hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超強遠心力場を利用した隕石中の始原的希ガス捕獲成分の担体の探求

始原的隕石に含まれている希ガスの担体(phase Q)の分離を目指し、隕石の酸分解の残渣を世界最高の性能を持つ超遠心分離器によって分離を行った。酸分解残渣を蟻酸タリウムと共に最大61万g、24時間、到達温度110°Cの条件下で分離を行い、カプセルを開封して上下の分画を得た。それぞれの試料に対して精密な希ガス同位体分析を行った結果、重い分画に希ガスが濃縮していることが判明した。平成21年度は炭素質損石の酸分解と超強遠心力場発生装置を用いた重液分離、さらに難揮発性金属粒子の分離に先立って、各種難揮発性金属への希ガス捕獲率の見積もりとその定量方法の確立を行った。隕石の酸分解は2つの方法、すなわち塩酸・フッ酸を用いた分解方法と、CsF, HF, CS2,ジオキサシを用いた抽出分離法を試行した。これらの方法で分離した残渣の遠心機による分離を試みた。隕石分解粉末と粉末状の蟻酸タリウムを等量混合してカプセルに封入し、チタン合金製ローターにセットして25g以上の強い遠心力をかけて分離を試みた。温度を100°C程度に上昇させて蟻酸タリウムを液体にし、この状態で約一日以上放置することで重液分離を行った。その後回転はそのままにしながら温度を50°C以下に低下させることで蟻酸タリウムを固体に戻し、ゆっくりと回転を止めて試料カプセルを取り出した。カプセル垂直に切断することで試料を取り出し、これをSEM/EDSを用いて観察を行った。その結果、隕石の分解が不十分であったために難揮発性金属粒子を発見することが極めて困難であることが判明した。今後は新たに設計している隕石の酸分解装置によって更なる技術的改良が必要である。平成22年度は炭素質隕石の酸分解をます完了させた。最初に塩酸・フッ酸を用いて徹底的に分解した後、残渣をCsF/HF溶液とジオキサンを用いて抽出分離を行い、軽く遠心分離を行った。水相と有機相の中間部に浮かび上がった物質(2とする)、そして沈澱した物質(3とする)をそれぞれ取りだして十分洗浄した、蟻酸タリウムと共にステンレスカプセルに封入し、超遠心力場発生装置を用いて大61万g、24時間、到達温度110°Cの条件下で分離を行った。カプセルを切断し、カプセル中の試料の上部と下部とを分離して取り出して十分洗浄した。試料はそれぞれ2U、2L、3U、3Lと命名した。Uはカプセル上部、Lはカプセル下部を意味する。それぞれのフラクションのうちの一部を超精密天秤で秤量した後タンタル製サンプルホルダーに入れ、これをレーザーポートに導入して超高真空中で軽くプレヒートした。試料はNd-YAG CWレーザーを用いて含有している希ガスを全て取り出してHeからXeまでの希ガス同位体を分析した。その結果、3Uと3Lにはほとんど重い希ガスは含まれていなかった。2Uと2Lの比較では、2Lの重い希ガスの濃度は2Lより1桁以上高く、phase Qは2Lフラクションに濃縮していることが明らかとなった。この実験結果は、隕石中の炭素質物質、もしくはそれと強くコンタクトしている微小な物質のうち、重い物質中にphase Qりが含まれていることを示している。またこの結果は、2Uの主要な構成物質が炭素物質であることから、少なくとも全ての炭素質物質中に均質にphase Qが含まれてはいないことを明確に示しているだけでなく、phase Qが炭素質物質ではない重い微小粒子である可能性さえ暗示しており、極めて意義深い。炭素質阻石を塩酸・フッ酸を用いて徹底的に分解した後、残渣をCsF/HF溶液とジオキサンを用いて抽出分離を行い、軽く遠心分離を行った。水相と有機相の中間部に浮かび上がった物質(2とする)、そして沈澱した物質(3とする)をそれぞれ取りだして十分洗浄した後、蟻酸タリウムと共にステンレスカプセルに封入し、超遠心力場発生装置を用いて最大61万g、24時間、到達温度110°Cの条件下で分離を行った。

この実験結果は、阻石中の炭素質物質、もしくはそれと強くコンタクトしている微小な物質のうち、重い物質中にphase Qが含まれていることを示している。またこの結果は、2Uの主要な構成物質が炭素質物質であることから、少なくとも全ての炭素質物質中に均質にphase Qが含まれてはいないことを明確に示しているだけでなく、phase Qが炭素質物質ではない重い微小粒子である可能性さえ暗示している。そこで次に、2Lと2Uフラクションの粒子をSEW/EDSにて注意深く観察し、「元素分析を行った。その結果、いずれのフラクションでも炭素濃度が70atom%を超えており、炭素質物質であったが、2Lは2Uに対してNaとClが有為に高く、Caが有為に低かった。しかしこの結果がphase Qとどう結びつくのかは現状では不明確であった。
活性型ヒト蛋白質の高効率分泌に必要なバチルス・ブレビス遺伝子の解析

バチルスブレビスを宿主として、その細胞壁蛋白質遺伝子のプロモ-タ-及びシグナル配列部位を用いた異種遺伝子の発現系において、ヒト上皮細胞増殖因子(hEGF)遺伝子は高効率に発現し、240mg/lに達する活性hEGFが培地中に生産された。一方、ヒト唾液α-アミラ-ゼ(hEMY)遺伝子を用いた同様の実験では、当初1mg/l程度のhAMYしか分泌されなかったが、バチルスブレビスの変異株を分離することにより60mg/lに達する分泌生産に成功した。本研究では上記2つの遺伝子の発現効率に影響を与える諸要因について解析するとともに変異株の遺伝的解析を行い、以下の結果を得た。1.バチルスブレビス野生株においては合成されたhAMYは細胞外に分泌されるまでに異常に長い時間(約4時間)が必要であった。変異株においてはこの時間が約2時間まで短縮されていたが、細菌由来のアミラ-ゼと比較すると数十倍長い。これらの結果は、分泌速度が遅いことがhAMYの分泌生産量の低い主要な原因であることを示している。2.逆戻り変異株を解析した結果、変異株は単一の変異によって、hAMY分泌生産量の上昇、細胞壁及び細胞質膜の蛋白質組成の変化、種々の薬剤に対する感受性の上昇等の性質が変化していることが判明した。3.大腸菌においては異種蛋白質を特異的に分析するATP依存性プロテア-ゼLaが存在することが知られている。バチルスブレビスからこれに類似したプロテア-ゼの遺伝子をクロ-ン化し、その全塩基配列を決定した。その結果、大腸菌プロテア-ゼLaとのアミノ酸配列の相同性は52%でありATP結合領域が保存されていることが判明した。現在、バチルスブレビスの本遺伝子が欠損した変異株の分離を行っている。
音声対話システムを対象とした雑音に頑健な話者までの距離推定の研究

