、平成30年度実施に変更する可能性がある。当初研究計画では得られたゲノム編集iPS細胞系統をマウス胎児脳内に移植して神経分化させ、解析を行う予定であったが、マウス胎児脳内でのヒト由来神経前駆細胞の移動が必ずしも良好でない。計画の遅れもあるため、iPS細胞の神経細胞への分化誘導解析は培養系で行い、神経細胞としての異常を形態観察の外、分子生物学的、生化学的な解析でも検討する。研究実施概要で記載したとおり、当初予定よりも実験の実施が遅れていることにより、当初見積もった平成28年度での支出を平成29年度に繰り越して使用する必要が生じた。当初の研究計画から遅れが出ていることにより、平成29年度に行う実験の一部は平成30年度に行う。これに必要な経費を次年度使用とした。次年度使用額は主に実験のための消耗物品費であり、平成28年度分の実験を次年度前半に実施することにより予定どおり使用していく。
食品の新たな機能性：口腔内細菌増殖抑制によるインフルエンザ予防は可能か？

インフルエンザの重症化には、インフルエンザウイルスの活性化に必要な酵素を産生する口腔内細菌の関与が示唆されている。本研究では口腔内細菌とインフルエンザウイルス双方に対して増殖抑制効果をもつ食品を探索、その機能成分を同定し口腔内細菌とウイルスに対する効果を分子レベル、培養細胞レベルと順に研究を進める。本研究の遂行により食品の機能成分の抗菌・抗ウイルス作用機序が明らかになるだけでなく、新たな機能性食品等の開発につながることが期待される。
肥厚性血管病の発病並びに局在化に及ぼすせん断流れおよび水透過速度の影響

本研究は、動脈硬化症、脳動脈瘤形成、および吻合部内膜肥厚など、血管壁の肥厚又は衰退を伴う血管病の発病並びに局在化機構の解明を目的として、ウシ大動脈由来平滑筋細胞と内皮細胞を共培養して作製した血管壁モデルを用いた培養実験およびイヌを用いた生体実験により流れの影響について検討したもので、その成果の概要は、以下に記した通りである。(1)水透過がない場合には、流れ(せん断応力)の負荷によって内皮細胞によるLDLの取込みが増大するが、化学的に修飾されたアセチル化LDL(AcLDL)の取り込みは逆に減少し、それがスカベンジャー受容体を介した取込みが減少するためであることが判った。(2)水透過がある場合には、血管壁モデルの壁面におけるLDLの濃度が流速の増減によって変化し、流速が小さいほど高くなることが判った。また、壁面濃度が高いほど細胞層に取り込まれる量が多いことが判った。(3)イヌの大腿動脈に水透過速度の異なる3種類の人工血管を移植し、それらの移植前および採取後に測定した水透過速度と形成された偽内膜の厚さとの関係について調べた。その結果、水透過速度が小さいものほど内膜肥厚が抑制されることが判った。(4)血管壁モデルを急激に拡大する流路の一部となるように装着して7-10日間循環培養し、細胞増殖およびヒト単核細胞(THP-1)の細胞層への付着・侵入に及ぼす流れの局所的な乱れ(渦流れ)の影響について調べた。その結果、細胞増殖の指標としての細胞層の厚さおよびTHP-1の細胞層への付着・侵入は、共に流れが遅く壁せん断応力が小さい拡大管入口近傍の淀み点および環状渦の最先端にあたる再付着点近傍で最大、流れが速く壁せん断応力が大きい渦の中間部および再付着点の下流部で最小となっており、動脈硬化や内膜肥厚が流れが遅く壁せん断応力の小さい領域に起こりやすいという臨床学的観察結果と一致することが判った。本研究の目的は、動脈硬化症、脳動脈瘤形成、および吻合部内膜肥厚など、血管壁の肥厚あるいは衰退を伴う血管病の発病並びに局在化が、我々がこれまで行ってきた研究により新たに見出した血管内壁表面上におけるリポ蛋白の流速依存性濃縮・枯渇現象によるものであるか否かを実験により検証することである。そこで、先ず初めに、動脈硬化症および吻合部内膜肥厚が血中コレステロール濃度の高いヒトにほど起こるということに関して、本当に血漿中のコレステロール濃度が高いほど血管壁に多く取り込まれるのか、また、取り込まれる量が多ければ多いほど血管の内膜が厚くなるのかどうかをウシ大動脈由来平滑筋細胞および内皮細胞を重層播種共培養して作製した血管壁モデルおよび蛍光物質で標識したコレステロールの担体である低密度リポ蛋白(LDL)およびウシ胎児血清を用いて検討した。その結果、LDLの濃度が高いほど血管壁モデルの細胞層内に取り込まれる量も多く、時間の経過と共にその量が増大する事が判った。また、LDLを含んでいるところの血清の濃度が高いほど血管壁モデルの細胞層が厚くなることも判った。

