hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
第4世代移動通信システム対応超小型非可逆伝送素子の研究

強磁性共鳴近傍を動作点とする3種類のアイソレータ:ボトムマウント型マイクロストリップ・アイソレータ、トップマウント型マイクロストリップ・アイソレータ、トップマウント型コプレーナウェーブガイド・アイソレータを提案した。本アイソレータは、450 MHzから4. 6 GHzにわたりチューニングでき、良好な非可逆伝送特性が実現できる。素子試作実験によって非可逆伝送特性が実証された。アイソレータの設計方法も明らかになった。非可逆伝送素子(アイソレータ)は、フェライト中での磁気モーメントの歳差運動と高周波磁場との相互作用を利用して、電磁波を1方向にのみ通し、逆方向への通過は阻止する、非可逆的伝送特性を持つ素子である。申請者は、容積比が世界最小サイズの現行製品の1/10で、集積化が容易な構造のアイソレータを提案している。本研究では、研究課題(1):この新提案のアイソレータを実際に試作して性能を実証すること、研究課題(2):次世代にあたる第4世代移動通信システム(IMT-Advanced)の規格に対応したアイソレータを提案すること、研究課題(3):この新提案のアイソレータの設計指針を確立すること、を目的としている。アイソレータの設計には、3次元有限要素法にもとづいた高周波電磁界シミュレータを使用した。また、アイソレータの試作は、伝送線路の形成にフォトリソグラフィを用いて行い、試作した素子の伝送特性はマイクロプローバーとネットワークアナライザを用いて測定・評価した。平成21年度には、以下の研究成果を得た。◆研究課題(1)については、2GHz帯での素子について、1回目の素子試作と評価を行った。挿入損失が0.6dB程度の良好な特性を実現できる目処が立った。◆研究課題(2)については、動作周波数800MHzおよび1.5GHzにおいて非可逆的伝送特性を示す素子設計を行った。面白いことに、素子の構造および主要部の寸法はそのままでも、バイアス磁場の調整だけで所望の周波数において非可逆伝送特性を実現できることがわかった。このことはマルチバンド動作実現の可能性を示している。◆研究課題(3)については、バイアス磁場のみの調整でマルチバンド動作が可能なのは、本提案アイソレータの場合、バイアス磁場を低下させて動作周波数を低周波数側にシフトさせたときに、実効透磁率が増大するとともに、正円偏波と負正円偏波に対する透磁率の差が増大する傾向があるため、フェライト中を伝搬する電磁波は短い進行距離の中で大きく曲がることになり、素子サイズを大きくしなくても済むためであることが明らかになった。【研究の目的】(1)新提案のアイソレータを試作しての性能実証、(2)次世代にあたる第4世代移動通信システムの規格に対応したアイソレータの提案、(3)新提案のアイソレータの設計指針の確立、を目的とする。平成22年度には以下の研究成果を得た。◆マイクロストリップYジャンクションの下面(接地面)側に突出部を持つタイプ、すなわちボトムマウント型アイソレータ(素子サイズは、1.4mm×1.4mm×0.4mm)については、2GHz帯で、挿入損失0.41dB、アイソレーション30.1dBという実用的な特性を得た(シミュレーション)。◆ボトムマウント型アイソレータについて、動作周波数2GHz帯において、挿入損失0.9dB、アイソレーション11dBという明瞭な非可逆伝送特性が確認された(試作)。◆マイクロストリップYジャンクションの上面(中心導体)側に突出部を持つタイプ、すなわちトップマウント型アイソレータ(素子サイズは、1.4mmφ×0.4mm)について、2GHz付近に挿入損失0.27dB,アイソレーション8.2dBの明瞭な非可逆的伝送特性を得た(シミュレーション)。◆ボトムマウント型アイソレータの場合、バイアス磁場の強度を100から1600Oeまで変えることで、1.5dB以下の挿入損失と10dB以上のアイソレーションを維持しつつ、動作周波数を450MHzから4.9GHzまで変えることができることが明らかになった。なおここでは、アイソレータの素子サイズおよび各部寸法は一切変更することなく、バンドごとでの最適化チューニングは行なっていない。◆提案アイソレータのマルチバンド化実現のため、バイアス磁場可変機構を2種類考案した。現在、特許出願を目指して学内手続きを進めている(知的財産創作届を提出し、平成23年4月6日に受理された)。そのうちの一つは、永久磁石の作る磁場と電磁石の磁場を重畳させる方法であり、もう一つは磁気回路を変える方法である。特に、後者についてはバイアス磁場の可変範囲が1001200Oeと広い(1桁以上)のが特徴である。平成23年度には以下の研究成果を得た。(1)基板からの突出部が1.4mm×0.45mmのボトムマウント型アイソレータ〔マイクロストリップYジャンクションの下面(接地面)側に突出部を持つタイプ〕において、挿入損失が0.9dB以下、アイソレーション13dB以上という明瞭な非可逆伝送特性を示すアイソレータを設計できた。この特性を実現するには、動作周波数3.9GHz4.9GHzに応じてバイアス磁場の強度を1260 Oeから1600 Oeの間で最適調整する必要があった。

この成果は、本アイソレータは第4世代移動通信システムのみならず、高速無線LANの周波数にも対応できることを示している。(2)本原理・構造のアイソレータは、いったん基本構造が定まれば、極めて広範な周波数にバイアス磁場の調整で対応できること、挿入損失等の低減等の微調整には、線路の最適化、フェライト部への電磁波の浸透度合いの最適化等が効果的であることが明らかになった。(3)コプレーナウエーブガイドを基本とし、Yジャンクション伝送線路の上面(中心導体)側に突出部を持つトップマウント型アイソレータ(素子サイズは、2.0mmφ×0.25mmt〔基板からの突出部〕)についても、動作周波数2.09GHで比較的良好な非可逆的伝送特性のものを設計できた。本構造のアイソレータは、マイクロストリップを基本としたものと比べて、基板裏面の加工が不要、突出部のケースの接地が容易、という実用上の利点がある。(4)昨年度特許出願したバイアス磁場可変機構について、モデル実験で磁場可変の有効性を検証した。この機構は、永久磁石とフェライト部の間に、直径可変な軟磁性円板を配置するもので、軟磁性円板の直径に依存して磁気回路が変化し、バイアス磁場強度を広範囲に変えることができる。モデル実験によってシミュレーションで予想されたとおりの磁場可変が可能であることを実証できた。
交代制勤務者の肥満への集団アプローチとリスク者介入

本研究は介護老人保健施設の職員1,200人を対象とし、まず観察型疫学研究を行い、対象者の健康課題を明らかにし、その課題を解決するための介入研究を遂行することで、以下の3点の課題を解明する。(1)不規則な食生活の実態と肥満との関連の強さを時間栄養学的概念に基づいて明らかにすること、(2)特定された不規則な食生活・生活習慣の改善を促すことによる減量効果を検証し、効果的な支援方法を確立すること、(3)不規則な食習慣と肥満との関連に及ぼすストレスの影響を明らかにすること、である。肥満予防・改善に効果的なプログラムの開発は、交代制勤務者の健康の保持増進に資するエビデンスや教育を提供することができる。
胎盤特異的転写因子GCMa/1の機能制御におけるPKCの役割の解明