音声対話システムにおいて,周囲状況を把握する方法の一つとして,単一マイクロホンにおいて,音声そのものからその特性を推定・識別することで,発話者の口からマイクまでのおよその距離を推定する手法を提案する.距離ごとに収録された音声データをDeep NeuralNetwork (DNN)の一種で学習する.使用時には,短時間に区切られた音声フレームをDNNに入力し,推定距離を出力する.全フレームで推定距離の多数決を行うことで1発話の推定距離を得る.0.2 mと5 mの音声識別実験では,約85%の識別率を得ることができた.本研究では,音情報を元に周囲状況を正確に把握する技術の確立を目標としている.現状の音声対話システムでは,入力音声が音声認識対象としている.しかし,実環境では,周囲で他の人が騒いでいる場合など,音声であっても認識対象でない場合もある.そこで,発話者までの距離を一つの情報として認識対象であるか判断する.近ければ,認識対象である可能性が高いと言える.特に,対話システムでは,単一マイクロホンが利用されるため,当面,1チャンネル入力による音声を研究対象としている.2014年度では,まず評価データの作成を行った.実環境下での評価のため,大学内の講義室で,比較的静かな時間を選んで評価音声データをスピーカー再生しながら,再録音を行った.実際的な評価を行う予定だが,対象音声以外の環境雑音を後で付加して比較するために,静かな環境を用いた.マイクロホンとスピーカーを,音声対話システムと発話者と見立てて,その距離を20 cm,50 cm,1 m,2 m,,3 m,4 m,5 mと変化させた.各距離において,男女各10名,合計200発話を再録音した.同時に,TSP信号も収録し,後で各距離での音響空間周波数特性を得た.これら収録音声を整理し,評価用データベースを構築した.距離推定の際に,雑音のないクリーンな音声モデルを用いるが,そのモデルとして,VQ (Vector Quantization)コードブックを用いた.これは音声データから,特徴量に応じて,決められたサイズに分割するものである.代表的な特徴量を抽出しておき,距離推定の際に,入力音声の特徴量とよく似たものを推定する.今回は時間の関係上,数百のパターンに分けたコードブックのみを得ることができた.また,特徴量は短時間フーリエスペクトルのみであった.今後は,他の特徴量や別のモデルを構築し,最終的に距離推定できるところまで検討する.本研究では,音情報を元に周囲状況を正確に把握する技術の確立を目標としている.現状の音声対話システムでは,入力音声が音声認識対象としている.しかし,実環境では,周囲で他の人が騒いでいる場合など,音声であっても認識対象でない場合もある.そこで,発話者までの距離を一つの情報として認識対象であるか判断する.近ければ,認識対象である可能性が高いと言える.特に,対話システムでは,単一マイクロホンが利用されるため,当面,1チャンネル入力による音声を研究対象としている.2014年度に収録,整備したデータベースを用い,主に,特徴量に関する評価を行った.それまでは短時間フーリエスペクトルを用いていたが,音声認識など多くの音声情報処理ではMFCCという,聴覚特性を考慮したフィルタバンク出力をケプストラムに変換したものをよく用いている.そこで,今回は,MFCCを特徴量とし,発話からの距離推定を試みた.雑音のないクリーンな音声モデルを用いるが,そのモデルとして,VQ (Vector Quantization)コードブックを用いた.これにより音声に含まれる代表的な特徴量ベクトルを抽出しておくことができる.距離推定の際には,入力音声の特徴量とよく似た代表的な特徴量ベクトルを選択し,さらに,入力音声との差分を計算する.その差分が音声の歪み成分である.この歪み成分を,あらかじめ用意しておいた距離別のテンプレートとの比較を行い,最も近いものを選択することで,距離推定できる.今回の実験では,距離推定精度に距離によって,大きな偏りがあり,うまくいくものと,全く推定できないものとに分かれた.特徴量として,音声認識によく使われる12次元MFCCを用いたが,おそらく,歪み成分を求めるには次元数が少なかったことが問題と思われる.引き続き,特徴量次元数を大きくするなど,より詳細な検討を行う予定である.2014年度に作成したデータベースを利用し,また,音声特徴量をMFCCにして検討を開始した.短時間スペクトルに比べ,次元数が少ないため,コードブック作成の時間は減ったが,パソコンのメモリ容量の問題もあり,あまり多くの学習データを利用できないことがわかった.実験を行いやすくはなったが,距離推定精度が全般的によくなく,実現が難しいという結論になった.まだ,詳細が検討できていないが,おそらく,音声特徴量の次元数が低すぎ,距離推定の手がかりになる特徴をうまく抽出できていないと考えられる.音声特徴量の次元数を増やすなどの検討が必要と考えている.本研究では,音情報を元に周囲状況を正確に把握する技術の確立を目標としている.現状の音声対話システムでは,入力音声が音声認識対象としている.しかし,実環境では,周囲で他の人が騒いでいる場合など,音声であっても認識対象でない場合もある.そこで,発話者までの距離を一つの情報として認識対象であるか判断する.近ければ,認識対象である可能性が高いと言える.特に,対話システムでは,単一マイクロホンが利用されるため,当面,1チャンネル入力による音声を研究対象とする.2014年度に収録,整備したデータベースを用い,2015年度に特徴量種別に関する評価を行った.