続いて、多孔質膜上にウシ大動脈由来平滑筋細胞および内皮細胞を重層播種共培養して作製した血管壁モデルを平行平板型流路の一部になるように装着し、これを循環灌流システムに組み込み、蛍光物質で標識したLDLを含んだ培養液を定常流の条件下で循環して血管壁モデルの内腔面を一層に覆っている内皮細胞の表面におけるLDLの濃度(壁面濃度)および細胞層に取り込まれるLDLの量に及ぼすせん断流れおよび細胞層における水透過速度の影響について検討した。その結果、水透過のある場合には、LDLの壁面濃度は理論通りに流速の増減によって変化し、流速(壁せん断応力)が小さいほど高くなることが判った。また、壁面濃度が高いほど細胞層に取り込まれる量も多いことも判った。本研究の目的は、動脈硬化症、脳動脈瘤形成、および吻合部内膜肥厚などの血管病の発病並びに局在化が、我々が見出した血管内壁表面上におけるリポ蛋白の流速依存性濃縮・枯渇現象によるものであるか否かを実験的に検証することである。前報で水透過が無い、即ち濃縮現象が起こらない場合には、内皮細胞(EC)による低密度リポ蛋白(LDL)の取り込みがせん断応力の負荷によって増大することを示したが、化学的に修飾された酸化LDLやアセチル化LDL(Ac-LDL)の取り込みもLDLの場合と同様に増大するか否かは未だわかっていない。そこで、ウシ大動脈由来内皮細胞を培養した培養皿に蛍光物質で標識したLDLおよびAc-LDLを添加した培養液を満たし、回転円盤装置を用いてせん断応力の平均値が10dynes/cm^2となるような流れを負荷しながら2時間培養し、ECによるこれらの取り込みに及ぼす流れの影響について検討した。その結果、LDLの取り込みは、流れの負荷により増加するが、Ac-LDLの取り込みは、逆に減少し、それは、流れの負荷によってスカベンジャー受容体を介した取り込みが減少するためであることが判った。次に、多孔質膜上にウシ大動脈由来平滑筋細胞および内皮細胞を播種共培養して作製した血管壁モデルに上記と同様の回転円盤型せん断流れ負荷装置を用いて水透過ありおよび無しの条件下でせん断応力を負荷しながら7日間培養し、細胞層の厚さを計測することにより、細胞の増殖に及ぼすせん断流れ(せん断応力)および水透過の影響について検討を行った。その結果、細胞層は、内皮細胞に負荷されているせん断応力の値がゼロに近い培養皿の中心部で最も厚く、せん断応力の値が中心からの距離に比例して増大し、最大(19dynes/cm^2)となる外縁部で最も薄くなること、そして、水透過のある場合の方が無い場合に比べて有意に厚くなることが判った。【1】人工血管を生体に移植した場合には、動脈硬化症および吻合部内膜肥厚などの局在化機構として我々が提唱しているところの血管内壁表面上におけるリポ蛋白の濃縮・枯渇現象が起こり、形成される偽内膜の厚さがその血管の水透過速度の大小により異なることが予想される。そこで、イヌの総頚動脈に、内径3mmで、水透過速度が大きく異なる3種類の人工血管、即ち、組織固定して作製したイヌの総頚動脈(GAグラフト)、市販のePTFEグラフト、自作のポリエステル布製グラフト(PEグラフト)を端端吻合により間置移植し、それらを1週から1年後に採取し、管壁における水透過速度の測定、走査電顕による内表面の観察および細胞層の厚さの測定を行った。その結果、人工血管に形成された偽内膜の厚さは、移植前における水透過速度が生体血管のそれに最も近い値を示したGAグラフトで最も薄く(2μm程度)、水透過速度が最も大きかったPEグラフトで最も厚く(術後2ヶ月のものでも126μm)なっていることがわかった。【2】独自に開発した組織工学的方法を用いて内径3.0mmのePTFEグラフトにウシ大動脈
重症筋無力症の新規自己抗体"抗MuSK抗体"の測定法の開発と発症機構の解明

前年度に明らかにした重症筋無力症(MG)における抗MuSK抗体価は抗アセチルコリン受容体(ACh R)抗体陰性MG(SNMG)で顕著に高く、抗ACh R抗体陽性MG(SPMG)例がすべて低力価を示したことから、RIA法に使用したMuSK融合タンパクのAPに対する自己抗体の存在を疑った。そこで、MuSK-APに代わるHis-MuSKを作製し、同様の検討を行った結果、低力価を示したSPMG例が陰性となり、一方、MuSK-AP高力価群は不変であったことから、SPMG群の一部(約10%)は胎盤型APに対する自己抗体を有することが分かった。AP抗体の特異性を検討するため、MG以外の自己免疫疾患91例、および健常者70例について検討した結果、陽性例は全く検出されず、AP抗体はSPMGに特異的に出現する新規自己抗体であることが分かった。そこで、His-MuSKを用いて、陽性者18例のIgGサブクラスを検討した結果、すべての症例でIgG4が主要クラスであることが明らかとなった。また、MuSKの各細胞外ドメインを作製し、自己抗体の交差反応性を検討した結果、全例がドメイン1-2に強い反応を示すことが分かった。さらに、これまでに確定したMuSK抗体陽性を示す症例の臨床的特徴を調べた結果、陽性例は四肢症状より、頚部、顔部の筋や呼吸筋の強い障害をもつことが分かり、欧米で報告されているSNMG陽性例の臨床的特徴に一致することが分かった。重症筋無力症(Myasthenia Gravis, MG)のうち,全身症状をもつ患者血清中には約80%-85%に抗アセチルコリン受容体(ACh R)抗体が検出される.2001年,抗ACh R抗体陰性MG患者血清中に新規自己抗原であるMuscle-specific tyrosine kinase (MuSK)に対する自己抗体をもつ一群の患者の存在が報告され,抗MuSK抗体測定の臨床的有用性が明らかとなった.そこで,本年度は抗MuSK抗体を測定するため,リコンビナントMuSKタンパクの作製と,これを用いた測定系の開発を行った.まず,膜貫通タンパクであるMuSKタンパクの作製のため,MuSK細胞外領域配列の下流にヒト胎児型アルカリフォスファターゼ(ALP)をっないだコンストラクトを作製し,Cos7を用いてMuSK-ALP融合タンパク質を分泌型として作製し,次に培養液より抗ヒトALP抗体カラムを用いてヒトMuSKタンパク質の精製を行った.SDS電気泳動により,分子量(110KD)およびその精製度(98%)を確認した.次に本タンパク質を用いてウエスタンブロットを行い,抗ACh R抗体陰性で重症の全身症状を示す15人のMG患者血清と反応させると,3人が110KD付近のバンドと強く反応するMuSK抗体陽性患者を見出した.次に簡易測定系構築のため,MuSK融合タンパクをクロラミンT法により,^<125>I標識化し,免疫沈降法による測定系の開発に成功した.本法を用いて,健常者,他の自己免疫病を対象に多数検体を測定した結果,すべて陰性を示すことが明らかとなった.一方,抗ACh R抗体陰性でMGと確認された50例のMG患者を測定した結果,7例のMuSK抗体陽性患者を発見することができた.前年度に明らかにした重症筋無力症(MG)における抗MuSK抗体価は抗アセチルコリン受容体(ACh R)抗体陰性MG(SNMG)で顕著に高く、抗ACh R抗体陽性MG(SPMG)例がすべて低力価を示したことから、RIA法に使用したMuSK融合タンパクのAPに対する自己抗体の存在を疑った。
レトロウイルスベクターを用いた養子免疫遺伝子細胞療法の確立

