hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エンハンサートラップベクターを用いたシグナル応答遺伝子の探索とその応用

多くの細胞外シグナルが、遺伝子発現の調節を介して細胞形質の変化を促す。我々は、レトロウイルス・プロウイルスが宿主染色体のランダムな位置に組み込まれるという性質を利用し、細胞外シグナルの標的となる遺伝子の同定法を開発し、その応用を試みた。このベクター(pROSA-nGBT)は、Sorianoらが開発したレトロウイルス・ベクター、に我々が開発した両方向選択マーカーを挿入したものである(秋山ら、Mol. Cell. Biol.,2000)。最初に行ったTGF-βに応答する遺伝子のスクリーニングでは、9種の新規遺伝子が検出され、そのうちのひとつTMXは、小胞体に局在する膜結合型の新規チオレドキシン・ファミリー・タンパク質をコードすることが見出された。TMXは強制発現させた場合にbrefeldin Aによる細胞アポトーシスを抑制することから、小胞体ストレスを緩和する役割を担う分子である可能性が示唆された(松尾ら、J. Biol. Chem,2001)。一方、DNA切断活性をもつ薬剤ブレオマイシンに応答する遺伝子として、アポトーシス抑制に関わる既知分子c-IAP2の遺伝子が検出された。c-IAP2プロモーター中のブレオマイシンおよび電離放射線への応答性に責任を持つ配列を調べた結果、NF-kB結合配列であることが見出された(上田ら、FEBS Lett.,2001)。このプロモーターは比較的低線量の放射線に応答することから、ガンの放射線遺伝子治療への応用が期待される。本法には比較的低レベルに発現する遺伝子も同定可能という特徴があり、したがって、絶対的な発現量が低い、あるいは転写単位としては未同定などの理由で他の方法では検出できないが、様々な刺激等に応じて興味深い発現パターンを示すような遺伝子の同定手段として、依然として価値の高いものと言えよう。我々の開発した新規リポーター/マーカーGBT(β-gal、bsd、HSV-tkの3者融合遺伝子)を、スプライス・アクセプター配列の下流につなぎ、エンハンサーを欠いた3'-LTRを持つレトロウイルスベクター(pROSA)に逆方向に挿入することによって、新たな遺伝子トラップ・ベクターを作成した。このベクターを、ヒト肺癌由来細胞株A549に導入し、TGF-β存在下でblasticidin-Sによる選択を行った後、TGF-β非存在下でganciclovirによる逆選択を行った。さらに、生存クローン中より、TGF-β存在下でX-gal染色が増強されるもの(TGF-β応答性トラップ・ライン)を22株単離した。これらの細胞中では、TGF-βによって発現誘導がかかる遺伝子の断片とGBTマーカーとの融合遺伝子が発現されていると考えられたため、5'-RACE法による細胞由来遺伝子断片の回収と構造解析を行った。その結果、既にTGF-β応答性が報告されている2種(EGF受容体、β1-integrin)を含む12種の既知遺伝子と10種の未知遺伝子が単離された。既知遺伝子の産物としては、増殖関連分子(EGF受容体、ribosomal protein S15a、hnRNP-K/tump、hNRP/NAP-1、lipocortin、U19HsnoRNA)、focal adhesion局在性タンパク質およびLIMドメイン・タンパク質(paxillin、paxillin-related LIM protein、ZNF185 LIM-domain protein、β1-integrin)、甲状腺ホルモンの作用に関与するタンパク質(pyruvate kinase、TRAM-1)が含まれていた。また興味深いことに、多くのTGF-β応答性トラップ・ラインが、フォルボール・エステルに対しても応答性を示し、インターフェロンγに対しては負の応答性を示すことが見出された。