MFCCを特徴量とし,発話からの距離推定を試みた.雑音のないクリーンな音声モデルとして,VQ (Vector Quantization)コードブックを用いた.距離推定の際には,入力音声の特徴量とよく似た代表的な特徴量ベクトルを選択し,さらに,入力音声との差分を計算する.その差分が音声の歪み成分である.この歪み成分を,あらかじめ用意しておいた距離別のテンプレートとの比較を行い,最も近いものを選択することで,距離推定できる.2015年度では,音声認識によく使われる12次元MFCCを用いたが,よい性能を得ることができなかった.おそらく,次元数が少なかったことが問題と思われる.2016年度では,次元数を40次元として検討を行った.推定精度が改善できた距離もあったが,全体としては低い性能であった.そこで,手法の改善として,現在,パターン認識でよい精度を示すDeep Neural Networkの一つである,DBN (Deep Belief Network)を用いることにした.距離別の音声特徴量を入力として教師あり学習を行った.VQに比べると精度向上したが,第1位候補では2割程度の精度でまだまだ改善が必要である.2015年度では,VQ (Vector Quantization)コードブックを用いた手法において,音声特徴量MFCCを用いたが,よい成果は得られなかった.そこで,2016年度では,学習データの量を増やしたり,特徴量次元数を12次元から40次元に増やしたりして検討を行った.残念ながら,大きな改善は見られなかった.近年,Deep Neural Network (DNN)がパターン認識において精度の大きな改善が得られることがわかっている.そこで,DNNの一つの手法であるDeep Belief Network (DBN)を用い,距離推定における精度を検討した.距離別の音声特徴量を入力として教師あり学習を行った.VQに比べると精度向上したが,第1位候補では2割程度の精度でまだまだ改善が必要である.もともと対象とした部屋がそれほど大きな部屋ではなく,距離が大きくなっても音響的な変動は少ないと考えられる.音声対話システムでは,入力音声が音声認識対象と見なされるため,そうでない音声が観測された場合,適切に処理できず.ちぐはぐな応答になることが多い.そこで,音声自体を利用し,周囲状況を推定し,システム全体でより適切な応答ができるような技術を検討する.具体的には,単一マイクロホンにおいて,音声から空間伝達特性を推定することで,発話者の口からマイクまでのおよその距離を推定する.距離ごとに空間伝達特性のテンプレートを用意しておく.あらかじめ用意した雑音のないクリーン音声モデルと入力音声との周波数特性の差分を推定する.この差分が空間伝達特性となり,テンプレートとの照合により,最も近いものが示す距離が推定された距離となる.クリーン音声モデルとしてはデータベースから構築されたVQコードブックのセントロイドを用いた.入力音声の周波数特性に最も近い,セントロイドを選択し,その差分が空間伝達特性とした.クリーン音声に空間伝達特性をかけて作成したシミュレーションでは全体で7割程度の精度が得られるが,実際に収録した音声では,比較的近くの音声に対しては精度が高いが,それ以外では正しく推定できなかった.
アセタール系[1,2]-Wittig転位の開発と効率的C-グリコシル化反応への応用

本研究の目的は、アセタール系[1,2]-Wittig転位を開発し、これを効率的なC-グリコシル化法へ応用することにある。[1,2]-Wittig転位は潜在的に有用な炭素-炭素結合形成反応であるにもかかわらず、適用範囲が狭くまた収率、立体選択性がともに低いことから合成手法として用いられることがなかった。本研究では、まずこの転位をアセタール系に適用することを検討した。パントラクトールから調製したベンジルアセタールにTHF中、BuLiを作用させたところ、[1,2]転位生成物が単一のジアステレオマ-として、収率67%で得られた。この結果からアセタール[1,2]-Wittig転位が高立体選択的かつ実用的な炭素-炭素結合形成反応となることが明らかになった。更に、本転位をリボースのβ-O-ベンジルグリコシドに適用した結果、β-C-グリコシドが単一のジアステレオマ-として得られ、C-グリコシド化法として有効であることが明らかとなった。次に、より高度に官能基化されたC-グリコシドの合成を目的として、Cl位にエチニル基を有するケタール系の転位を検討した。リボース、もしくはグリコースから誘導したエチニルケトースとγ-トリメチルシリルプロパルギルアルコールから転位基質のケタールを調製した。これらの転位は極めて円滑に進行し、転位生成物が収率よくかつ高立体選択的に得られた。すなわち糖質のCl位に2つのアルキル基を高立体選択的に導入することができた。以上、本研究の結果、アセタール系[1,2]-Wittig転位が優れたC-グリコシル化法となることを明らかにした。また、従来の手法では得難い多官能化された糖誘導体を高立体選択的に合成することに成功した。
神経細胞死における成長円錐と細胞体のダイアログ

我々は昨年度、神経回路ガイド分子であるセマフォリン3A (Sema3A)の情報伝達にチロシンキナーゼFynとセリン・トレオニンキナーゼCak5が関与することを報告した。今年度研究を遂行できたのは48月の5ヶ月間であったが、その間の進展を報告する。我々はsema3A(-/-)とfyn(-/-)マウスの解析の結果、これらの遺伝子が大脳皮質第5層錐体細胞の樹状突起の伸長方向を決定するのに重要であることを見出した。このことより、神経軸索だけでなく、樹状突起におけるSema3Aの役割が注目された。培養海馬神経細胞にSema3Aを投与すると、軸索のみならず樹状突起においても細胞内粒子輸送の亢進が起こることが新たに見出された。この樹状突起における輸送の亢進は、Sema3Aを樹状突起に局所投与した場合には見られず、成長円錐に局所投与後約10分の遅れのあと観察された。軸索輸送の場合はSema3A刺激後すぐに亢進が始まることから考えると、Sema3Aが成長円錐を刺激した後、その情報が軸索、細胞体を通り樹状突起に達するまで10分程度かかることになる。現在、成長円錐から樹状突起への情報伝達を解析中である。また、Sema3A受容体であるプレキシン、ニューロピリンとGFPとの融合タンパク質を用い、軸索中での輸送を可視化し、fluorescent recovery after photobreach (FRAP)法にて解析することに成功した。まだ予備的なデータではあるが、Sema3A刺激によりニューロピリン-GFP融合タンパク質の逆行性輸送が亢進することが明らかとなった。今後、この方法を用いてSema3A刺激を受けた受容体がどのようにして軸索内を輸送され、情報を伝達するかを研究する予定である。我々は以前、成長円錐へ局所投与したセマフォリン3A(Sema3A)が細胞体付近の軸索輸送を一過的に亢進することを見出した。このことは、成長円錐で受容した情報が細胞体付近まで伝達されることを示唆する。本年度はSema3Aによる成長円錐での応答(退縮)と細胞体付近での応答(軸索輸送)の情報伝達を比較、検討した。まず、成長円錐退縮応答に対する種々の阻害剤の効果を検討したところ、百日咳毒素、チロシンキナーゼ阻害剤ラベンダスチンA、及びcyclin-dependent kinase 5(Cdk5)阻害剤オロモウシンが顕著な阻害効果を示すことを明らかになった。また、Srcファミリーの一員であるfynあるいはcdk5欠損マウスにおいてSema3A応答の減弱を見出した。Cdk5活性化に必要なTyr#15リン酸化認識抗体はSema3A投与後成長円錐のみを一過的に濃染した。同時に、微小管結合タンパク質タウのCdk5によるリン酸化部位認識抗体は同様に成長円錐を一過的に濃染した。このことは、成長円錐内で局所的にFynとCdk5が活性化することを示唆する。一方、Sema3Aによる軸索輸送亢進作用は、退縮応答と同様に、ラペンダスチンAとオロモウシンで阻害されることを見出した。また、fyn欠損マウスにおいて同作用の減弱を見出した。しかし、百日咳毒素は軸索輸送の亢進作用を阻害しなかった。これらの結果から、退縮と軸索輸送に共通な経路とそれぞれに特化した経路の存在が示唆された。両方に共通の経路を介して成長円錐と細胞体が情報交換をする可能性がある。また、両方の経路に共通するCdk5は細胞死に関わることが示唆されており、細胞死シグナルの成長円錐から細胞体への伝達機構が注目される。現在、Sema3Aによる神経細胞死のアッセイ系を構築しており、今後、細胞死シグナルの伝達やカスパーゼの輸送などを検討していく予定である。