GCMaの機能制御メカニズムにおいて、PKCおよびMEK依存的なシグナルの活性化により、GCMaの328、378および383番目のセリン残基がリン酸化され、このリン酸化がGCMaのユビキチン化レベルの増加による分解を促進するとともに、GCMaの転写活性化能の促進に働いていることを見出した。分解系と転写活性化能の促進が同時に起こることから、PKC依存的シグナルがGCMaの活性の上限を設定する役割を担っている可能性が示唆された。近年、protein kinase C(PKC)およびmitogen-activated protein kinase kinase (MEK)/extracellular signal-regulated kinase (ERK)依存的なシグナルの活性化により、栄養膜幹細胞から合胞体栄養膜細胞のへ分化を促進することが報告された。この分化にGCMaが必須の因子であることが知られているが、これらのシグナルがGCMaの機能制御に及ぼす影響については未だ報告されていない。そこで、本研究ではGCMaの機能制御におけるPKC依存的なシグナルの役割の解明を目的とした。その結果、PKCおよびMEK依存的なシグナルを介して、GCMaの分解系が促進される可能性が明らかになった。またこの過程でGCMaのリン酸化レベルが増加することを明らかにし、GCMaの328、378および383番目のセリン残基がリン酸化されることを見出した。このリン酸化のGCMaの発現や機能制御への関与を調べたところ、GCMaのユビキチン化レベルの増加による分解促進および転写活性化能の促進に働いていることを見出した。以上の結果から、GCMaはPKCおよびMEK/ERK依存的にリン酸化され、GCMaの分解および転写活性が促進されることが示唆され、PKC依存的なシグナルは相反する作用が同時に生じることによりGCMaの活性の上限を設定する役割を担っている可能性が考えられた。GCMaの機能異常は、胎盤の形成不全が原因で生じる妊娠高血圧症候群や子宮内発育不全などの疾患との関連している可能性が考えられており、本研究の成果はこれらの疾患の原因究明および治療法の開発に貢献できるものと考えられる。GCMa/1は胎盤において栄養膜幹細胞から合胞体栄養膜細胞への分化の制御に関与していることが知られている。PKC依存的なシグナルがこの分化過程を促進させる可能性が報告されているが、このシグナルがGCMa/1の制御にどのように関与しているかについてはこれまで報告がなかった。そこで本研究では胎盤特異的転写因子GCMa/1の機能制御メカニズムにおけるPKC依存的シグナルの役割の解明を目的とした。PKC依存的なシグナルがGCMa/1にどのような影響を及ぼすかについて調べるため、PKC活性化剤であるPMAを用いて、GCMa/1を内在性に発現するJEG-3細胞においてGCMa/1の発現量の変化を調べたところ、PMA処理によって一過性に減少することがわかった。このメカニズムを調べるため、このときのGCMa/1のmRNA量の変化と分解系への影響を調べたところ、mRNA量は時間経過に伴い減少する傾向が見られた。一方、分解系においてはPMA処理によってGCMa/1の発現量の減少が促進されることが明らかとなった。これまでにGCMa/1の分解がGCMa/1のリン酸化により促進されるという報告があることから、PKC依存的なシグナルがGCMa/1のリン酸化を促進しているかどうか調べたところ、PKCおよびMEK/ERK依存的なシグナルによりGCMa/1の328番目、378番目、383番目のセリン残基のリン酸化が促進されることが明らかとなった。これまでの結果から、PKC依存的なシグナルはGCMa/1のmRNA量を減少させる、またGCMa/1のリン酸化を促進することにより分解を促進し、GCMa/1の一過的な発現量の減少をもたらしていることが示唆された。しかし、長時間ではコントロールと同じレベルに回復することから、mRNA量と発現量が単純な正の相関でなく、その他の要因も関係している可能性が示唆された。平成23年度に研究実施計画に示した項目に関して、1)PKCによるGCMa/1発現制御メカニズムの解明について、PKC依存的シグナルの活性化により発現量が一過性に減少し、そのメカニズムがmRNA量の減少および分解系の促進にあることを見いだした。mRNA量がなぜ減少するのか、発現量の減少がなぜ一過性なのか、詳細なメカニズムについて今後さらに検討が必要であるが、PKC依存的シグナルがGCMa/1の発現に及ぼす影響について新規のデータが得られたので、進展があったと言える。次に、2)PKCによるGCMa/1リン酸化の機能解析、および3)PKCによるGCMa/1リン酸化部位の同定について、GCMa/1のリン酸化に関わるPKCおよびその他のシグナル分子を同定し、GCMa/1上のアミノ酸残基を同定した。また、これらのアミノ酸残基におけるリン酸化がGCMa/1の分解機構に関与している可能性を見いだし、当初の目的を達成できたと考える。

また、平成24年度に計画しているPKCシグナルの下流分子の同定についても、PKCの下流でMEK/ERK経路が重要であることを明らかにしており、今後の計画に向けて順調に進行している。4)PKCサブタイプの同定においては、PKCα、PKCβII、PKCεの発現について確認したが、GCMa/1への関与については調べられていない。しかし、これまでに得られた結果では、PKCはその下流のシグナル経路を活性化することによりGCMa/1の制御に関与していることが明らかとなっており、GCMa/1に直接相互作用するような分子の探索も同時に行っていくことが重要であると考えている。全体を通して設定した目的に対して新規の知見が得られ、来年度の計画についても検討を進めていることから、本研究計画は順調に進行していると評価した。これまでの結果から、PKC依存的なシグナルがGCMa/1のリン酸化を促進し、発現制御に関与していることが明らかとなってきた。しかし、これらがどのようにGCMa/1のmRNA量を減少させるのか、分解系を促進しているのか、またそこでGCMa/1のリン酸化がどのような役割を持っているのか、これらの詳細なメカニズムは不明である。そこでどのような細胞外刺激や生理条件によってこの経路が活性化されるのか、またGCMa/1のリン酸化がGCMa/1の制御において何に影響を及ぼしているのか検討する。また、GCMa/1をリン酸化するキナーゼは明らかになっておらず、これについても同定を試みる予定である。さらに、リン酸化を含めた翻訳後修飾が転写因子の転写活性化能の調節に関与しているという報告は様々あり、PKC依存的なシグナルによるGCMa/1のリン酸化が転写活性化能に対してどのような影響を及ぼしているか検討する予定である。GCMa/1は胎盤の合胞体栄養膜細胞に特異的に発現しており、栄養膜幹細胞から分化してくる段階に必須の因子であると考えられている。そこで、PKC依存的なシグナルがもたらすGCMa/1に対する影響が、栄養膜細胞においてどのような機能を持つのか、特に分化に対する作用について調べる。また、胎盤の発達段階でGCMa/1の発現が変化することが示唆されているが、このときGCMa/1のリン酸化やPKC依存的シグナルの活性がどのように変化しているのか、各妊娠週齢のマウスを用いて検討する。全体を通して、生体内でPKCの関わるGCMa/1の制御がどのように活性化され細胞機能に影響しているか明らかにすることを目指す。研究計画は順調に進んでおり、当初の計画どおり実験に必要な消耗品費と論文投稿および学会発表にかかる費用に使用する予定である。
元素科学:元素の特性を活かした有機・無機構造体の構築