レトロウイルスベクターを用いて癌関連遺伝子を導入した造血前駆細胞を、サイトカインにて樹状細胞(DC)へと分化・誘導し、これら遺伝子導入DCを用いた効率の良い腫瘍特異的細胞傷害性T細胞(CTL)の誘導法を確立する。[方法・結果]レトロウイルスベクターGCDNsamI/Eにてovalbumin(OVA)遺伝子を導入したマウス造血前駆細胞(c-KIT陽性Lineage陰性細胞)を、GM-SCFとIL-4存在下で培養し、OVA発現DC(OVA/DC)へと分化誘導させた。これら遺伝子導入細胞は形態学的にDCであり、表面マーカーとしてCD11c、CD40、CD80は強陽性であった。また、EGFPをマーカーとした遺伝子導入効率は80%を超えた。治療モデルとして、これらOVA/DCをOVA発現胸腺腫(EG7)担癌マウスに接種したところ、免疫されたマウスは腫瘍を完全に排除し、移植後50日目に再移植したEG7も拒絶した。Lysis spotの結果、これらマウスにおいてOVAペプチドで免疫したマウスの約4倍多い腫瘍特異的CTLが認められ、さらにはマウス血清中に抗OVA抗体も検出された。また、これら抗腫瘍効果はMHC class II KOマウスで減弱した。[考案]以上の結果から、今回のOVA/DCを用いたワクチン療法により細胞性免疫のみならず、MHC class IIを介したOVA特異的CD4陽性T細胞の誘導も認められ、今回の抗腫瘍効果におけるCD4陽性細胞の重要性が示唆された。今後は、適当な腫瘍抗原を選択することで、汎用性の高いガンワクチンとしての臨床応用が期待できると思われる。
北海道産トガリネズミ2種のマイクロサテライト遺伝子多型の地理的分布パターンの解明

北海道産トガリネズミ2種、オオアシトガリネズミ(Sorex unguiculatus)、バイカルトガリネズミ(S.caecutiens)の生物地理学的歴史を調べるためにマイクロサテライトDNAマーカーを用いて両種の個体群の遺伝的な構造を比較した。北海道各地でサンプリングを行い、バイカルトガリネズミでは13地点、オオアシトガリネズミでは島嶼個体群を含む24地点について個体群構造を調べた。北海道内においては両種ともに各遺伝子座の対立遺伝子数、ヘテロ接合度は高い値を示したがオオアシトガリネズミの島嶼個体群ではすべての遺伝子座で対立遺伝子数が減少する傾向がみられた。個体群間の遺伝的分化をWeir & Cockerham(1984)のθで定量化したところ、北海道内においてはバイカルトガリの方がオオアシトガリよりも値が大きくなり、後者に島嶼個体群を含めた場合、より高い値が示された。また個体群間の遺伝的距離と地理的距離の相関関係を調べた結果、オオアシトガリでは弱いが有意な正の相関がみられた。一方バイカルトガリでは有意な相関関係はなかった。オオアシトガリでみられた相関関係は長期間安定した生息環境のもとで地域個体群が分化するのに十分時間がたった場合にみられるものであった。バイカルトガリのパターンは地域個体群が分化するのに十分な時間が経過しておらず、分布をひろげてからあまり時間がたっていないときにみられるものであった。この結果はミトコンドリアのチトクロムb遺伝子の系統関係から推測された両種の分布の歴史と矛盾している。オオアシトガリの島嶼個体群については、ボトルネック効果と島の面積による個体群サイズの制限によって小さい島ではより遺伝的浮動の影響が大きくなり、遺伝的な分化がすすんだと考えられる。北海道内およびその周辺地域におけるオオアシトガリとエゾトガリの地域個体群間の遺伝的つながりを調べる前に、これらの全分布域に対して北海道、及び周辺の地域の個体群がどのような系統的位置関係にあるかを調べる必要がある。そのためにはマイクロサテライト遺伝子のような進化速度が極早い遺伝マーカーでは不適である。そこでミトコンドリアのチトクロムb遺伝子を用いてオオアシとエゾの各地域個体群の系統について調べた。その結果、オオアシはエゾよりも最終的に北海道に分布を広げてからの時間が短いことが示唆された。またエゾでは北海道の個体群はサハリンから大陸にかけての個体群とはかなり系統的にことなっていることが示された。このことからエゾトガリの北海道の個体群はそのほかの個体群と別れてからかなり時間がたっていると思われた。今回の研究テーマのメインの遺伝マーカーであるマイクロサテライト遺伝子であるが、オオアシ、エゾに関して独自に遺伝子の単離を試みた。多数の候補遺伝子座が見つかったが、選択への中立性やハーディー・ワインバーグ平衡からのずれ等により、遺伝マーカーとして適切でないものあった。そのため既に他の種で見つかっているマイクロサテライト遺伝子をオオアシ、エゾにも適用できるか検討した。その結果、オリジナル、既発表のものも含めて、オオアシで5つ、エゾで8つの遺伝子座が実際の分析に使用可能であることが分かった。オオアシでは道内のいくつかの個体群で分析をおこなっているが、島嶼で遺伝子がホモになる可能性が高いことがわかった。しかし、現在はオオアシで更に多くの個体群での分析とエゾの分析を続行している最中である。北海道内においては両種ともに各遺伝子座の対立

遺伝子数、ヘテロ接合度は高い値を示したがオオアシトガリネズミの島嶼個体群ではすべての遺伝子座で対立遺伝子数が減少する傾向がみられた。個体群間の遺伝的分化をWeir & Cockerham(1984)のθで定量化したところ、北海道内においてはバイカルトガリの方がオオアシトガリよりも値が大きくなり、後者に島嶼個体群を含めた場合、より高い値が示された。また個体群間の遺伝的距離と地理的距離の相関関係を調べた結果、オオアシトガリでは弱いが有意な正の相関がみられた。一方バイカルトガリでは有意な相関関係はなかった。オオアシトガリでみられた相関関係は長期間安定した生息環境のもとで地域個体群が分化するのに十分時間がたった場合にみられるものであった。バイカルトガリのパターンは地域個体群が分化するのに十分な時間が経過しておらず、分布をひろげてからあまり時間がたっていないときにみられるものであった。この結果はミトコンドリアのチトクロムb遺伝子の系統関係から推測された両種の分布の歴史と矛盾している。オオアシトガリの島嶼個体群については、ボトルネック効果と島の面積による個体群サイズの制限によって小さい島ではより遺伝的浮動の影響が大きくなり、遺伝的な分化がすすんだと考えられる。
カラハリ・コエにおける言語と音楽の相互関係：クリックとポリリズム