まだ予備的なデータではあるが、Sema3A刺激によりニューロピリン-GFP融合タンパク質の逆行性輸送が亢進することが明らかとなった。今後、この方法を用いてSema3A刺激を受けた受容体がどのようにして軸索内を輸送され、情報を伝達するかを研究する予定である。
PN接合内蔵電位依存少数キャリヤ再結合欠陥調査及び解析の研究

1研究計画に基づき、4波長光照射型実効キャリヤライフタイム測定装置の構築を行った。375 nm紫外レーザダイオードをマイクロ波導波管内に導入して、現有450、635、980 nmと共に使用可能にした。波長が異なる光間のフォトンフラックスを同一にして、光誘起キャリヤ生成率を4波長間で同一にする調整を行った。本取り組みにより、紫外から赤外に至る4波長の光照射による実効キャリヤライフタイム測定が可能となった。同時に4波長光照射時に試料にバイアスを印加して光誘起キャリヤのバイアス印加依存特性の測定を可能にした。21で開発した4波長光照射型実効キャリヤライフタイム測定装置の検証を単結晶シリコン基板を用いて行った。シリコンは紫外域の光吸収率が非常に大きく且つ光侵入長が小さい。波長が長くなるに従い、光吸収率は低下し光侵入長は長くなる。光侵入長の短い375 nm光照射時の実効キャリヤライフタイムは0.1μs台と短く、波長が長くなると実効キャリヤライフタイムは長くなり、980 nm光照射時は10μs台になることを確認した。シリコン表面に存在するキャリヤ再結合欠陥は表面近くに発生した光誘起キャリヤを有効に再結合消滅させるが、シリコン内部に発生したキャリヤを捕獲消滅させるためにはキャリヤの拡散時間分のキャリヤ寿命を許するためである。1で開発した4波長測定装置によって半導体中の欠陥分布の調査が可能になった。3PN接合形成のための熱処理としてマイクロ波加熱、レーザ加熱装置を開発し、イオン注入試料を加熱処理実験を行った。その結果加熱活性化による抵抗の低減を確認し、PN接合形成が可能であることを見出した。1研究計画通り4波長光照射型実効キャリヤライフタイム測定装置を開発したこと。2シリコン基板の実効キャリヤライフタイムの波長依存性を計測できたこと。3計測を行い、光侵入長の短い紫外光照射時ほどが短くなることを確認した。4PN接合作製用装置準備を行ったこと。1PN接合の4波長光照射実効キャリヤライフタイムの計測およびライフタイムのバイアス依存性計測2パッシベーション装置準備、PN接合試料にパッシベーション適用して実効キャリヤライフタイム特性計測1研究計画に基づき、4波長光照射型実効キャリヤライフタイム測定装置の構築を行った。1PN接合の4波長光照射実効キャリヤライフタイムの計測およびライフタイムのバイアス依存性計測2パッシベーション装置準備、PN接合試料にパッシベーション適用して実効キャリヤライフタイム特性計測研究室保有機材の流用による経費削減(使用計画)昨年度繰越分及び本年度分(当初計画分)を研究進捗に沿って執行する
輻射流体シミュレーションによる銀河系統樹の構築

本研究では宇宙理論と計算科学、宇宙観測といった三つの研究分野を融合し、理論と観測の融合というキーワードを念頭に、銀河形成の輻射流体モデルの構築に取り組んでいる。そして、そのモデルを駆使して構築した銀河形成の理論模型と、ライマンアルファ銀河やライマンブレイク銀河等の遠方の銀河天体の観測データとの詳細な比較を行う。このような理論と観測の相互のフィードバックサイクルにより銀河形成・進化の標準模型を作り上げる。最終的に、多様な銀河宇宙を解読するための銀河系統樹を構築し、現在の銀河宇宙の成り立ちを解明する。平成30年度は、銀河形成シミュレーションのための計算コードの開発を継続し、衝撃波や接触不連続面がシャープに解像することができる高精度流体力学計算コードによる実計算を実行した。また、ダークマターハローだけで構成されるようなダークサテライトと局所銀河群のメンバーである矮小銀河との銀河衝突シミュレーションを行い、マージャーイベントと星形成の関係及びダークサテライトの存在可能性について豊かな知見を得ることができた。現在の標準天体形成パラダイムとなっているCDMモデルは、観測との対比する際にミッシングサテライト問題に代表されるような大きな矛盾を抱えている。本研究により、ダークサテライトの存在は、銀河形成に大きく寄与する可能性を示唆する結果を導き出す事に成功した。さらに、銀河形成期に発生するアウトフローを伴う星形成銀河の詳細な観測データと、我々の銀河風模型を比較することにより、その速度と星形成率、ダークマターハロー質量の関係について新しい理論模型を構築することに成功し、現在論文執筆中である。本研究では流体力学計算と輻射輸送計算を完全に統合した自己矛盾のない銀河形成の輻射流体模型を世界で初めて構築することを目指す。本年度は、輻射輸送の効果を比較するためのテンプレートとしての輻射輸送の影響を考慮しないモデル計算を順次行っていく。実際の計算は、これまでに開発してきた自己重力多体系と自己重力流体系が混在した系のハイブリッドシミュレーションコードAFD2を使用した。ここでは、星やダークマターは自己重力多体系として取り扱う一方で、ガスなどの流体系に関してはAUSM-DVというメッシュ法の有限体積法をベースにしたスキームを採用している。計算コードは3次元流体力学に加えて、重元素量に依存した放射冷却の効果(Sutherland & Dopita 1993)とガス、星、ダークマターの自己重力、ガス、超新星爆発による重元素ならびに熱エネルギーは対応する各流体格子点に源泉関数として与え、その後は流体力学及び熱力学の方程式にしたがって変化していくことになる。計算は、ダークマターの密度揺らぎが最大膨張半径に到達した赤方偏移からはじめ、そのなかで小さな密度揺らぎが成長し、やがて星を形成し、銀河を形成していく様子を調べる。このような計算により、ガスの密度分布や温度分布、重元素分布、あるいは星の質量や位相空間での分布、重元素分布などの時間変化を定量的に調べた。また、このような計算と比較する為、流体粒子法のSPHとN-体計算をカップルさせたシミュレーションコードを新たに作成した。さらにそのコードをGraphics Processing Unit(GPU)を多数搭載した筑波大学のスーパーコンピュータHA-PACS上で走るように改良し、計算加速装置搭載型の大規模並列計算機でシミュレーションを効率よく行う為のシミュレーションコードのプロトタイプを作成した。本研究では宇宙理論と計算科学、宇宙観測といった三つの研究分野を融合し、理論と観測の融合というキーワードを念頭に、銀河形成の輻射流体モデルの構築に取り組む。そのために、流体力学シミュレーションコードと輻射輸送シミュレーションコードを結合させ、その計算加速装置を搭載した計算機上で効率よく計算を行うことができる高精度輻射流体シミュレーションコードを開発する。そして、銀河形成の理論模型と、銀河の観測データとの詳細な比較を行う。このような理論と観測の相互のフィードバックサイクルを徹底的におこない、銀河形成・進化の標準模型を作り上げる。平成26年度は、銀河形成輻射流体計算コードの開発を進めるとともに、銀河形成シミュレーションに必要となってくる初期条件や、導入する基礎物理過程について詳細に調べ学術論文として発表を行った。銀河に付随するダークマターハローの重力場に捕捉されたバリオンの力学進化を解明することは、銀河の形成・進化を解明する上で最重要課題となっている。銀河内のガスは銀河の重力場内で常時留まっているとは限らず、一定の条件の下に銀河風として、銀河から銀河間空間へ流出し銀河進化及び銀河間空間の進化に大きな影響を与える。特に、本研究では銀河風を駆動する超新星爆発がによって加熱されたバリオンがダークマターハローへ及ぼす影響を詳細に調べた。本研究では“高赤方偏移で発見されている様々な銀河天体が、近傍宇宙のハッブル系列を構成する銀河の進化経路の一側面を見ているに過ぎない"という仮説を掲げ、理論・観測両方の観点からこの仮説を検証する。その為に輻射輸送計算を取り入れた銀河形成・進化シミュレーションを高速に実行するシミュレーションコードを開発し、それを駆使した銀河形成の輻射流体モデルを構築する。そして可視・近赤外線、中間・遠赤外線、サブミリ波、電波、X線等の多波長観測と理論研究との間の相互のフィードバックサイクルをおこない、多様な銀河宇宙を解読するための銀河系統樹を構築することを目指す。平成27年度は、銀河形成輻射流体コードの開発を継続するとともに、大規模シミュレーションを行うために必要な初期条件としてのダークマターハローの性質について解析を行った。特に超新星爆発によるフィードバックよって発生したガスの大規模な運動による重力ポテンシャルの揺動が、どのようにダークマターハローの力学構造に影響するかを詳細に調べた。