典型元素の特性を活かしたシグマおよびパイ共役電子系の機能修飾:オリゴシランのコンホメーションをシグマ共役の拡張に最適な完全オールアンチ構造に制御するための構成単位として,双環構造を有するトリシランを新たに開発,合成した。紫外吸収,磁気円二色性(MCD)スペクトル測定の結果から,主鎖が強固に完全オールアンチに固定されていることが明らかとなった。また,新たなシグマ-パイ共役電子系の構築の一環として,オリゴシランにポルフィリンやC_<60>を導入した分子群を合成し,ケイ素鎖を介したエネルギー移動および電子移動特性について評価した。その結果,ケイ素鎖長依存性等が観測され,オリゴシラン鎖のナノワイヤーとしての応用の可能性を見いだした。(玉尾)水素内包フラーレンの有機化学的合成:分子手術法と呼ぶべき有機合成の手法によって、水素分子を内包したフラーレンの合成に初めて成功した。すなわちフラーレンC60の表面に開口部を設け、さらにこの開口部を拡大して、その部分から水素分子を100%導入、その後、水素分子を内部に保持したまま開口部を徐々に縮小し、最終的にこれを完全に閉じることによって水素内包フラーレンを一挙に100mg以上人工的に合成した。これは、従来のアーク放電法や高圧高温法という物理的手法によって、金属や希ガスを内包したフラーレンが辛うじて数mg製造できるという現状を大いに改善するものであり、同研究分野の今後の発展を促すものと期待される。(小松)新規層状コバルト酸化物SrCo_6O_<11>の磁気輸送特性:我々は新規層状コバルト酸化物SrCo_6O_<11>を高圧合成法によって発見し、その特異な磁気輸送特性について研究を進めてきた。SrCo_6O_<11>の結晶構造はc軸方向に積層したカゴメ格子状のCo(1)_3O_8層と、その間に挟まれたCo(2)_2O_9面共有八面体ダイマー及びCo(3)O_5三角両錐からなる。この化合物の磁化は非常に異方的であり、磁気転移温度以下では飽和磁化の1/3の大きさのプラトーを持つ。また全温度領域において金属的電気伝導度を示し、1/3磁化プラトーの出現・消失と同時に非常に急峻で大きな負の磁気抵抗効果を示す。このような特異な磁気輸送特性の発現メカニズムは非常に興味深い。現在、中性子回折実験や各種磁気輸送特性の測定の他、置換試料の作製などの研究を進めている。(高野)新規含高周期14族元素芳香族化合物の合成とその性質の解明:独自に開発したかさ高い置換基を活用した速度論的安定化の手法により,新規な含高周期14族元素芳香族化学種である9-シラフェナントレンおよび9-ゲルマアントラセンを安定な化学種として合成することに世界で初めて成功した。そして,これらの新規化学種について各種スペクトルの測定,X線結晶構造解析および理論計算を行い,その結果を既に我々がその合成・単離に成功したベンゼンおよびナフタレンのケイ素およびゲルマニウム類縁体や9-シラアントラセンの系で得られた結果と系統的に比較検討することにより,含高周期14族元素芳香族化合物が対応する芳香族炭化水素と同様に高い芳香族性を有していることを明らかにした。また,9-シラフェナントレンの紫外可視吸収スペクトルにおいては,対応する炭素類縁体の場合と同様に,最も長波長側の吸収極大が9-シラアントラセンのそれよりも短波長側に観測されることも明らかにした。(時任)Ge含有シリカガラス薄膜の光誘起屈折率変化:光ファイバに用いられるGeO_2-SiO_2ガラスは、紫外光照射により正の屈折率変化(Δn)を誘起することができる。XeF excimer laserによるGe^<2+>(=Ge:)の選択的励起実験により、構造変化の主な反応活性中心がGe^<2+>であることを明かにした。また、MO計算によりGe^<2+>近傍の構造がこの光化学反応に大きく関与していることがわかった。さらに、channel型導波路の作製、及び導波路グレーティング、Y分岐型導波路の作製を行った。導波路グレーティングをポーリングし二次の非線形性を賦与することにより、ポッケルス効果を介した電圧駆動型のアクティブ導波路グレーティングの導波路作製に成功した。(横尾)トリフルオロメチル基置換有機金属反応剤の開発と合成的利用:フッ素の特異な性質は特徴的生理活性や優れた材料特性を発現する有機分子の創出に欠かせない。檜山らは,市販の3,3-ジクロロ-1,1-1-トリフルオロプロパノンから出発して2,3-二置換2-リチオ-3-トリフルオロメチルオキシランを高立体選択的に生成させ,求電子剤で捕捉することにより,対応するトリフルオロメチル基含有四置換オキシランを立体選択的に得た。上記リチオオキシランを有機ホウ素反応剤で処理すると,トリフルオロメチル基置換四置換アルケンをほぼ単一立体異性体として得ることができる。このアルケニルホウ素反応剤とヨウ化アリールと交差カップリングさせて,トリフルオロメチル基置換トリアリールエテンを簡便に合成する方法を確立してタモキシフェンのフッ素アナログであるパノミフェンを合成した。(清水)1.典型元素の特性を活かしたσおよびπ共役電子系の機能修飾具体的には次の3件の研究を行った。(1)ケイ素-ケイ素結合間の軌道間相互作用。