スプライス・アクセプター下流に3者融合マーカーGBT(beta-gal/blasticidin-S dea minase/HSV-tk)をつないだものを挿入したレトロウイルス・ベクターを構築し、これをヒト肺がん由来細胞株(A549)に感染させ、TGF-beta存在下でのみ高く発現する遺伝子の探索を行った。その結果、6個の新規遺伝子を含む15個の遺伝子が検出され、その内の一つTMXが、小胞体に局在する膜貫通型チオレドキシン様分子をコードする事を見出した。一方、radiomimeticであるブレオマイシンを利用した同様のスクリーニングにおいて、2GyのX線に応答する4個の候補遺伝子を検出した。構造解析の結果、そのうちの1つは、既にアポトーシス関連遺伝子として報告されているc-IAP2であることが分かった。そこで、c-IAP2遺伝子の上流プロモーター領域を単離し、ルシフェラーゼをレポーターとしたプロモーター解析を行ったところ、転写開始点より約200塩基上流に位置するNF-kB結合部位がX線への応答性に必要十分であることがわかった。この配列を4回反復させた人工プロモーターの下流にアポトーシス誘導遺伝子Baxをつないだベクターを作成し、これを導入したA549細胞をX線照射したところ、2Gyにおいて有意な細胞死誘導の増強効果が見られた。従って、本プロモーターは、放射線と組み合わせた遺伝子治療の開発に有用であると考えらた。Sorianoらが開発したレトロウイルス・ベクターに、我々が開発した両方向選択マーカーを挿入することによって構築されたエンハンサー・トラップ・ベクターpROSA-nGBTは、培養細胞において様々なシグナルに応答する遺伝子を検出、同定するために有用である(秋山ら、Mol.Cell.Biol.20,3266-3273,2000)。この方法の応用として、TGF-betaおよびブレオマイシンに応答する遺伝子のスクリーニングを試みた。その結果、それぞれの系において興味深い遺伝子が複数同定され、その成果の一部は論文として発表することができた。すなわち、TGF-betaに応答する適伝子として見出されたTMXは、小胞体に局在する膜貫通型の新規チオレドキシン・ファミリー・タンパク質をコードする。TMXを発現させた細胞は、brefeldinによる細胞アポトーシスを抑制することから、小胞体ストレスを緩和する役割を担う分子である可能性が示唆された(松尾ら、J.Biol.Chem,2001)。一方、DNA切断活性を持つ薬剤ブレオマイシンに応答する遺伝子として同定されたcIAP2は、アポトーシス抑制に関わる既知分子をコードするが、そのプロモーター中のNF-kB結含配列が、ブレオマイシンおよび電離放射線への応答性に賓任を持つことが明かとなった(上田ら、FEBS Lett,2001)。このプロモーターは比較的低線量の放射線に応答することから、がんの放射線遺伝子治療への応用が期待される。
ニューキノロン剤のヒト培養細胞に及ぼす細胞遺伝学的影響

1、ヒト培養細胞として、健康成人の末梢血より比重遠心法で分離調製したリンパ球、株化細胞として唾液腺癌細胞であるHSG細胞を用い、培養開始後種々の濃度(0.110μg/ml)のニューキノロン剤およびDNA-トポイソメラーゼIIの阻害剤であるエトポシド(VP-16)を含む増殖培養液に交換し、細胞の増殖および形態の変化を検討した。検討したニューキノロン剤はロメフロキサシン、シプロフロキサシン、ノルフロキサシン、オフロキサシン、エノキサシンの5剤である。その結果、エトポシドでは0.5μg/ml以上の濃において濃度依存的にヒトリンバ球、HSG細胞のいずれも著明な増殖抑制と細胞形態の変化を認め、特に10μg/mlでは1週間後の生存細胞は1%以下であった。ニューキノロン剤処理群では末処理対照群と比較して、リンパ球の増殖を促進する傾向が見られたが統計学的に有意なものではなかった。またHSG細胞の形態にも影響を及ぼさなかった。2、4μg/mlのニューキノロン剤を含む増殖培養液でヒトリンパ球を72時間培養し、その後通法により染色体標体を作製し異常の有無を検索した。その結果、50細胞中末処理対照群では、染色分体部ギャップ3、染色分体部ブレイク1、計4の異常の対し、ニューキロロン剤処理群ではオフロンキサシンの7が最高で、他は26の間にあり、統計学的に有意差はみられなかった。また、見られた異常はギャップとブレイクが主でII動原体が1例あり、他の異常はなかった。3、4μg/mlのニューキノロン剤及び1μg/mlのブロモデオキシウリジンを含む増殖培養液でHSG細胞を60時間培養し、姉妹染色分体交換の誘発率を算定した。その結果、姉妹染色分体交換の誘発率は末処理対照の0.18±0.05に対し、ニューキノロン剤処理群では0.170.23の範囲にあり、統計学的に有意差は見られなかった。
高齢化社会における口腔の健康維持に関する基礎的研究