また、銀河の長い進化の過程で構成風として発生するガスが銀河の中でどのように蓄積され、やがて新しい星を形成する過程を放射冷却とType Ia型超新星による加熱を考慮して解析した。本研究の一部を構成する遷音速銀河風の解析結果を学術論文としてまとめ、投降した。さらに、銀河の形成・進化の過程で最も重要となる、矮小銀河の衝突・合体過程を近傍の銀河の観測データと大自由度の数値シミュレーションとを詳細に比較することで、その物理過程や銀河衝突が母銀河に与える影響を調べ、学術論文にまとめた。本研究では、“高赤方偏移で発見されている様々な銀河天体が、近傍宇宙のハッブル系列を構成する銀河の進化経路の一側面を見ているに過ぎない"という作業仮説を掲げ、銀河輻射流体モデルという武器を駆使して、銀河の発生について詳細な理論模型を構築することでこの仮説を検証する。これまでの研究で、銀河に付随するダークマターハローの内部構造や、それらの作る重力ポテンシャル中でのガスの動的振る舞い、そして銀河進化の物理過程について多くの知見を積み上げることに成功している。その結果を学術論文としてまとめ、Monthly Notices of the Royal Astronomical Society誌に2編、Astrophysical Journal誌に1編を現在投稿中である。また日本天文学会や国内の研究会、国際会議でもその成果を多数発表しており着実に研究成果を挙げている。本研究では宇宙理論と計算科学、宇宙観測といった三つの研究分野を融合し、理論と観測の融合というキーワードを念頭に、銀河形成の輻射流体モデルの構築に取り組む。そのために、流体力学シミュレーションコードと輻射輸送シミュレーションコードを結合させ、その計算加速装置を搭載した計算機上で効率よく計算を行うことができる高精度輻射流体シミュレーションコードを開発する。そして、そのコードを駆使して構築した銀河形成の理論模型と、ライマンアルファ銀河やライマンブレイク銀河等の遠方の銀河天体の観測データとの詳細な比較を行う。このような理論と観測の相互のフィードバックサイクルを徹底的におこない、銀河形成・進化の標準模型を作り上げる。最終的に、多様な銀河宇宙を解読するための銀河系統樹を構築し、現在の銀河宇宙の成り立ちを解明する。平成28年度は、銀河形成シミュレーションコードの開発を継続するとともに、矮小銀河と大質量円盤銀河との銀河衝突シミュレーションを行い、マイナーマージャーイベントとステラーストリーム形成に関する知見を得ることができた。特にアンドロメダ銀河で観測されているノースウェストステラーストリームの形成過程を観測データと比較する研究に発展することに成功した。今後は、観測グループとの共同研究を行いマイナーマージャーイベントと銀河進化過程について詳細に調べていく予定である。さらに、遷音速銀河風模型を用いた高赤方偏移で観測された銀河からのアウトフロー速度と星形成率、ダークマターハロー質量の関係について新しい知見を得ることができた。
偏光感受型OCTによる前眼部組織弁別画像生成手法の開発

本研究は、偏光感受型OCTによって得られる組織の光学特性を複数用いることで、従来の構造情報のみでは難しかった前眼部の組織弁別を可能にすることを目的としている。特に、線維柱帯の位置を特定することで、閉塞隅角緑内障の診断に有効であると期待できる。また、開発中の本手法により、線維柱帯切除術後の線維化した組織を弁別できる可能性がある。線維柱帯切除術後に周辺領域が線維化する可能性が示唆されていたが、本手法により線維化組織と思われる領域の広さと眼圧の高さに3例の被検体によるものではあるが相関があった。本年度は、用いる特徴量を改良することで、組織弁別の精度を上げることを試みた。これまで弁別に用いてきた特徴量は、各物理量(強度、減衰係数、複屈折)のカーネル内の平均と見ることができるが、分散、歪度、尖度といった他の第1次テクスチャー統計量も特徴量として弁別に用いられるようにした。これにより弁別に用いる特徴量の数は4倍に増加した。弁別において、マハラノビス距離を用いることで、マハラノビス-田口(MT)法の要因効果図を適用することができる。これを利用して、弁別に用いているどの特徴量が目的としている組織同士の弁別にどの程度有効であるかを出力できた。今回、特徴量の数の増加と、それらに対する有用性の評価をすることができた。これにより、新規の物理量を導入し、有用な特徴量を選択して弁別精度を上げることができると期待される。特徴空間におけるマハラノビス距離を計算することで、弁別対象組織のサンプルとして選ぶ領域をより小さくしても弁別画像を得ることができるように改良できた。これにより異なる被検体間の、サンプルとして選択する領域による誤差が減ることが期待される。また、最近傍法を用いることで、一度特徴空間上の各点に対する各弁別対象組織のサンプル領域との対照が決められた後、これを同一の3次元ボリュームを構成するすべての二次元画像の弁別に適用できるため、弁別計算にかかる時間を短縮することができた。また、マハラノビス距離の導入によって、マハラノビス-田口(MT)法の要因効果図を適用することができた。これを用いて、弁別に用いているどの特徴量が目的としている組織同士の弁別にどの程度有効であるかを示せるようにした。実際に、線維柱帯の弁別に経験的に選択していた3つの特徴量が、この要因効果図から選択可能であった。これにより、今後予定している多数の新たな特徴量の導入時に、有効なものを速く的確に選択することができると期待できる。
血管の老化・アポトーシスにおける線溶制御因子PAI-1の病態生理的役割究明