2018年度の主要な実績は、(1)過去に記録されたグイ音楽のアーカイブ編纂の作業開始、(2)ボツワナ大学での共同研究セミナー開催、(3)フィールドワークの実施、(4)音楽学的手法による調査方法の設計の精緻化のための討議、の4点に要約される。(1)に関しては、1970年代1990年代に人類学者や言語学者が、現在のボツワナ共和国中央カラハリ動物保護区内にあったグイ人の集落で収録した録音を電子化し、そこに含まれる音楽や関連するテキストの録音箇所を特定し、メタデータを録音記録に連結する目録の編纂を始めた。(2)については、研究代表者(中川)と研究分担者(松平)、研究協力者(大野仁美)がボツワナ大学を訪問し、同大学アフリカ言語文学研究科でセミナーを開催して、グイ語音韻論、グイ語文法、南部アフリカの楽器、をテーマとする研究発表をして、現地共同研究者たちおよびグイ語話者も交えた討議を行なった。(3)としては、中川と大野が文法構造にかかわる資料収集を、また、松平がグイ音楽と楽器にかかわる初期調査を行なった。松平の調査は、グイ人の音楽で現在最も頻繁に使われる楽器デング(いわゆる親指ピアノ)の製作過程の観察、デングを用いる歌(4曲)の実演の能動的参与観察、治療儀礼の音楽と舞踊の記録である。(4)の討議は、本プロジェクトのシドニー大学チームの民族音楽学者(Linda Barwick, Myfany Turpin)と日本チームの間でインターネット上で実施した。この討議によって、シドニー大学チームはグイ社会における伝統音楽衰退の現状について、日本チームは音楽学的資料収集の実際の手法について、それぞれの理解を明瞭にすることができた。また、現在のグイ社会と伝統音楽の関係というテーマに、伝統音楽の再活性化という今日的な意義をもつトピックも加わった。本プロジェクトは、東京外国語大学を拠点とし、シドニー大学・ボツワナ大学・兵庫県立大学・京都大学の研究者の協働によるやや複雑な研究組織をもつが、プロジェクトは円滑に始動できたと判断される。ボツワナ共和国における調査許可も今後5年間の有効期間が得られた。海外での共同セミナーにも成功し、初期調査も問題なく実施できた。全般的に見て、順調に進展している。次の活動を進めて行く:(1)過去のグイ音楽記録の俯瞰調査とアーカイブ化、(2)ボツワナ大チーム・シドニー大チームとの学際的な共同研究セミナー開催、(3)海外チームメンバーとの共同現地調査の実施。(1)には、歌だけでなく、過去に収集された韻文テキスト、物語に現れる歌、乳幼児に向ける養育者の歌的テキストの記録(録音、録画、フィールドノート)にまで対象を拡大する。(2)はフィールド調査の出張の際に訪問するボツワナ大学に加えて、日本やオーストラリアでの開催の可能性を探る。(3)については、手始めに、中川とTurpinは、グイ語の歌における音韻構造と音楽構造の関係の探求のための共同資料収集を、大野とボツワナ大学のGabanamotseは、物語収集の新手法の適用の実践を計画している。次の活動を進めて行く:

(1)過去のグイ音楽記録の俯瞰調査とアーカイブ化、(2)ボツワナ大チーム・シドニー大チームとの学際的な共同研究セミナー開催、(3)海外チームメンバーとの共同現地調査の実施。(1)には、歌だけでなく、過去に収集された韻文テキスト、物語に現れる歌、乳幼児に向ける養育者の歌的テキストの記録(録音、録画、フィールドノート)にまで対象を拡大する。(2)はフィールド調査の出張の際に訪問するボツワナ大学に加えて、日本やオーストラリアでの開催の可能性を探る。(3)については、手始めに、中川とTurpinは、グイ語の歌における音韻構造と音楽構造の関係の探求のための共同資料収集を、大野とボツワナ大学のGabanamotseは、物語収集の新手法の適用の実践を計画している。国際共同セミナーがボツワナ大学での開催となり、セミナー出席とフィールド調査と兼ねた1度の出張で済ますことができたので、2018年度の旅費を節約することができた。このおかげで2019年度以降の調査規模の拡大を検討することができる。また、2018年度の初期調査のためには、現有機器で妥当であったため、新規購入をしなかった。そのため、物品費に余裕がでた。新しい機器の選定と購入は2019年度以降にシドニー大学チームの音楽学者の助言を得て行う計画である。
新規脱ハロゲン化酵素のシアン付加反応による光学活性β-ヒドロキシニトリルの生産

平成7年度において次のような研究成果を得ている(1)立体特異的ハロヒドリンエポキシダーゼを用いた光学特異的β-ヒドロキシニトリル合成:まずCorynebacterium属細菌から光学特異性を示すハロヒドリンエポキシダーゼを精製、単離した。本酵素はプロキラルなハロヒドリン(ジクロロプロパノール)を(R)-エピクロロヒドリンへ変換する反応とその逆反応をも触媒する。さらに(R)-エピクロロヒドリンとシアンイオンの存在下では、シアンの光学特異的付加反応が進行し、光学活性なβ-ヒドロキシニトリル(β-ヒドロキシブチロニトリル)が生成する。このシアン付加反応は不可逆反応であるので、光学純度の高い、β-ヒドロキシニトリルが生産蓄積する。ジクロロプロパノールから(R)-エピクロロヒドリンへの変換は可逆反応であったので、(R)-エピクロロヒドリンの代わりに、ハロヒドリン(例えばジクロロプロパノール)を添加し、シアン付加反応を検討したところ、光学活性なβ-ヒドロキシニトリルを生成することが明らかとなった。またエピクロロヒドリンを用いた場合に比べて、ハロヒドリンを用いる方が、非酵素的な反応がほとんどおこらないため、極めて光学純度の高いβ-ヒドロキシニトリルを生産できることを見いだした。このような本反応はキラルシントンを合成できる点で、応用的に大変意義深い。よって、本酵素の基質特異性を検討し、どのようなハロヒドリンが基質になりうるのかを検討したところ、かなり広い範囲で種々のハロヒドリンが良好な基質となることを明らかにした。
痴呆性疾患の概日リズム障害に対するメラトニン療法及びその生理学的意義に関する研究