本研究は、咀嚼、嚥下等の口腔機能の加齢に伴う変化がいかなる中枢神経系の変化によってもたらされるか、あるいは加齢に伴う中枢神経系における感覚情報処理の変化を知ることにより、口腔の健康維持に役立てようとするものである。これらの研究結果は以下のようにまとめることができる。1.老化により減少が明らかとなっている脳幹部のノルアドレナリンあるいは線条体のドーパミンが咀嚼に関与しているかどうかを調べた。ノルアドレナリンは三叉神経運動ニューロンの膜電位を上昇させ興奮性を高めることが明らかとなった。ウサギ被殻へのドーパミン入力は咀嚼運動に関係して変化しており、特に取り込み運動に関係していることが示唆された。2.老化による痛覚に対する感受性を調べると、老化に伴い侵害刺激に対する二次ニューロンの興奮性は亢進しており、このことは下行抑制系の機能不全によることが示唆された。3.老化による炎症時の感覚刺激に対する感受性を調べた。老齢ラットは若年ラットに比べて、炎症時の侵害性熱刺激に対する感受性が亢進していることを明らかにした。また、機械的刺激に対する反応性には、老齢ラットと若年ラットでは相違が認められなかった。炎症時にみられる感覚神経の過敏化は、加齢によって変化することが示唆された。4.加齢に伴う口腔機能の低下が全身にもたらす影響を調べた。加齢に伴い口腔あるいは全身的な疾患により、軟らかい食品しか摂食しえない場合を想定し、実験的に軟食を続けた場合(軟食群)と、軟食を続けてから硬い食品を与えた場合(硬食群)に炎症による痛みに対する感受性に変化が認められるかどうかを調べた。起炎物質を足底皮下に注入後にみられる疼痛閾値低下は、軟食群に比べ硬食群で有意に抑制された。本研究は、咀嚼、嚥下等の口腔機能の加齢に伴う変化が、いかなる中枢神経系の変化によってももたらされるかを知ることにより、口腔の健康維持に役立てようとするものである。中枢神経系においては老化に伴うさまざまな変化が解剖学的研究や神経化学的研究から明らかにされている。本年度は、口腔機能を運動系と感覚系に分け実験を行った。1)運動系(1)従来、老化により減少が明かとなっている脳幹部のノルアドレナリンが咀嚼運動に関連しているかどうかを目的として、脳幹部スライス標本を用いて三叉神経運動ニューロンの活動性に対するノルアドレナリンの効果を調べた。(2)脳幹部のノルアドレナリンと同様に、老化により減少が明らかとなっている線条体のドーパミンが、咀嚼運動に関連して変化するかを、マイクロダイアリシス法を用いて調べた。咀嚼中、ウサギ被殻におけるドーパミン量は上昇し、咀嚼運動の調節にドーパミンが関与すること示唆された。2)感覚系老齢ラットの痛覚に対する感受性を調べるために、足底部への熱刺激に対する逃行動を観察すると、老齢ラットは若年ラットに比べて逃避潜時は有意に短かった。また、脊髄後角の侵害受容ニューロンを記録すると、老齢ラットではその興奮性が上昇していることが明かとなった。さらに、これらニューロンに対する下行性の入力を遮断すると、若年ラットのニューロンは、下行性入力遮断後に興奮性が上昇するのに対して、老齢ラットのニューロンには著しい変化が認められなかった。これらの結果から、老化に伴い侵害刺激に対する二次ニューロンの興奮性は下行制御系の機能不全により高められていることが示唆された。

本研究は、咀嚼、嚥下等の口腔機能の加齢に伴う変化が、いかなる中枢神経系の変化によってもたらされるかを知ることにより、口腔の健康維持に役立てようとするものである。中枢神経系においては老化に伴うさまざまな変化が解剖学的研究や神経化学的研究から明らかにされている。本年度も、口腔の運動系と感覚系に分け実験を行った。1)運動系昨年度の本研究から、老化により減少が明らかとなっている線条体のドーパミンが、咀嚼の調節に関与することが示唆された。本年度はウサギを用いて、線条体へのドーパミン入力を遮断したときの摂食行動の変化を調べた。咀嚼を取り込み運動と臼磨運動に分類すると、一定量の飼料を摂取するための取り込み回数が増加し、取り込み時間が減少した。筋電図記録と合わせると、破壊前では取り込み運動中にも臼磨を行っているにもかかわらず、破壊後はそのような行動パターンが減少する傾向にあることがわかった。このことから、加齢により咀嚼運動に変化がみられる可能性が示唆された。2)感覚系老齢ラットの炎症時の感覚刺激に対する感受性を調べるために、足底部に起炎物質を注入し、炎症モデルラットを作成した。炎症時に機械的刺激や熱刺激を与え、それぞれの反応特性を調べた。