線溶阻止因子PAI-1は、肥満時には内臓脂肪で多量に発現して血栓形成を助長し、心筋梗塞などを引き起こす。本研究において、血管内皮細胞のPAI-1放出にはセラミド(Cer)情報伝達系が関与することを明らかにした。TNF-αで刺激すると、細胞膜などに局在するスフィンゴミエリナーゼ(SMase)が活性化を受けCerを生じる。生じたCerは、JNK/SAPK経路を活性化し、PAI-1mRNA転写を促進した。Cer生成系には、SMaseを介するもの以外に、Cer合成酵素を介するものがある。薬物で後者の系を促進してCer生成を高めると、このCerは逆に、JNKをdown-regulateし、PAI-1mRNAの発現を抑制した。この結果は、de novo合成Cerで作動する情報伝達系とSMase関与のCer情報伝達系とがクロストークしてPAI-1発現の正負調節を行っている可能性を示唆している。De novo合成系に関しては不明な点が多く、我々は、ウシ肝ミトコンドリアのCer合成酵素精製を行い、その性質を明らかにした。癌組織の血管新生行為を阻止することは、新しい治療戦略の一つである。血管新生には線溶系が深く関与しており、血管内皮細胞からのPAI-1放出を促進させるような薬物が開発できれば、癌の血管新生を阻止できることも明らかにした。さらに、脳内PAI-1の役割解明へと研究を展開させた。その結果、アストロサイトが多量のPAI-1放出能を有すること、また、このPAI-1放出能を薬物処理で減少させると、神経細胞がアポトーシスを起こすことが判明した。Cer情報伝達系の制御物質探索の一環として、サフラン成分クロシンおよび新規合成スフィンゴミエリン類縁体の神経細胞死抑制作用を検討した。その結果、いずれの化合物にも抗アポトーシス作用があることを発見し、研究を展開中である。線溶抑制因子PAI-1は、心脈管系疾患の危険因子の一つである。本研究は、とくに虚血後血管内皮細胞のアポトーシス進行過程でおこるPAI-1過剰放出の細胞内メカニズムおよび血管壁集積PAI-1の病態生理的役割を明らかにすることを目的とする。以前、血管内皮細胞のPAI-1放出にはセラミド情報伝達系が関与していることを見い出した。細胞内で新たにセラミドを生じる系は、細胞膜、リソゾームなどにおけるスフィンゴミエリン水解系とミクロソームに存在するde novo合成系である。例えば、TNF-α刺激によるPAI-1放出にはリソゾームのスフィンゴミエリン水解系によって生じるセラミドが情報伝達因子として優先的に用いられること、de novo合成系で産生されるセラミドはPAI-1放出のシグナルにならないか、むしろ、抑制性のシグナルとして働くことを明らかにした。さらに、ミトコンドリアにおけるde novo合成系の存在も示すことができた。最近、神経の再生、記憶増強などにも線溶関連因子が直接関与していることが明らかになってきている。本年度は、アストロサイトのPAI-1およびt-PA放出機構についても検討し、セラミドが情報伝達因子として機能していること、本細胞のセラミド情報伝達系は血管内皮細胞のものと異なることなどを見い出した。以上の結果から、セラミドの情報伝達因子としての機能は、産生される場所や細胞種によって大きくことなる可能性があることが判明した。今後さらにこの点を解明することにより虚血性疾患、神経変性疾患などの新しい治療薬開発に繋がる物質の探索を手懸けたい。

血管内皮細胞が産生・放出する線溶抑制因子PAI-1は、心脈管系疾患の危険因子の一つと考えられており、動脈硬化進行に伴って血中に増加するとともに、血管病巣にも集積する。本研究の目的は、PAI-1過剰放出の細胞内メカニズムおよび血管壁集積PAI-1の病態生理的役割を解明することである。これまで、血管内皮細胞のPAI-1放出には、アポトーシス誘導因子であるセラミドが情報伝達分子として関与していることを明らかにした。本年度は、このセラミドを介するRAI-1産生・放出機構の詳細を明らかにすることができた。すなわち、TNF-α誘起のPAI-1mRNA発現とPAI-1放出増加は、リソソーム局在酸性スフィンゴミエリナーゼの活性化によって生じたセラミドがMAPキナーゼ系の一つであるJNK/SAPK経路を活性化させ、さらには、転写因子AP-1を活性化することによって起こることが示された。一方、白血病治療薬、ダウノルピシン処理でミクロソームのセラミド合成を高めると、このセラミドは逆にJNKをdown-regulateし、PAI-1mRNA発現とPAI-1放出を抑制した。このことは、denovo合成セラミドによって作動する情報伝達系とTNF-αが関与するセラミド情報伝達系とが、互いにクロストークして正負を調節している可能性を示唆している。細胞外マトリックスに集積するPAI-1の病態生理的意義として、我々は当初から、PAI-1を抗老化(アポトーシス)性接着因子と意義付けした。本仮説を脳内で証明すべく、アストロサイトおよびPC-12細胞を用いて検討を行った。その結果、アストロサイトのPAI-1放出を抑制させると、神経細胞の生存が著しく低下することを発見した。さらに、ある生薬成分に血管内皮細胞および神経細胞のカスパーゼ3活性およびDNA断片化を抑制する作用があることを見い出した。線溶抑制因子PAI-1は、通常、血管内皮細胞から放出されるが、肥満時には内臓脂肪においても発現し、心脈管系疾患の危険因子となる。昨年度までに、血管内皮細胞のPAI-1放出増加には、セラミド情報伝達系が関与していることを明らかにした。本年度はさらに、脳虚血後にみられる神経細胞死と脳内PAI-1が果たすであろう生理的役割の解明へと研究を発展させた。その結果、培養アストロサイトは多量のPAI-1放出能を有することを発見した。アストロサイトをダウノルビシン処理してセラミドのde novo合成を高めると、PAI-1mRNAの転写は抑制され、PAI-1放出も同時に減少した。このようなPAI-1が不足した環境下では、PC-12ニューロン細胞は生存できず、アポトーシス死を起こすことが判明した。すなわち、脳内PAI-1は、末梢におけるPAI-1の機能と異なり、神経細胞の生存維持にとって重要な生理的因子である可能性が示唆された。このPAI-1の抗アポトーシス作用は、プロテアーゼインヒビターとしての本来の機能とは無関係であることも明らかになった。血管の病態の一つに血管新生がある。癌組織が生き延びるために必要な血管新生行為を阻止することは、新しい癌治療戦略の一つである。癌の血管新生には、線溶系の活性化が深く関与している。本研究室で開発したフコイダン誘導体は、血管内皮からのPAI-1放出を増加させる機序で血管新生を抑制した。
嚢胞性線維症における突然変異の解析