ポリシラン主鎖に沿ったσ軌道間相互作用すなわちσ共役のコンフォメーション依存性を、ビシクロ環にケイ素-ケイ素結合を組み込んでコンフォメーションを制御するという新概念に基づいて、テトラシランおよびヘキサシランについてUV吸収スペクトルのコンフォメーション依存性を実証した。(2)典型金属を含む環状パイ共役系の構築と電界発光素子への応用。ホウ素やケイ素を含む環状共役ジエン化合物では、それぞれ空のp軌道およびσ^*-π^*共役軌道の存在により、高い電子受容性が期待できる。これらを構成要素とする共役電子系の構築と電界発光素子の電子輸送剤としての性能を評価した。(3)典型元素を含むパイ共役電子系の光物性と中心元素の配位数との相関。13族から15族の特に高周期元素では3配位から6配位までの種々の配位状態をとり得る。トリアントリルケイ素化合物がフッ化物イオンセンサーとなることがわかった。(玉尾)剛直なビシクロ炭素骨格の縮環した一連の芳香族炭化水素、ベンゼン、ナフタレン、ビフェニレン、およびアントラセンを合成し、これらの安定なラジカルカチオン塩を単離しX線結晶構造解析することに初めて成功)した。結合長から、安定化に対するσ-π相互作用の寄与が明らかとなった。同様にビシクロ骨格を用いる構造修飾により、ケイ素を含んだ初めての環状π共役系カチオン、シラトロピリウムイオンを発生させNMR観測することに成功した。ケイ素を含む7員環は顕著な芳香族性を示すことが明らかとなった。さらに、より歪みの大きいビシクロ骨格の縮環することによって、完全に平面化したシクロオクタテトラエンを初めて合成した。この8π電子系は大きな結合交替によって反芳香族性は低下することが明らかとなった。一方、高速振動粉砕法を用いるフラーレンC_<60>の固体反応により、フラーレン3量体C_<180>の合成に成功した。また、同様の手法によりC_<60>とC_<70>のクロス2量体C_<130>の合成・単離に成功した。(小松)3.ヘテロ元素π共役系を用いたエキゾチックな有機導電体・超伝導体の開発以下の課題を中心に、物質開拓主体の研究を行う。a)ET系有機超伝導体のTc制御;κ∋-(ET)_2Cu_2(CN)_3について、結晶毎に超伝導臨界温度(Tc=0-12.8K)と実際の組成[(ET)_2CU^+_<(2-x-y)>CU^<2+>_x(CN)_<(3-2y)>[N(CN)_2]_y]の相関を検討した。y=0.3付近の結晶が得られやすいこと、同じyでもTcの異なる結晶が存在することが解った。b)BOおよび類縁体の錯体開拓;BO誘導体の錯体を検討し、(EDO)_2PF_6塩の示す金属-絶縁体転移の機構が、通常の理論では解釈が出来ない、新機構によることを見いだした。c)水素結合能を持つ成分分子を用いた導電性錯体開拓;強力な電子供与体、TDAPについて多数の錯体を作成した。また、本化合物の示す一段階二電子酸化の機構を、分子変形の観点から解釈した。d)C_<60>系超伝導体の開拓;遷移金属とのC_<60>錯体を開拓し、磁性的に興味ある物質群を得つつある。
次元間のインタラクションを有する多次元並列情報処理型行動制御器の開発

本研究では、反射的な行動、状態に適した運動制御・行動選択、大局的な情報に基づく戦略的な達成状況判断を階層的な制御器を用いて行い、階層間の判断機構を有する安心安全を確保した自律移動ロボットの制御アーキテクチャと制御手法を確立することを目的としている。本年度は、提案する自律移動ロボットの階層型制御手法において、これまでに提案してきた相互タスクで中期的な協力行動を実現する中位レベルを発展させると同時に、群タスクで長期的な共同作業を行う上位レベルを設計した。昨年度、開発した下位レベルと統合することにより、タスクの進行と共に動的に変化する環境においても、目的を達成できる柔軟かつ効率的な協調制御が可能となる。各ロボットは個人タスクに対する目的が達成できているか自己評価を行い、その評価値をロボット間で共有することで群全体における評価情報を求め、この評価に基づいて個人タスクを決定する。さらに、個人タスクに対して必要十分なロボットがいた場合は他のロボットの行動に対して協力をする相互タスクを行わせ、群全体に拡張することで群タスクを選択する。昨年度ODEなどをベースとして開発した動力学および視覚センサの入力を再現可能なシミュレータを用いて、開発した各レベルの性能と各レベルを統合した階層型行動制御手法の有効性を確認した。本手法をRoboCup中型リーグのサッカーロボットに適用し、シミュレーション実験を行った。結果より、群ロボットシステムにおいて、各ロボットが協力、互譲、分担などの協調行動を融合することで、ロボット単体としても柔軟で、かつ、システム全体としても効率的な協調制御を実現し、提案手法の有効性を確認した。また、提案手法の検証や問題点の早期発見には実験装置が必要不可欠であることから、実機実証用ロボットを製作し、提案手法の有効性の一部を実験的にも検証した。本年度は、汎用的に用いられているODEなどをベースとして、動力学および視覚センサの入力を再現可能なシミュレータを開発した。また、提案手法の検証や問題点の早期発見には実験装置が必要不可欠であることから、実機実証用ロボットの設計および製作を進め、搭載するセンサの選定と性能評価を行った。提案コンセプトに基づいて、階層型制御アーキテクチャの低層のレベルの行動選択器の開発を行い、これまでに提案してきた協調制御手法と融合した。本協調制御系では、下位レベルにある個人タスクでは短期的な競合回避、中位レベルにある相互タスクでは中期的な協力行動、上位レベルにある群タスクで長期的な共同作業を行うことで、タスクの進行と共に動的に変化する環境においても、目的を達成できる柔軟かつ効率的な協調制御が可能となる。また、各ロボットは個人タスクに対する目的が達成できているか自己評価を行い、その評価値をロボット間で共有することで群全体における評価情報を求め、この評価に基づいて個人タスクを決定する。本協調制御手法をRoboCup中型リーグのサッカーロボットサッカーロボットに適用し、シミュレーション実験を行った。
低次元臨界確率パーコレーション上のダイナミックスとそのスケール極限