脊髄後角の侵害受容ニューロンを記録すると、老齢ラットは若年ラットに比べて侵害性熱刺激および冷刺激に対する感受性が亢進していることを明らかにした。また、機械的刺激に対する反応性には、老齢ラットと若年ラットでは相違が認められなかった。炎症時にみられる感覚神経の過敏化は、老齢ラットでは特徴的なパターンを示し、中枢あるいは末梢神経の可塑的な変化も加齢によって変化することが示唆された。また、加齢に伴う口腔機能の低下が全身にもたらす影響を調べることにより、口腔の健康の重要性を明らかにしようとするものである。本年度は、後者について研究を進めた。加齢に伴い口腔あるいは全身的な疾患により、軟らかい食品しか摂食しえない場合を想定し、実験的に軟食を続けた場合と軟食を続けてから、硬い食品を与えた場合に痛みに対する感受性に変化が認められるかどうかについて調べた。雄性SD系ラットを用い、以下の2群に分けて、実験を行なった。ひとつは軟食群で、軟食を10日間与え、起炎物質であるCFAを足底皮下に注入し、その後も軟食を与え続けて3日後に灌流した群、もうひとつは硬食群で軟食を10日間与えCFAを足底皮下に注入し、1日後から硬食を与え3日後に灌流した群である。熱刺激に対する逃避潜時からCFAを足底皮下に注入後にみられる疼痛閾値低下は、軟食群に比べ硬食群で有意に抑制された。L4、5の脊髄後角部に発現する疼痛情報の指標であるc-Fos陽性細胞は軟食群で注入側に多数認められた。これに対し、硬食群では少数認められたのみであった。また、ナロキソンの持続注入により硬食群で観察されたc-Fos陽性細胞発現の抑制は消失した。以上のことから、軟食摂取から硬食摂取に変えた時にみられる疼痛抑制は、オピオイドを介して発現する可能性が示された。
人の存在を感じるミニマルデザインに関する研究

本研究は人のように感じられるインターフェースの必要要件を明らかにするために、(1)各感覚における人の存在感を伝える情報の同定、(2)人の存在感に対する異種感覚情報統合の効果検証、(3)人と感じられるインターフェースデザインの社会に及ぼす影響の調査を行った。その結果、(1)メディアであっても人の形をすれば唇や胸といった部位は触れることをためらうこと(2)人の音声と人のような触感を呈示する単純なメディアであっても体験を通して幼児は擬人化すること、(3)人の形をしたコミュニケーションメディアは既存の携帯電話に比べて、自己開示を促進し、親しい人間関係構築を促進することが分かった。本研究では、コミュニケーションしやすいインターフェースデザインのために人工物から人の存在を感じるための必要要件を探索し、人のように感じられるインターフェースのための設計指針を構築する。具体的な研究項目は1)各感覚における人の存在感を与える情報の同定、2)人の存在感に対する異種感覚情報統合の効果検証、3)人と感じられるインターフェースデザインの社会に及ぼす影響の調査である。本年度は人のように感じられるインターフェースの必要要件を明らかにするために、視覚、聴覚、触覚それぞれの感覚情報に対してどの程度の情報を呈示すべきか、どういった組み合わせが最も効果的かについてメディア開発を進めながら調査を行った。視覚に関しては、メディアを通して相手に感情を伝えるという状況で、顔面要素を含むメディアの人らしさが与える影響を調査した。その結果、人らしさによってメディアへの接し方が異なる可能性があることが示唆され、さらに調査を進めている。また言語情報を含まない音によってどの程度メディアの先の相手の存在を伝えるについても検討を行っているところである。本年度は、人の存在感に関する異種感覚情報統合よってどの程度メディアから人の存在を伝えるについても検討を行った。まず、音声と触覚との統合による効果を注目し、クッション型のメディアを抱きながら会話を行った際にメディアから呼吸に近い振動を提示したときに人の存在を感じやすくなるかについて予備的検討を行ったが、十分な効果を得ることが出来ず、音声と振動の同期を伴う応答が重要である可能性が示唆された。この点を踏まえ、人の存在を感じる最小デザインのメディアには異種感覚情報を同期して呈示することを検討している。