嚢胞性線維症はコーカソイドでは2500人に一人と頻度の高い遺伝病であるが、日本人では希である。日本人とコーカソイドにおけるこの疾病の頻度の違いの原因を解明するために、4症例の日本人嚢胞性線維症の患者の変異を調べた。コーカソイドでは原因突然変異の70%はDELTAF508であるが4症例ともこの変異は認められなかった。次に頻度が高いG542X,R553X,DELTA1507,G551X(エクソン10と11)も認められなかった。症例1と2は27個のエクソンすべてを調べた。症例1では、エクソン16,17a,17bがPCR法で増幅できず、この部に大きい塩基欠損あるいは大幅な塩基の挿入があると考えられた。エクソン15,16,17a,17bをすべて含む断片が生じるようにEcoR1で切断した後、正常エクソン15をプローブとしてサザンブロッテイングを行ったところ正常より小さいバンドが検出され、またエクソン16をプローブとした場合にはバンドは検出されなかった。よって症例1にはエクソン16を含む約0.5Kbの欠損が2つの対立遺伝子に依存し、これが病的突然変異(DELTAex16)と考えられる。コーカソイドにおいてこの突然変異は見られない。症例1の病因対立遺伝子がDELTAex16についてホモ接合体である可能性があるので、この患者の両親兄弟の遺伝子を検索する予定である。症例2についてもすべてのエクソンを調べたが、病院と思われる突然変異は見つからなかった。症例3と4についてはPCR-SSCPによって残りのエクソンをの突然変異を調べている。症例1,2および正常対照にはDNA多型と考えられる6種の変異がCFTR遺伝子内に認められた。そのうち2種(1塩基欠損と1塩基置換)はコーカソイドですでに報告されており、残りの4種(すべて1塩基置換)は日本人にのみ認められたものである。日本人4症例の嚢胞性線維症の患者からgenomic DNAを抽出した。これ鋳型としてPCRを行ない、各エクソンを含むDNA断片を複製した。コーカソイドでは嚢胞性線維症の原因となる変異の70%はデルタF508であるのが特徴である。同じ変異が日本人患者にも多く見られるかをまず検索したところ4症例とも認められなかった。次に頻度が高いG542X,R553X,デルタ1507,G551Xが存在するエクソン10と11の塩基配列をサンガー法のシークエンスで調べた。4例ともこれらのエクソンおよびスプライス領域に変異は認められなかった。さらにその他のRドメイン領域のエクソンをはじめとして、ATP結合領域や膜貫通領域のエクソンの塩基配列を決定しつつある。またSSCP法、銀染色も用いて検索を行なっている。症例1では、エクソン1に1つの塩基置換(regulationに影響か?)、イントロン6に1塩基欠損、イントロン9に1塩基置換、エクソン14に1塩基置換(silent mutation)、イントロン8に1塩基欠損、エクソン10に1塩基置換(silent mutation)、エクソン20に1塩基置換(silent mutation)、が認められた。症例1では、エクソン16、17a、17bがPCR法で複製できず、この部に大きい塩基欠損あるいは大幅な塩基の挿入があると考えられ、その証明のためにgenomic DNAを数種類の制限酵素で消化して電気泳動を行ない、塩基配列が正しいことが証明されたエクソン15をプローブとして、サザンブロッテイングを行なっている。
ABO式血液型遺伝子の組織特異的スプライシングの解明

ABO式血液型遺伝子の解析をおこなった、ワシントン大学Biomembrane研究所の山本文一郎博士から供与されたABO式血液型遺伝子の上流域の入ったプラスミドHG-1から様々な長さの上流域を切り出し、それらをルシフェラーゼ遺伝子の前に挿入し、レポータープラスミドの作製をした。使用したベクターはピッカジーン、ベーシックベクターである。次に血液型抗原が発現している細胞株MKN45にレポータープラスミドをエレクトロポレーション法を用いて遺伝子導入した。同時にRas sarcoma virusのプロモータを上流域に挿入したガラクトシダーゼ遺伝子の入ったプラスミドも導入した。3日間培養後、細胞融解液を加え、細胞抽出液を得た。次にルシフェラーゼアッセイ用基質を加え、発光量を測定した。またガラクトシダーゼの活性を測定した。この値は遺伝子導入効率となり、ルシフェラーゼの発光量/ガラクトシダーゼ活性の比を計算した。この値により上流域のプロモーター活性が推定され、ABO式血液型遺伝子の転写制御に関与する領域を同定した。β1,4-Galactosyltransferaseのプロモーターと同様に普遍的因子であるSplが結合する翻訳開始点の上流152塩基が重要であることが示された。そこにはその塩基配列から6個所のSpl結合部位が推定される。
ビタミンD生合成調節の分子メカニズムの解明