本年度行った研究により得られた成果は、以下の通りである。1.熊谷は、Croydon氏(Warwick大)、Hambly氏(Oxford大)と共同で、与えられた有限グラフの列に対して、その上の対称マルコフ連鎖の混合時間が収束するための十分条件を与えた。この十分条件は、グラフのグロモフ-ハウスドルフ収束に、熱核の収束の概念を加えた新たな収束概念によって表現することができる。これにより、例えばErdos-Renyiのランダムグラフの臨界確率近傍での最大連結成分上のランダムウォークの混合時間に関する収束定理を証明することができる。この結果は3人の共著論文にまとめ、現在雑誌に投稿中である。2.熊谷は、昨年度から継続しているChen氏(Washington大)、Kim氏(Seoul大)との共同研究を論文にまとめ、雑誌に投稿した。その内容は、D次元正方格子上の対称マルコフ連鎖が飛躍型確率過程に収束するための十分条件を、ディリクレ形式の手法を用いて導出するものである。特に、ランダムコンダクタンスモデルへの応用として、2点間のコンダクタンスに長距離相関がある場合に、対応するランダムなマルコフ連鎖がD次元安定過程に収束するための十分条件を与える部分について、昨年度やや曖昧であった条件を明確にした。現在、査読結果を元に改訂版を作成中である。3.長田は白井朋之氏(九州大)と共に、Ginibre random point fieldのPalm測度が、もとの測度に対して特異になること、および(任意の相異なる)2点で条件づけたPalm測度は互いに絶対連続になることを示した。1.熊谷は、D次元正方格子七の対称マルコフ連鎖が飛躍型確率過程に収束するための十分条件を、ディリクレ形式の手法を用いて導出した。具体的には、tightnessの証明にLyons-Zheng分解を用い、またMosco収束を示す事で弱収束の証明を行った。さらにこの理論の応用として、ランダムコンダクタンスモデルで2点間のコンダクタンスに長距離相関がある場合について、対応するランダムなマルコフ連鎖がD次元安定過程に収束するための十分条件を与えた。現在この結果を、Chen氏、Kim氏との共著論文として執筆中である。2.長田は、Ginibre干渉ブラウン運動という平面内のクーロンポテンシャルで干渉しあう無限次元確率力学系のtagged粒子が劣拡散的な挙動をすることを証明した。またべッセル点過程の部分積分公式を確立した。Airy点過程の部分積分公式についても研究が進展した。3.研究協力者の白石大典は、4次元格子上の単純ランダムウォークの軌跡上のランダムウォークの詳細な漸近挙動を解析した。長さnの4次元単純ランダムウォークの2端点の有効抵抗に関する詳しい評価を与えることにより、軌跡上のランダムウォークの熱核に関する極めて精密な評価を与える事に成功した。白石はこの結果を論文にまとめ、現在雑誌に投稿中である。
凝縮系の微視的構造と電磁場の量子性を考慮した非線形光学理論の構築

研究目的の一つである「ナノ構造物質における励起子の緩和過程の包括的な理解」を目指し,本年度の前半は,特に励起子の輻射緩和に関する解析を行った.その結果,約20年前から議論されてきた励起子の輻射緩和速度の結晶サイズ依存性に関する包括的な理解が得られ,閉じ込め系からバルク系への移り変わりの条件を明確に導くことに成功した.この成果は,ナノ構造物質における励起子の非線形過程および,そのデバイスへの応用を議論していく上で,物質を設計する際の一つの指針となるものと考えている.その成果は国内学会・国際会議で報告しており,学術雑誌にも掲載予定である.本年度の後半は,研究目的の一つである「有限系における光の量子性まで考慮できる非線形光学理論」の開発を目指し,有限系における励起子・光相互作用を繰り込んだ励起子相関関数の解析表式の導出を目指した.その結果,解析表式の良い近似式を導くことに成功し,非線形過程さらには緩和理論を将来議論する際に必要になると考えられる,詳細な摂動理論への道を示すことができた.この成果に関しても国内の学会にて報告している.研究計画通り,音響フォノンとの相互作用による励起子の緩和過程の解析を行い,その成果を国内および国際会議で発表した.その後,フォノンとの相互作用よりも光との相互作用による緩和過程を優先すべきと考え,その解析を行った.その結果,約20年前から議論されてきた励起子の輻射緩和速度の結晶サイズ依存性について,非常に興味深い知見が得られ,当初より生じていた「輻射緩和速度がどこまで増大するのか?」という重大な疑問に対し明確な答えを示すことができた.その成果を国内会議で報告した結果,高く評価され,「光物性研究会奨励賞」を受賞した.この成果は,ナノ構造物質における励起子の非線形過程および,そのデバイスへの応用を議論していく上で,研究遂行の指針となるものと考えている.研究計画に挙げた,量子もつれ光子対生成の解析に関しては,実験グループと連絡を取り合い,共同研究者とともに実際に作製された試料の解析に取り組んだ.その結果,実験によって得られた結果を定性的に再現することに成功し,これまでに構築した理論および計算手法が正しいことをほぼ確認することができた.その成果は国内会議において発表おり,その際にも実験グループとの今後の研究方針について議論した.この研究によって得られた成果は,高効率な量子もつれ光子対生成の実現にむけた試料の提案に繋がっていくものである.また,それだけでなく,一般的な非線形量子光学を議論していく上でも重要なものであると考えている.研究目的の一つである「ナノ構造物質における励起子の緩和過程の包括的な理解」を目指し,本年度の前半は,特に励起子の輻射緩和に関する解析を行った.その結果,約20年前から議論されてきた励起子の輻射緩和速度の結晶サイズ依存性に関する包括的な理解が得られ,閉じ込め系からバルク系への移り変わりの条件を明確に導くことに成功した.この成果は,ナノ構造物質における励起子の非線形過程および,そのデバイスへの応用を議論していく上で,物質を設計する際の一つの指針となるものと考えている.その成果は国内学会・国際会議で報告しており,学術雑誌にも掲載予定である.本年度の後半は,研究目的の一つである「有限系における光の量子性まで考慮できる非線形光学理論」の開発を目指し,有限系における励起子・光相互作用を繰り込んだ励起子相関関数の解析表式の導出を目指した.その結果,解析表式の良い近似式を導くことに成功し,非線形過程さらには緩和理論を将来議論する際に必要になると考えられる,詳細な摂動理論への道を示すことができた.この成果に関しても国内の学会にて報告している.
アフリカトリパノソーマミトコンドリア末端酸化酵素キノール酸化反応の分子機構