目的および対象:同一施設に3ケ月以上入所し、消灯時刻(21000600時、夜間時間帯)食事時刻、室温などの同調因子を一定に設定したアルツハイマー型老年痴呆患者8名(平均年齢【.+-。】SD、73.6【.+-。】10.3)を対象として、本疾患での睡眠・行動障害に対するメラトニン補充療法の治療効果をプラセボとのdouble-blind cross-over designにて検討した。方法:導入観察期(7日間)の評価で、活動・休止リズム障害が認められたアルツハイマー型老年痴呆患者に対して毎日午後9時に0mg(プラセボ)もしくは9mg量を経口的にそれぞれ28日間にわたり投与した。試験の全期間中にわたり、非利き腕に取付けたアクチグラフにより、全方向への0.01G以上の重力加速頻度数を連続測定し(epoch time;1分)、活動・休止の時系列データとした。導入観察期、メラトニン投与期、およびプラセボ投与期の各期の最終日に、静脈内持続留置カテーテルを用いて、2時間おきに24時間にわたり無痛採血を行い、radio-immuno assay法により血清中メラトニン濃度の経時的変化を評価した。結果および考察:メラトニン補充療法はプラセボ投与時に比較して、アルツハイマー型老年痴呆患者の夜間活動量および夜間活動量比率を有意に減少させることで睡眠・行動障害を改善させた。一方、昼間活動量および総活動量には有意な変化は認められなかった。メラトニン投与28日目の血中メラトニン濃度ピークは、投与1時間後に3980pg/mlと高値を示したが、投与17時間後の1400時には生理的濃度水準まで速やかに低下した。今後、至適投与量および投与時刻の決定が必要である。
高性能電磁界数値解析のための新たな高速線形反復解法の開発

電気電子機器の開発・設計に用いられる電磁界解析の高性能化を目的として,従来にない新たな高速線形反復解法の開発に取り組んだ。(1)電磁界ベクトルの3成分およびスカラポテンシャル1成分を分離して扱う対角ブロック前処理を提案し、静磁界、準定常および高周波解析におけるその高い有効性を確認した。さらに、非適合要素を使用する解析でも、同手法が有効であることを確かめた。(2)疑似導体を含むTーΩ解析について,疑似導体の導入により引き起こされる計算効率の悪化を解消する反復解法を開発した.導体部分に流れる環状電流成分を表現する補助行列を用いる陰的誤差修正法を用い,反復解法の収束性が改善されることを示した.平成24年度は主に、本課題の主要研究テーマである(1)辺要素に基づく有限要素法のための代数マルチグリッド法の開発に加え、(2)疑似導体を含むTーΩ有限要素解析の反復収束改善手法の提案とその折畳み前処理への応用に関する検討を行った。(1)23年度に開発した、静磁界解析、準定常解析、および高周波解析のための電磁界ベクトルの3成分およびスカラポテンシャル1成分を分離して扱う前処理手法について、その理論的基盤について検討を進めた。また、本前処理手法で現れる行列が代数マルチグリッド法の応用に適した性質を持つことを明らかにし、実用規模の数値解析によって代数マルチグリッド法を使用した効率的な求解が可能になることを確認した。(2)TーΩ法による穴あき導体を含む渦電流解析について,導電率を非常に低く設定した疑似導体を導入することによって引き起こされる,係数行列の悪条件化と反復収束性の悪化の解消について検討を行った.導体部分に流れる環状電流成分を表現する補助行列を用いる陰的誤差修正法を提案し,簡易モデルを用いた数値計算によって,係数行列の条件及び反復解法の収束性が改善される可能性を示した.条件改善効果の検討の容易さから,今年度は陰的誤差修正法について検討を行ったが,陰的誤差修正法で現れる特異な方程式の求解については一般に,折畳み前処理を導入することで計算効率を改善することができる.本年度開発した手法についても折畳み前処理を適用することは可能であり,特に補助行列の列数を増加させた場合にはその効果が大きくなることが予想される.平成25年度には、(1)本課題の主要なテーマである、辺要素に基づく有限要素法のための代数マルチグリッド法の開発について、非適合ボクセル有限要素解析への応用について研究を行った。また、(2)不整合メッシュを用いた有限要素解析を効率的に扱う計算手法を開発し、当手法を使用した場合の線形反復解法の収束特性についての検討を行った。研究機関全体を通じて実施した研究の成果を以下にまとめる。(1)電磁界ベクトルの3成分およびスカラポテンシャル1成分を分離して扱う前処理手法の提案・開発を行い、静磁界解析、準定常解析、および高周波解析へ応用し、その高い有効性を確認した。また、本前処理手法で現れる行列が代数マルチグリッド法の応用に適した性質を持つことを明らかにし、実用規模の数値解析において代数マルチグリッド法を使用した効率的な求解が可能になることを確認した。さらに、非適合ボクセル有限要素解析への同手法の応用に取り組み、静磁界解析、渦電流解析における有効性を確認した。(2)TーΩ法による穴あき導体を含む渦電流解析について,導電率を非常に低く設定した疑似導体を導入することによって引き起こされる,係数行列の悪条件化と反復収束性の悪化の解消について検討を行った.導体部分に流れる環状電流成分を表現する補助行列を用いる陰的誤差修正法を提案し,数値計算例において,係数行列の条件及び反復解法の収束性が改善されることを示した.(3)発展的な研究テーマとして、有限要素解析における不整合メッシュを効率的に扱う計算手法を開発し、これを使用した場合の線形反復解法の収束特性についての検討を行った。(2)疑似導体を含むTーΩ解析について,疑似導体の導入により引き起こされる計算効率の悪化を解消する反復解法を開発した.導体部分に流れる環状電流成分を表現する補助行列を用いる陰的誤差修正法を用い,反復解法の収束性が改善されることを示した.平成23年度は主に、本課題の主要な研究テーマである、辺要素に基づく有限要素法のための代数マルチグリッド法の開発を行った。まず、静磁界計算において電磁界のベクトルの3成分を分離して扱う新しい前処理手法を考案し、その理論的基盤について検討を進めるとともに、比較的簡単なモデルについて固有値解析を行うことでその有効性を確認した。開発された手法は現在のところその適用対象がボクセルメッシュに限定されてはいるが、既存のシミュレーションプログラムへの導入が非常に容易であるという長所も有する。さらに、本前処理手法で現れる行列が代数マルチグリッド法の応用に適した性質を持つことを明らかにし、実用規模の数値解析によって代数マルチグリッド法を使用した効率的な求解が可能になることを確かめた。