VDIRを強発現することにより、1α,25(OH)_2D_3依存的な転写抑制が顕著に認められたことから、1α,25(OH)_2D_3による転写抑制においてVDRと共に必須であることを確認した。また、TSA添加により、1α,25(OH)_2D_3による転写抑制が阻害されることから、HDAC2の関与の可能性が示唆された。免疫沈降の結果より、1α,25(OH)_2D_3の存在時、HDAC2およびNCoRがVDIRとVDRを含む複合体に含まれていることが明らかになった。更に、この複合体が実際に1α-nVDRE上で形成されていることをCHIPassayにて確認した。転写抑制メカニズムを解明するために行ったGST-VDIRをbaitとしたタンパク精製によりVDIRとVDRが1α,25(OH)_2D_3依存的に形成する巨大複合体を形成していることが明らかになり、更にその複合体の中にHDAC2およびNcoRが含まれていることを確認した。近年、転写抑制のメカニズムにも様々な因子が関与していることが明らかになっている。しかもそれらは結合するプロモーター配列特異的な複合体を形成していると考えられている。従って、我々が用いているビタミンD依存的に転写抑制が生じるプロモーター上にても、これまで知られていない未知の複合体が形成されている可能性が高いと考えられる。現在までの検討より、ATP依存性クロマチンリモデリング複合体がこの転写抑制に関与していることがわかっており、複数の複合体の関与も予想される。これら遺伝子の転写抑制に組織特異的な転写因子の関与が考えられるので、これら遺伝子のビタミンD依存的な発現抑制機構の組織特異性を証明するために、生化学的な手法を用いて複合体の全構成因子の同定に着手している。活性型ビタミンDの生合成過程にはネガティブフィードバック機構が備わっており、本研究では活性型ビタミンD産生鍵酵素であるビタミンD1α-水酸化酵素の遺伝子発現制御機構に焦点を当て、遺伝子上流プロモーター解析を行い、機能的プロモーター領域の同定ならびに制御因子全貌の単離・把握を目的とした。(1)1α-水酸化酵素遺伝子発現における負の転写因子の検策負のビタミンD応答領域の同定は近位尿細管細胞株であるMCT細胞を用いたルシフェラーゼassayにおいて負のビタミンD応答領域を決定した。その配列はE-box配列を示し、ビタミンDレセプター(VDR)が必須であることが判明した。しかしながら、負のビタミンD応答領域にはVDRの直接結合は認められず、未知なる抑制因子の介在が示唆された。そこで、負の応答領域へ結合する転写因子の検索を行った。抑制が確認できるMCT細胞株よりcDNAライブラリーを作製し、yeast one-hybrid法を用いて、活性型ビタミンD依存的に転写抑制する因子をスクリーニングした結果、bHLHモチーフを保持した転写因子(VDIR)の単離に成功した。(2)VDIRによる1α-水酸化酵素遺伝子発現抑制機構の解明取得したVDIRの性状解析はビタミンD依存的な転写抑制能ならびにVDR、RXRとの相互作用やDNA結合能を免疫沈降法やGST-pull down assay、Gel shift assayにより検討した。その結果、VDIRは負の応答領域に結合し、ビタミンD依存的にVDR、RXRを介して転写抑制することが判明した。この際、VDIRはVDRのDNA結合領域に結合し、この結合がヒストン脱アセチル化活性をもつ転写抑制化因子と複合体形成することも判明した。
放射線照射により根治可能癌か否かを判定する、分子生物学的スクリーニング法の開発

放射線による癌治療に関して、アポトーシスの視点から見た放射線による細胞死の研究が開始され、放射線照射によるDNAの二本鎖切断に起因する増殖死細胞障害が解明されてきた。本年度は昨年度に引き続きさらに数種類の細胞を用いて、放射線照射後のアポトーシス細胞の検出および細胞周期の変化を解析した。アポトーシスに関する最近の報告を見ると、他の様々な因子の変動も全てアポトーシスの発現と密接に関連した事象であり、放射線基礎医学においては、ここ数年ではアポトーシスが最大のトピックである。放射線照射による細胞周期変動を見ると、放射線照射によりG2ブロックが起こり細胞周期が延長し、このG2停止期間の間にDNAの修復が行われるといわれている。本年度は数種類の細胞を用いて、放射線照射後のアポトーシス細胞の検出および細胞周期の変化を解析した。<方法>使用した細胞は、ヒト乳癌由来MDA-MB231、ヒト膀胱癌由来T24および、ヒト類上皮癌由来KB3-1で、ヒトT細胞リンパ腫由来のJURKATをapoptosisのコントロールとして用いた。今回、重粒子線は炭素粒子線を290MeV/uで用いた。ApoptosisはAPO2.7 monoclonal antibodyを用いて、flow-cytometerで定量した。<結果>MDA-MB231に対するX線照射後の細胞周期変化およびapotosis定量では、X線照射後、線量に依存してG2期細胞が増大した。Apotosis細胞は、線量に応じて増大するが15Gy程度の線量で50-60%に達し、その後は増大しない。この傾向は、今回用いた他の細胞(T24、KB3-1)でも同様に認められた。いずれの細胞でも15Gy程度で50-60%のapoptosisに達した後は線量を増大してもプラトーとなった一方で、コントロールとして用いたJURKATでは10Gy程度でほぼ100%のapoptosisを認めた。炭素粒子線照射後の効果は、X線照射後の効果とほぼ同様であった。線量に応じてG2-blockが増大し、またapoptosisは6Gy程度で50-80%に達し以後はほぼプラトーとなった。<まとめ>重粒子線照射後の突然変異発生頻度の違いの原因究明の為に、今回cell-cycle changeおよびapoptosis定量を行った。測定条件が微妙で、X線と炭素粒子線のみの結果しか得られなかったが、今回の検討から、apoptosis発現は線量に依存するが、その発生頻度は頭打ちになり、その際の線量はX線と炭素粒子線で3倍近い差異があることがわかった。<はじめに>放射線による癌治療に関して、アポトーシスの視点から見た放射線による細胞死の研究が開始され、放射線照射によるDNAの二本鎖切断に起因する増殖死細胞障害が解明されてきた。アポトーシスに関する最近の報告を見ると、他の因子の変動も全てアポトーシスの発現と密接に関連した事象であり、放射線基礎医学においては、ここ数年ではアポトーシスが最大のトピックである。本年度は放射線照射後のアポトーシス細胞の検出および細胞周期の変化を解析した。<結果> MDA-MB231に対するX線照射後の細胞周期変化およびapotosis定量では、X線照射後、線量に依存してG2期細胞が増大した。Apotosis細胞は、線量に応じて増大するが15Gy程度の線量で50-60%に達し、その後は増大しなかった。一方で、コントロールとして用いたJURKATでは10Gy程度でほぼ100%のapoptosisを認めた。<まとめ>今回cell-cycle changeおよびapoptosis定量を行ったが、測定条件が微妙で、限られた種類の細胞で、しかもX線と炭素粒子線のみの結果しか得られなかった。しかし今回の検討から、apoptosis発現は線量に依存するが、その発生頻度は頭打ちになり、その際の線量はX線と炭素粒子線で3倍近い差異があることがわかった。

<結果>MDA-MB231に対するX線照射後の細胞周期変化およびapotosis定量では、X線照射後、線量に依存してG2期細胞が増大した。Apotosis細胞は、線量に応じて増大するが15Gy程度の線量で50-60%に達し、その後は増大しない。この傾向は、今回用いた他の細胞(T24、KB3-1)でも同様に認められた。いずれの細胞でも15Gy程度で50-60%のapoptosisに達した後は線量を増大してもプラトーとなった一方で、コントロールとして用いたJURKATでは10Gy程度でほぼ100%のapoptosisを認めた。炭素粒子線照射後の効果は、X線照射後の効果とほぼ同様であった。線量に応じてG2-blockが増大し、またapoptosisは6Gy程度で50-80%に達し以後はほぼプラトーとなった。<まとめ>重粒子線照射後の突然変異発生頻度の違いの原因究明の為に、今回cell-cycle changeおよびapoptosis定量を行った。測定条件が微妙で、X線と炭素粒子線のみの結果しか得られなかったが、今回の検討から、apoptosis発現は線量に依存するが、その発生頻度は頭打ちになり、その際の線量はX線と炭素粒子線で3倍近い差異があることがわかった。