研究計画は以下の3点に焦点を絞り研究を進めた。1)生化学的解析に適した、より高品質な含TAO大腸菌細胞膜の調製を目指した発現系の改良。2)大腸菌で発現させた組み換えTAOの物理化学的解析に適したタンパク精製法の開発。3)特異的阻害剤アスコフラノンおよび誘導体による構造活性相関からその阻害機構を明らかにする。1)ヘム欠損大腸菌の培養が僅かな条件の違いで増殖に大きな変化が見られることが原因で再現性良く組み換えTAOを発現させることが困難であった。そこで平面培地から本培養および発現誘導までのすべての段階の最適化を行い、安定して増殖速度、比活性共に今後の精製に十分であるものを得られるようになった。また、大腸菌の内膜のみを単離する事によって分光学的に扱いやすい膜画分を得ると共に、酵素の安定性も向上した。これは酵素活性の解析に適した膜サンプルである。2)膜タンパクの精製における最初の難関は可溶化である。種々の界面活性剤を検討した結果、界面活性剤単独での安定な可溶化は不可能であったが、マグネシウムイオン共存下でこれが達成できた。AOXにおいてマグネシウムの関与は全く予見されておらず、そのような報告もこれまでにはない。現在、精製の条件検討を行っている。3)アスコフラノンの誘導体を用いた構造活性相関研究により、阻害活性に必須なのはアスコフラノンの芳香環部分と炭素数7から15程度の疎水性側鎖であることが判明した。不斉炭素のあるフラノン環が必須でないことが判明したことから、合成誘導体による抗トリパノソーマ薬開発の可能性が大きく進展した。本研究はアフリカトリパノソーマの寄生生活下でのエネルギー収支を調節しているシアン耐性末端酸化酵素(TAO)のキノール酸化反応の分子機構を解明することを目指し、大腸菌で発現させた組み換えTAOを用いて詳細な機能解析を行うものである。既に報告されている大腸菌での大量発現系で得られた大腸菌の膜画分は凍結保存、融解後、凝集し沈殿を生じやすく、けん濁液の透明度が低いという欠点があった。そのため詳細な酵素学的解析が困難であった。これらの特性を改善するために、より高収率となる発現系の最適化を行い、さらに大腸菌の外膜成分との分離を試みた。培養については、各ステップの培養時間の最適化、発現誘導に用いるIPTGの濃度を検討することで、同容量の培養液で得られる大腸菌の量が2倍以上に増加し、得られる膜画分の酵素活性も上昇した。さらに、ショ糖密度勾配遠心により内膜画分の分離を行ったが、ヘムを持たない変異体である為、通常の大腸菌と異なり色による内膜の判定が出来なかった。そこでキノール酸化活性およびウエスタンブロットを指標に分画し、透明度の高い内膜画分を得るプロトコールが完成した。ここで得られた内膜画分は、以前得られていたニッケルカラム精製後以上の比活性を示し、当初問題になっていた凝集性、濁度は完全に解決された。この膜画分を用いて、アスコフラノン誘導体による構造活性相関を展開した。アスコフラノンには不斉炭素を有するフラノン環が存在するが、この構造を欠如し、側鎖が直鎖構造になった誘導体がアスコフラノンと同等の阻害活性を示した。活性の本体と考えられるフェノール環の置換基については、メチル基またはクロロ基を取り除くことで、それぞれ約10倍、100倍の活性低下を引き起こし、得にクロロ基の重要性が示された。
EMTを起こした肺癌循環腫瘍細胞のマイクロ流体チップシステムを用いた検出法の開発

循環腫瘍細胞(CTC)の分離・検出に用いられるCellSearchは上皮マーカーのEpCAMを標的として細胞を捕捉するため、上皮間葉移行(EMT)を起こした腫瘍細胞を検出することは難しい。そこで我々は任意の細胞表面抗原を標的としてCTCを分離検出することが可能な新規マイクロ流体チップシステムについて基礎的性能の評価を行った。EpCAM陽性細胞のPC-9はEpCAM-chipを用いてCellSearchとほぼ同等の捕捉率が得られたが、EpCAM陰性細胞のMESO-4はCellSearchでは検出できず、Podoplanin-chipで55-70%の捕捉率が得られた。“CellSearch"はCTCの発現する上皮細胞接着分子(EpCAM)に対して、抗EpCAM抗体を用いてCTCを検出するシステムであり、“CTC-chip"も抗EpCAMを用いた基礎実験には成功している。今年度は、実際の臨床検体(肺癌患者)からCTCの分離を行い、CK染色を行うことで同定に成功した。ただし、CK染色のみで同定を行っており、リンパ球などの他の細胞との分別が困難であった。そこで、CKと核染色(Hoechst)とCD45(リンパ球否定目的)の蛍光染色が必要と考え、蛍光染色の実験系を確立させた。また、抗EpCAM以外の抗体を用いた検出システムを確立させるための第一段階として、抗Mesothelin抗体、抗Podoplanin抗体を用いて腫瘍細胞の検出を行った。悪性胸膜中皮腫の細胞株を用いた基礎実験において、PBSをバッファーとした実験においては、ほぼ100%の細胞を回収できた。また、健常人の血液をバッファーとした実験では回収率は10%程度であった。“CellSearch"で行った実験より5倍程度回収率が高く、抗EpCAM抗体以外の抗体を用いることで有意に検出率が改善されるものと思われた。循環血液中腫瘍細胞(CTC)の新しい検出方法の確立として、今回、大永らが開発した国産のマイクロ流体チップ“CTC-chip"(Ohnaga T他. Biomed Microdevices 2013等)を用いて、より高感度かつ信頼性の高いCTC検出システムに改良することを目的に研究を行っている。平成25年度の報告において、上皮細胞接着分子(EpCAM)の発現がない細胞株を用いた“CTC-chip"の基礎実験で、抗Podoplanin抗体を用いることにより、“CellSearch"で行った実験より5倍程度高い回収率が得られたことを報告した。今年度は“CTC-chip"の基礎実験の再現性を中心に行った。細胞株を5%BSA in PBSに懸濁した場合と、健常人の血液に細胞株を懸濁した場合で“CTC-chip"での捕捉実験を行い、細胞の捕捉率の再現性を確認した。昨年度に報告した場合と同様、再現性のあるdataを得ることが出来た。ただし、健常人の血液に細胞株を懸濁した場合は捕捉率がACC-MESO1(EpCAM発現(-))の場合は12.7%、ACC-MESO4の場合は38.4%(EpCAM発現(-))と十分な捕捉率が得られなかった。“CTC-chip"は基礎抗体として抗マウスIgG、捕捉抗体としてマウス抗ヒト抗体を使用し、2段階で抗体のcoatingを行う。今回、十分な捕捉率を得るために、抗体濃度の調製を行った。具体的には、捕捉抗体である抗podoplaninの濃度をそのまま(20μg/ml)にして、基礎抗体である抗マウス抗体の濃度を10倍にした(20μg/ml→200μg/ml)。その条件で再度捕捉実験を行うと、健常人の血液に細胞株を懸濁した場合は捕捉率がACC-MESO1の場合は37.9%、ACC-MESO4の場合は83.1%と十分な捕捉率を得ることが出来た。現在使用している“CTC-chip"において、抗体の濃度が、細胞の捕捉に大きく影響することが判明した。来年度は複数抗体を用いて、細胞の回収率を検討し、さらには、実際の臨床検体のdataの蓄積をすることを目標としたい。“CTC-chip"の捕捉性能の再現性の実験を行うことが出来た。捕捉の性能は再現性のあるdataが得られた。また、基礎になる抗体の濃度を上げることで、捕捉率が上がることが判明し、血液を懸濁させた際に十分な捕捉率を得ることが出来た。今後は捕捉する抗体の種類を増やして、実験を行っていき、さらなる性能の向上につなげていく必要がある。胸部外科学EGFRやHER2などの抗体を用いてCTC-chipでの捕捉が可能かを検証し、再現実験を行い、捕捉効率を検証。十分な結果が得られれば、複数抗体のcoatingを行い、より性能の高いCTC-chipの検出法の確立を目指す。