現在標準的とされる不完全コレスキー分解前処理を用いた解法と比較して、二千万自由度以上の解析において最大で10倍以上の求解性能の向上が得られた。また、交付申請書においては平成24年度以降に行う予定としていたが、静磁界計算以外の解析への提案手法の応用についても検討を進めた。電磁界のベクトル3成分に加えてスカラポテンシャル1成分を適切に扱うことによって、準定常磁界計算および高周波電磁界計算への提案手法の拡張を行った。簡単なモデルについて行った特異値解析により、本手法の有効性が支持された。7百万自由度以上の規模の高周波解析について行った求解性能の検証では、標準的解法と比較しての求解性能の向上は3倍以上であった。本課題の主要なテーマである、辺要素に基づく有限要素法のための代数マルチグリッド法の提案および開発は、静磁界計算・準定常磁界計算・高周波計算に関して予定通りに遂行されている。さらに折畳み前処理の新しい応用例として,疑似導体を含むTーΩ有限要素解析に着目し,反復収束改善のための新手法の提案・開発に着手し、テストモデルに置いてその有効性を確認できた。本課題の主要なテーマである、辺要素に基づく有限要素法のための代数マルチグリッド法の提案および開発は、静磁界計算について予定通りに遂行された。さらに、平成24年度以降に着手する予定であった、準定常磁界計算・高周波計算への提案手法の拡張に着手し、高周波計算については既に七百万自由度以上の規模の解析でその有効性を確認できている。今年度までに開発を行った、高性能電磁界解析のための線形反復および前処理手法について、さらに理論的および数値実験的検討を進める。また、有限要素電磁界解析における非整合メッシュを効率的に扱う手法の開発に着手し、当手法を用いた時の線形反復収束性への影響についての検討を行う。今年度開発を行った前処理手法について、準定常磁界解析への拡張について検討を進める。また、本手法については数学的な基盤の整備がまだ不十分であるので,理論的検討についても行う。次年度に使用する予定の研究費があるのは、主に、使用する有限要素メッシュ生成ソフトと高性能計算機の更新,本年度予定していた国際会議発表のいくつかを、次年度にシフトしたためである。次年度、これらの更新・発表を遂行する。次年度に使用する予定の研究費があるのは、主に、コンパイラなどのプログラム開発環境や使用する計算機の更新を、本年度から次年度にシフトしたためである。次年度以降、これらの更新を遂行する。
新しい量子拡散理論による重い核の重イオン核融合反応および超重核生成反応の研究

1.クーロン障壁近傍及び以下での重イオン核融合反応の断面積を理論的に評価する新しい方法として、G-行列理論に基づく有効相互作用を用いた二重畳み込みポテンシャルに基づく結合チャネル法を開発した。2.その有効性を検証する為^<16>O+^<154>Sm散乱に適用したところ、^<154>Smの基底回転帯を考慮した結合チャネル計算によって、クーロン障壁を挟む広範な入射エネルギー領域に渡り、核融合反応断面積の実験値を再現する事に成功した。3.しかし、核融合障壁分布の実験データを再現するには理論の改良が必要である。4.2重たたみ込みポテンシャルを土台にした結合チャネル法が、所謂、extra-pushの問題が存在する重い重イオン間の反応断面積の記述に有効か否かを調べた。そのため^<60>N_1+^<154>Smに適用し、核融合障壁透過断面積が、fusion-fission的な反応の全断面積と良く一致する事、従って、この方法を用いれば、fusion-fission的な反応の全断面積の定量的な予言が出来る事を示した。5.超重元素生成反応をはじめ重い原子核同士の重イオン反応の核融合断面積を評価する為には、所謂核融合障壁を透過してから核分裂に対する障壁の内側にいたる過程を定量的に記述する理論の開発が必要である。そのために、新たに量子拡散理論を開発した。開発した量子拡散方程式には、非マルコフ効果を反映して通常の拡散方程式には存在しない新たな項が現れる。6.量子拡散理論を、巨視的自由度が環境と相互作用しつつポテンシャル障壁に沿って運動する問題に適用し、高温領域では拡散係数と散逸係数の間に良く知られた揺動散逸定理が成り立つが、量子揺らぎが優勢になる低温領域では、量子効果のない場合の揺動散逸定理からの変化は、ポテンシャルの井戸の中を運動する場合とは著しく異なる事を示した。7.超重核生成反応に対応する典型的パラメターを用いた解析を通して、量子効果および非マルコフ効果が重要な影響を与えることを明らかにした。1.重イオン核融合反応に関し、特に、原子核が反応の初期に励起状態にある場合のチャネル結合効果の解析を行い、原子核の内部運動が遅い場合には、初期状態が励起状態であるか基底状態であるかに依らず、チャネル結合効果は、障壁透過率を、障壁より低いエネルギーでは増幅させ、高いエネルギーでは抑制すること、一方、早い内部運動は、基底状態から出発する場合は障壁透過確率を増幅するが、励起状態から出発する場合は、極めて低い入射エネルギーの場合を除いて、抑制することを示した。2.天体核反応における遮蔽効果および重イオン核融合反応に関連して、2準位結合チャネル計算の詳細な分析を行い、障壁中での内部自由度の遷移に伴って、空間的に変動するポテンシャルの変化(繰り込み)が起こること、特に、初期状態が励起状態にあるか、ポテンシャル障壁の前で励起が起こる場合は、この効果が著しくなることを示した。この事は、遮蔽効果の研究には、通常の静的解析とは異なる動的効果の研究が重要である事を示している。3.環境と相互作用した巨視的自由度のポテンシャル障壁に沿った運動を、量子拡散過程の観点から定式化し、高温領域では拡散係数と散逸係数の間に良く知られた揺動散逸定理が成り立つが、量子揺らぎが優勢になる低温領域では{量子効果のない場合の揺動散逸定理からの変化は、ポテンシャルの井戸の中を運動する場合とは著しく異なる事を示した。

4.新しい方法で決定した重イオン間ポテンシャルを用いて、^<60>Ni+^<154>Smに対する結合チャネル計算を行い、核融合障壁透過断面積が、fusion-fission的な反応の全断面積と良く一致する事、従って、この方法を用いれば、fusion-fission的な反応の全断面積の定量的な予言が出来る事を示した。新しい方法の要点は、重イオン間のポテンシャルを2重畳み込み法で決定し、その際、核力の強さを現象論的な液滴模型の表面張力を通して決定する事である。1.クーロン障壁近傍及び以下での重い原子核同士の核融合反応及びFusion-fission反応の断面積(核融合障壁透過断面積)を理論的に評価する新しい方法として、二重畳み込みポテンシャルに基づく結合チャネル法を開発した。2.その有効性を検証する為、精度の良い実験データが存在する^<16>O+^<154>Sm散乱に適用したところ、^<154>Smの基底回転帯を考慮した結合チャネル計算によって、クーロン障壁を挟む広範な入射エネルギー領域に渡り、核融合反応断面積の実験値を再現する事に成功した。3.更に、所謂核融合障壁分布の解析を行ったところ、実験データと今回の計算結果の間には定性的な不一致が存在し理論の改良の必要性が示唆された。4.超重元素生成反応断面積を評価する為に開発中の量子拡散方程式では、通常の揺動散逸定理が破られる事の他に、非マルコフ効果を反映して、通常の拡散方程式には存在しない新たな項が現れる事を明らかにした。5.低エネルギーでの重イオン核融合反応及び天体核反応を、所謂、spurious correlationの問題を避けて精度良く計算するための半古典的平均場量子トンネル理論を開発した。この方法は、入射核と標的核の相対運動を古典的に取り扱い、それに影響を及ぼすそれ以外の自由度を量子力学的に取り扱う方法である。後者は、重イオン散乱では原子核の内部運動、天体核反応では、遮蔽効果を引き起こす電子の自由度を表す。6.開発した理論を、D+d散乱、^3He+d散乱ほか幾つかの散乱系における遮蔽効果の解析に適用し、環境の自由度が動的自由度であることを反映し、結合チャネルの効果(天体核反応では遮蔽効果)は、遮蔽効果の解析で通常行われているように、入射エネルギーに依存しない静的なポテンシャルの繰り込みでは表現できない事、及び、チャネル結合効果を正しくとり入れた断面積の計算には、トンネル領域の時間発展を露わに取り扱う必要がある事を明らかにした。
DSGb5糖鎖は、泌尿器癌バイオマーカーになり得るか？

DSGb5は、転移を有する患者の腎癌組織から同定され新規構造物として報告されたガングリオシドである。DSGb5発現の臨床的意義を明らかにすることを目的として、腎癌患者組織でのDSGb5の発現と臨床病理学的因子、予後との関連を比較検討した。DSGb5高発現例では血管侵襲を有意に多く認め、DSGb5高発現例では予後不良であった。DSGb5糖鎖の機能を明らかにし、早期診断や予後予測、新規治療への応用などが、期待される。腎癌には、早期発見や根治治療後の治療経過を反映するような腫瘍マーカーはなく、画像診断でしか評価できないため、診断から根治治療後の治療効果を反映するような腫瘍マーカーの開発が望まれている現状である。糖鎖抗原DSGb5は、腎癌組織から抽出され同定Tされた糖脂質糖鎖抗原であるが、腎癌組織での発現が転移に関連していることを示唆する知見が得られ、腎癌細胞を用いた研究では、NK細胞の細胞障害活性を抑制する働きから免疫系を介して腎癌の悪性化に関与しているものと考えられている。申請者らの作成した糖鎖抗原DSGb5に対するモノクローナル抗体5F3を用いて、今回、腎癌摘出標本ホルマリン固定パラフィンブロック切片に対する免疫染色行った。本抗体を用いた腎癌組織に対する免疫染色は、これまで凍結切片を用いたものを行っており、ホルマリン固定パラフィンブロックに対する免疫染色は、行われていなかったが、本年度の研究により、ホルマリン固定パラフィンブロックに対する免疫染色において、安定した再現性のある染色方法を確立することができた。その結果、正常腎組織では、これまでの凍結切片組織で染色性が確認された近位尿細管細胞に加えて、集合管細胞でも発現していることが確認された。今後は、根治的腎摘除術を施行された患者や、腎部分切除術を施行された患者など、多数例の腎癌患者を対象として、腎摘標本での病理学的パラメーターとの関連や、腎摘後の臨床像との関連について、詳細に検討していく。糖鎖抗原DSGb5は、腎癌組織から抽出され同定された糖脂質糖鎖抗原であるが、腎癌組織での発現が転移に関連していることを示唆する知見が得られ、腎癌細胞を用いた研究では、NK細胞の細胞障害活性を抑制する働きから免疫系を介して腎癌の悪性化に関与しているものと考えられている。さらなる解析の結果、糖鎖抗原DSGb5は、腎癌の細胞運動能を亢進することを認めて、論文発表するに至った。(2015年Tohoku J Exp medicine)申請者らの作成した糖鎖抗原DSGb5に対するモノクローナル抗体5F3を用いて、今回、腎癌摘出標本ホルマリン固定パラフィンブロック切片に対する免疫染色行った。根治的腎摘除術を施行された患者や、腎部分切除術を施行された患者など、多数例の腎癌患者を対象として免疫染色を施行したところ、腎摘標本での病理学的パラメーターの中で脈管侵襲と相関する知見が得られた。現在、腎摘後の転移や予後との関連について、詳細に検討中である。腎癌摘出標本ホルマリン固定パラフィンブロック切片に対する免疫染色行い、腎摘標本での病理学的パラメーターの中で脈管侵襲と相関する知見が得られた。

本抗体を用いた腎癌組織に対する免疫染色は、これまで凍結切片を用いたものを行っており、ホルマリン固定パラフィンブロックに対する免疫染色は、行われていなかったが、本年度の研究により、ホルマリン固定パラフィンブロックに対する免疫染色において、安定した再現性のある染色方法を確立することができた。その結果、正常腎組織では、これまでの凍結切片組織で染色性が確認された近位尿細管細胞に加えて、集合管細胞でも発現していることが確認された。根治的腎摘除術を施行された患者や、腎部分切除術を施行された患者など、多数例の腎癌患者を対象として免疫染色を施行したところ、腎摘標本での病理学的パラメーターの中で脈管侵襲と相関する知見が得られた。さらに、腎摘後の早期の転移すなわち予後予測因子として、有用であることが判明し、日本癌治療学会、泌尿器科分子細胞研究会などで発表を行った。DSGb5は、転移を有する患者の腎癌組織から同定され新規構造物として報告されたガングリオシドである。DSGb5発現の臨床的意義を明らかにすることを目的として、腎癌患者組織でのDSGb5の発現と臨床病理学的因子、予後との関連を比較検討した。DSGb5高発現例では血管侵襲を有意に多く認め、DSGb5高発現例では予後不良であった。DSGb5糖鎖の機能を明らかにし、早期診断や予後予測、新規治療への応用などが、期待される。今回、腎癌に発現する糖鎖抗原DSGb5に対するモノクローナル抗体5F3を用いて、腎癌摘出標本のホルマリン固定パラフィンブロック切片に対する免疫染色行い、安定した再現性のある染色方法を確立することができた。今後は、腎癌に対して根治的腎摘除術を施行した患者や、部分切除術を施行した患者など多数例の患者を対象として、腎癌手術後の転移や再発など予後との関連について検討していく。泌尿器科今後は、根治的腎摘除術を施行された患者や、腎部分切除術を施行された患者など、多数例の腎癌患者を対象として、腎摘標本での病理学的パラメーターとの関連や、腎摘後の臨床像との関連について、詳細に検討していく。本年度の研究により、ホルマリン固定パラフィンブロックに対する免疫染色において、安定した再現性のある染色方法を確立することができたが、当初の予定使用額よりも使用額が少ないために次年度使用額が生じた。今後は、根治的腎摘除術を施行された患者や、腎部分切除術を施行された患者など、多数例の腎癌患者を対象として、腎摘標本での病理学的パラメーターとの関連や、腎摘後の転移や再発などの臨床像との関連について、詳細に検討していくので、平成28年度の請求額と合わせて、使用していく。今後は、根治的腎摘除術を施行された患者や、腎部分切除術を施行された患者など、多数例の腎癌患者を対象として、腎摘標本での病理学的パラメーターとの関連や、腎摘後の臨床像との関連について、詳細に検討していくので、平成27年度の請求学と合わせて、使用していく。
「放射線治療向上のための生物学的基礎・臨床研究の将来検討」