さらに、臨床検体でのdataを蓄積し、実際の臨床現場にCTCのdataを還元できるようなシステムを構築していきたい。“CTC-chip"上で捉えた細胞の検出法(CK、hoechst、CD45の免疫蛍光染色)が確立できたので、臨床検体を用いてCTCの検出の再現性を行っていく。また、抗EpCAM抗体以外の抗体を使用した実験の問題点としては、健常人の血液を用いると捕捉率が低下することが判明しており、血液を用いた場合の捕捉率の改善を模索していく(具体的には、流速の調整、血漿交換などの前処理を加える、抗体反応のタイミングの調整、など)。循環腫瘍細胞を捕捉するためのマイクロ流体デバイスであるCTC-chipを使用した研究を行っているが、現在は様々な抗体を使用しての捕捉を試みている。直近ではEGFRの抗体を追加で購入して、捕捉が可能なこと確認した。さらに複数の抗体を購入して捕捉実験を行う予定であったが、使用する抗体の選定に時間がかかり、次年度に持越しとなっている。まずは、健常人の血液を用いて、腫瘍細胞の捕捉の基礎実験を行い、その方法を確立させる(血液での実験での捕捉率が低いので改善策を模索し、その方法を確立)。その後に、再度、臨床検体での循環腫瘍細胞の検出を行っていく。さらに、EMT関連の表面マーカーでの捕捉の是非を検証し、EMTを起こした腫瘍細胞の捕捉にとりかかる。今後の使用計画としては、抗体の購入や、CTC-chipの購入などに費用を使う予定である。
近代陶芸家の創作思想の系譜：河井寬次郎と八木一夫を中心に

1.昨年度行なった山口大学経済学部商品資料館の調査について、研究報告にまとめた。資料館の設立の経緯や、収集方法について、またコレクションの現代的な位置付けを明らかにした。またこれをきっかけとして、一橋大学において、同時代に同様の位置付けにあった「陳列室」の調査をおこなってきた研究者と情報共有することができた。個別の資料についての具体的な調査は今後の課題ではあるが、まずは学術的な意義を明らかにして公表することができた。2.陶磁器や陶芸をどのように捉え、いかに評価してきたのかを検討するうえで、近代以降に陶磁器を被写体とした写真に注目して研究発表及び論文にまとめた。奥田誠一による写真を用いた陶器の鑑賞法への言及や、柳宗悦や柳宗理が雑誌『工藝』や『民藝』誌上で写真を利用して陶磁器の見方を伝えたこと、また岡本太郎の写真などについて、現代写真と比較しながらとり上げた。同時代の絵画表現や建築に対する評価など、異なる領域における美術動向と古陶磁に向けられる鑑賞の視点が相互に関連していることが分かった。特に花器として用いられた場合など、制作当時のインスタレーションを知る上で写真記録が不可欠な資料だということが改めて認識された。3.河井寬次郎と親しく交流のあった濱田庄司について、文献及び年表の網羅的な資料を作成し公表した。展覧会図録及び展示による公開によって、広く一般に参照可能な方法で公開した。これにより、しばしば同一の関心を持っているように論じられがちな両者について、比較する際の基礎資料を用意することができた。八木一夫より下の世代で、80年代から90年代の日本の現代陶芸を代表する作家による証言を、継続的に得ることができた。昨年度から話を伺っている作家の話を通して、富本憲吉や八木一夫、辻晋堂、木村重信など彼らにとって「先生」にあたる作家もしくは研究者などについて、当時の制作の様子や言動について伺うことができた。また60年代のアメリカや北欧など、外国への憧れや影響、実際に渡航した際の体験について伺うことによって、それまで模範とされてきた中国陶磁や茶の湯文化との、精神的な関係性の変化について当時の状況を窺うことができた。木村重信氏旧蔵作品として、辻晋堂の陶彫作品をはじめ、戦後の現代陶芸において重要な作品の調査を実施することができた。木村氏による箱書きや、作家の書簡、展覧会出品録など、当時の人的交流を窺ううえで重要な資料も含まれるコレクションであり、継続した調査を予定している。海外調査を通して、作品の造形的特徴の類似性をとりあげて、展示によって提示する方法についての知見を得ることができた。領域や時代に捉われない造形的な共通性は、本研究テーマにおける重要な視点となる。こうした試みは、日本ではまだ稀だが各国で取り組まれているものである。日本の近現代陶芸史に新たな観点を取り入れることのできる方法論として今後も注視していきたい。1.河井の作品論として、特に「練上手」について論文にまとめる。2.造形的な共通性に着目して新しい論点を見出す海外での日本陶芸の評価方法について、引き続き参照しつつ、八木一夫をはじめ日本の現代陶芸・工芸を論じる上で具体的な方法論へといかに結びつけるかを検討する。3.引き続き、戦後活躍した作家たちに実体験としての当時の日本陶芸・工芸の様相について証言を得ていく。今後はより体系的にインタビューを行うとともに、これらの証言を文献資料によって裏付ける作業も必要になると考えている。これらを資料としながら、近代の日本陶芸・工芸についてなんらかの方法で発表したい。長期的には、これらを資料として参照するための有効な方法についても検討していきたい。1.文献を主軸とした調査のまとめとして、前年度におこなった学会発表をもとに、河井寬次郎の思索の展開について「河井寬次郎の故郷表象:生物学的関心と陶磁器研究という観点から」として論文にまとめた。これは、彼が戦後継続して執筆した『六十年前の今』を中心として、河井の著作を「故郷」の表象という側面からとり上げたもので、特に同時代に流行した生物学的関心と、河井が関心を寄せた中国やエジプトなどの古陶磁を中心とした陶磁器研究という観点から見直した。2.思想形成と連動するものとして、特に「練上手」と「青釉」という技法に着目して、河井の陶磁器作品の調査をおこなった。まずは河井の代表的なコレクションといえる、日本民藝館、大原美術館、河井寬次郎記念館などで作品調査を実施し、作品データベースを更新した。またこれらの調査をもとに、まずは「練上手」を中心に文化資源学会において学会発表をおこなった。3.八木一夫について、基本となる文献を収集した。また関係者に調査概要について相談することができるなど、今後資料調査をおこなうための準備を進めることができた。4.八木一夫の活動時期と、同時代かまたはやや後に活動した陶芸家である金子潤や柳原睦夫などにインタビューをおこない、一般向けのレクチャーとして公表したほか、再構成した対談記録として刊行物にまとめることができた。河井や八木の回想が得られたことに加え、同時代の陶芸家の発言として共通する関心事を窺がうことができた。初年度として、文献を中心とした調査を論文としてまとめることができ、同時にそれと連動するかたちで、造形作品を交えた調査へと計画通りに研究を進展することができている。陶磁器作品を対象とした調査においても、着目する技法(「練上手」と「青釉」)について、日本民藝館の所蔵作品をはじめとした基礎となる重要なコレクションを調査することができた。