放射線治療の中心は低LET放射線の分割外部照射と組織・腔内照射であり、近年、プロトンや重イオン線といった新しい線源や照射機器、物理工学の進歩による線量分布の向上も著しい。一方、分割照射効果や治癒のメカニズムについての生物的研究も大きく進展した。本研究では、1.日本及び世界における放射線治療研究の現状分布と問題点2.どのような基礎・臨床研究が必要か、特に生物学的アプローチの面を中心に、分子生物学の進展の成果をどうとり入れるか3.そのために必要な研究組織ならびに萌芽的研究及び研究者人材について将来検討のため若手研究者を中心に一般にオープンに公募し、放射線治療向上のためどのような研究が必要か、自分の研究でどんな貢献ができるか可能性を考え発表するワークショップを開催した。55題の提案が出され、1)感受性の予測の問題点、2)治療効果を増強するための研究の二つの大きなテーマに分けて、非常に活発な討論が行われた。分子生物学的に放射線(種々の放射線について)感受性、細胞・組織応答のメカニズムを解明することが最も重要な中心課題の一つであると結論された。その成果にもとづいて、新しい治療効果の増強や各患者に最適な照射法選択のための放射線応答指標の開発へと発展させることができると考えられた。
放電後混合型スリットノズルによる不安定分子の生成と高感度検出

本研究ではパルス放電ノズルを組み合わせたレーザー誘起蛍光法およびキャビティリングダウン分光器の立ち上げを行った。CNラジカルの吸収スペクトルをモニターしつつ装置の最適化を行い、本装置が通常のラジカルのスペクトル観測には十分な感度を持つことを確かめた。さらに、新しいスリット電極を作成し、本研究の目標の一つであったラジカル分子錯体のプロトタイプである希ガス錯体Ar-CNの検出を試みている。本年度の研究ではCRDS分光器の立ち上げに先立ちレーザー誘起蛍光法(LIF)用の分光器の立ち上げとパルス放電システムの開発を行った。パルス放常用回路などの必要な電子回路、測定用のプログラムなどをほぼ全てを自作し、安価で柔軟性に富む分光器を作成できた。現在は本装置を用いて試行的な実験を行っている。CRDSの基本的な設計も終え、これに必要な光学部品も揃いつつあり、CRDS、LIFどちらでの実験も可能な実験装置が完成しつつある。超音速分子線の生成に用いる排気用のポンプには良く用いられる油拡散ポンプやターボ分子ポンプではなく、排気速度の大きい大型のメカニカルブースターポンプを用い、大量の試料ガスの噴射が可能になるよう工夫した。このことは特にCRDSで感度の著しい向上をもたらすと期待している。分光器の光源はYAG励起の色素レーザー、さらに倍波結晶を用いることで可視から紫外領域までの分光が可能である。波長較正にはヨウ素の吸収スペクトルを用いた。本年度は装置の作成に殆どの時間を費やしたため、スペクトルの観測、解析には至っていないが、必要な装置はほぼ揃え試験的な実験は終えつつある。来年度以降の研究では本装置を用い新規ラジカル、ラジカル錯体の検出を行う予定である。この他遠藤研究室との共同研究により炭酸(H2CO3)の検出に成功した。炭酸は生体内などのあらゆる化学で重要な役割を果たす基礎的な分子であるが、本研究により初めて気相での存在が確認ざれ、分子構造など基礎的な情報が明らかになった。本年度の研究によりパルス放電ノズル型CRDS分光器の立ち上げが完了した。CNラジカルの吸収スペクトルをモニターしつつ装置の最適化を行った。最終的に通常のラジカルのスペクトル観測には十分な感度を持つことを確かめた。さらに、本研究の目標の一つであったラジカル分子錯体のプロトタイプである希ガス錯体Ar-CNの検出を試みたが、現在のところ明確な検出には至っていない。この原因の一つとしてラジカルの生成量が未だ不十分であることが考えられる。幾つかの装置の改良により、現状の打開を試みている。その一つとして、最近放電スリットノズルを作成した。レーザー軸方向にのみ放電ガスが噴射されるよう、スリット、電極の構造に工夫を施したまた、本装置による更なる挑戦的な観測対象を見出すため、装置開発、実験と並行して理論計算を行った。その中の一つであるHO3ラジカルの結果について概説する。HO3ラジカルは古くからその重要性が指摘されつつ、実験的な困難のため研究のあまりなされていなかった系である。2005年申請者が気相での検出に成功したことをきっかけに、幾つかのグループによる理論、実験による研究が活発に行われてきたが、それらの結果には矛盾が指摘されているなど厄介な系である。本研究で行った高精度のMRCI計算は既報の回転定数、振動数等の実験値を誤差1%程度で再現することができた。本計算によるHO3の結合解離エネルギーは1.14kcal/molとなり、実験から間接的に求められている値よりかなり小さい。実験との不一致の原因については必ずしも十分に解明できていないが、従来提案されていた大気中でのHO3の濃度は高く見積もられ過ぎていた可能性がある。さらに同じ高精度の計算手法を用いて励起状態の計算を行ったところ、強く結合した励起状態が存在することが分かり、本研究で開発した分光器による観測の準備を進めている。