これに伴い、所蔵館の研究者から学術的な交流で示唆に富む助言を得られた。山口大学経済学部商品資料館での調査においては、大正時代末の商品学という領域における「参考品」としての同時代的意義を窺うことができ、新しい視点から研究の位置付けを見直し、今後これを展開できればと考えている。初年度には予定していなかったことだが、八木一夫についての調査も、基礎的な文献の収集を行うことができ、今後の本格的な資料調査に向けて関係者との情報共有を行うことができている。1.昨年度行なった山口大学経済学部商品資料館の調査について、研究報告にまとめた。資料館の設立の経緯や、収集方法について、またコレクションの現代的な位置付けを明らかにした。またこれをきっかけとして、一橋大学において、同時代に同様の位置付けにあった「陳列室」の調査をおこなってきた研究者と情報共有することができた。個別の資料についての具体的な調査は今後の課題ではあるが、まずは学術的な意義を明らかにして公表することができた。2.陶磁器や陶芸をどのように捉え、いかに評価してきたのかを検討するうえで、近代以降に陶磁器を被写体とした写真に注目して研究発表及び論文にまとめた。奥田誠一による写真を用いた陶器の鑑賞法への言及や、柳宗悦や柳宗理が雑誌『工藝』や『民藝』誌上で写真を利用して陶磁器の見方を伝えたこと、また岡本太郎の写真などについて、現代写真と比較しながらとり上げた。同時代の絵画表現や建築に対する評価など、異なる領域における美術動向と古陶磁に向けられる鑑賞の視点が相互に関連していることが分かった。特に花器として用いられた場合など、制作当時のインスタレーションを知る上で写真記録が不可欠な資料だということが改めて認識された。3.河井寬次郎と親しく交流のあった濱田庄司について、文献及び年表の網羅的な資料を作成し公表した。展覧会図録及び展示による公開によって、広く一般に参照可能な方法で公開した。これにより、しばしば同一の関心を持っているように論じられがちな両者について、比較する際の基礎資料を用意することができた。八木一夫より下の世代で、80年代から90年代の日本の現代陶芸を代表する作家による証言を、継続的に得ることができた。昨年度から話を伺っている作家の話を通して、富本憲吉や八木一夫、辻晋堂、木村重信など彼らにとって「先生」にあたる作家もしくは研究者などについて、当時の制作の様子や言動について伺うことができた。また60年代のアメリカや北欧など、外国への憧れや影響、実際に渡航した際の体験について伺うことによって、それまで模範とされてきた中国陶磁や茶の湯文化との、精神的な関係性の変化について当時の状況を窺うことができた。木村重信氏旧蔵作品として、辻晋堂の陶彫作品をはじめ、戦後の現代陶芸において重要な作品の調査を実施することができた。木村氏による箱書きや、作家の書簡、展覧会出品録など、当時の人的交流を窺ううえで重要な資料も含まれるコレクションであり、継続した調査を予定している。海外調査を通して、作品の造形的特徴の類似性をとりあげて、展示によって提示する方法についての知見を得ることができた。領域や時代に捉われない造形的な共通性は、本研究テーマにおける重要な視点となる。
頭頸部癌におけるプロテアーゼインヒビター;SCC Antigenの役割に関する研究

われわれは正常上皮、前がん状態、浸潤癌へと進行する癌のprogression過程におけるセリンプロテアーゼインヒビターの役割について仮説(セリンプロテアーゼインヒビターであるSCC抗原は癌細胞そのものにとっては抑制的に作用する)を考え研究を行なってきた.本年度はSCC抗原を分子標的とした癌治療の可能性の研究を継続させており、ヌードマウスを用いたSCCA1遺伝子導入による研究を行なってきた。SCCA1を頭頸部扁平上皮癌細胞に強制発現させると細胞のin vitro, in vivo浸潤能が抑制されること、エレクトロポレーションを用いたSCCA1遺伝子導入実験にて移植癌細胞に効率よく遺伝子が導入されることなどを報告してきた。また、臨床的に前癌病変と考えられている鼻・副鼻腔乳頭腫におけるSCCA1の発現、及び血清SCC抗原測定が臨床的に有用であると以前報告したのに続き、今年度は鼻・副鼻腔の内向性乳頭腫患者の術後の経過観察に血清SCC抗原値が有用であることを報告した。SCCA1は頭頸部の扁平上皮癌患者においては癌組織周囲(特にリンパ節転移巣)のTリンパ球で発現が誘導され、そのために血清値が上昇するが、頭頸部原発の腺癌、甲状腺癌ではその発現は誘導されない。今後はSCCA1の発現誘導に関わる転写因子を同定し、正常上皮、前癌病変、浸潤癌におけるSCCA1発現の違いが生じる機序を分子生物学的に明らかにすることが課題である。SCC抗原はKatoらにより1977年に子宮頸部の扁平上皮癌から分離されたタンパクである。以来Radioimmunoassay法による血清SCC抗原の測定は子宮、食道、頭頸部などの扁平上皮癌の腫瘍マーカーとして広く用いられているが、その血清値上昇の分子生物学的メカニズムは不明である。1991年にSCC AntigenのcDNAがクローニングされ、SCC AntigenがSerine Protease Inhibitorであることがわかった。癌に対しては一般的に、各種Proteaseは癌浸潤を促進し、proteaseを抑制するprotease inhibitorは癌のプログレッションに対しては抑制的に働くと考えられる。Serine Protease InhibitorであるSCC抗原が癌細胞が分泌する腫瘍マーカーであるとすれば、癌細胞自身にとっては生物学的に不利なはずである。われわれは頭頸部扁平上皮癌由来の培養細胞株にSCCA1 cDNAを形質導入し、その増殖能、浸潤能の変化について解析した。SCCA1発現株はin vitroでの増殖能に変化は見られなかったもののin vitro, in vivo浸潤能が抑制されていた。さらに臨床的に前癌病変と考えられている鼻・副鼻腔乳頭腫におけるSCCA1の発現、及び血清SCC抗原測定の臨床的意義について検討を行った。鼻・副鼻腔乳頭腫症例において血清SCC抗原は上昇しており、乳頭腫の腫瘍マーカーとして有用と思われた。また、乳頭腫から生じたと考えられる癌部においてSCCA1の発現が低下している事より、SCCA1は癌細胞そのものに対しては抑制的に作用することが考えられた。われわれは正常上皮、前がん状態、浸潤癌へと進行する癌のprogression過程におけるセリンプロテアーゼインヒビターの役割について仮設(セリンプロテアーゼインヒビターであるSCC抗原は癌細胞そのものにとっては抑制的に作用する)を考え研究を行ってきた。本年度はSCC抗原を分子標的とした癌治療の可能性につの研究を継続させており、ヌードマウスを用いたSCCA1遺伝子導入による研究を行なってきた。

SCCA1は頭頸部の扁平上皮癌患者においては癌組織周囲(特にリンパ節転移巣)のTリンパ球で発現が誘導され、そのために血清値が上昇するが、頭頸部原発の腺癌、甲状腺癌ではその発現は誘導されない。今後はSCCA1の発現誘導に関わる転写因子を同定し、正常上皮、前癌病変、浸潤癌におけるSCCA1発現の違いが生じる機序を分子生物学的に明らかにすることが課題である。