また、5歳児においては人工物を擬人化するには顔の情報は必須ではなく、人のような形をしているクッションでも擬人化を促進できること、そういったクッションを抱きながら内蔵したスピーカーを通して人の音声を聞くと、2歳児ではそのクッションに対する擬人的な印象が促進される可能性があることが示唆され、人の存在を感じる必要要件として顔の情報は必須ではなく、何かしら人のような情報を提示することが重要であること、さらに2つの情報があれば人の存在を感じやすくなる可能性が示唆された。今年度中に人の存在を感じる最小デザインの1例として開発する予定であった研究プラットフォームについて検討すべき点が予定より多く、試作を今年度中に完成させることができなった。しかし、スマートフォンなど、代替システムによる検討を進め、異種感覚統合のために同期した情報提示が重要である点を確認できたため、得られた知見を次年度前期に完成するプラットフォームに搭載し、実際の効果を系統的に検討する予定である。本研究ではコミュニケーションしやすいインターフェースデザインのために人工物から人の存在を感じるための必要要件を探索し、人のように感じられるインターフェースのための設計指針を構築することを目指した。本年度は、ユーザーが人の姿をしたインターフェースを介して見知らぬ相手とコミュニケーションした際に、そのようなインターフェースが両者の人間関係にどのような影響を与えうるかを確認するために1ヶ月程度の長期的効果の予備的検証を行った。その結果、通常の携帯電話で通話を繰り返して貰ったグループに比べ、人の形をしたやわらかい通話器で通話を繰り返したグループの方が、自己開示が増えることが分かった。また、インターフェースが人の形をしたやわらかい筐体であると、ユーザーから頭部や腕などを撫でるといった動作を引き出すこと。指差しやジェスチャーといった人と対面しているときに行うような動作が現れることが分かり、腕や頭、顔といった人としての身体的特徴や柔らかさが遠隔コミュニケーションをより豊かにし、通話相手との親しい人間関係を構築するのに有効であることが示唆された。また、その結果を踏まえ、より人らしさを削ぎ落としたインターフェースを開発し、人らしさの最小要素のさらなる探索と社会実装についての調査を進めた。

その結果、(1)メディアであっても人の形をすれば唇や胸といった部位は触れることをためらうこと(2)人の音声と人のような触感を呈示する単純なメディアであっても体験を通して幼児は擬人化すること、(3)人の形をしたコミュニケーションメディアは既存の携帯電話に比べて、自己開示を促進し、親しい人間関係構築を促進することが分かった。今年度中に人の存在を感じる最小デザインの1例として開発する予定であった研究プラットフォームの開発に時間を要し、今年度中の試作を行なうことができなった。それに伴い、研究プラットフォーム開発を通して行なう予定であった各要素の人の存在感への影響を十分には検証出来なかった。現在、予備的に行ってきた検討を踏まえた研究プラットフォームの試作が進んでおり、上半期中に完成予定である。完成したプラットフォームを用いて、異種情報の同期させ応答することが人の存在を伝達するために効果的であるかどうかを検討する。また、複数のプラットフォームを用意し、複数被験者による実証実験を通して人の存在を伝えるメディアが社会に与える効果を検討する。ヒューマン・ロボットインタラクション現在、研究プラットフォームの最終調整が進んでおり、上半期中に完成予定である。完成したプラットフォームをそれぞれ持った被験者がプラットフォームを通じてコミュニケーションを行なう状況でプラットフォームにおける光などの視覚情報や、音、振動を変化させながら、どういった情報ならば相手とコミュニケーションをしている感覚になるかを調査する。研究プラットフォームの試作に使用する予定であったが、今年度得られた新たな知見を取り込んで開発を行なうことになり、次年度上半期に試作を行なうことにしたため。研究プラットフォームの試作に使用する予定であったが、当初の計画通りに進まず、次年度上半期に試作を行なうことにしたため。次年度上半期に研究プラットフォームの試作に使用する。当該年度の研究成果を発表予定であった国際学会が中止されたため、次年度に成果を発表する予定である。
クモバチにおける原始社会性の起源:オスの交尾行動の特性とその進化的意義

クモバチ科の原始社会性の進化的起源を明らかにするため,キマダラズアカクモバチのオスの交尾行動および同じ巣場所で活動する個体の間の血縁度を調べた.その結果,オスは長時間(1例として400分)巣口付近で静止し,巣に出入りするメスとの交尾を試みることや,同一巣場所で営巣していた複数メスが父親を共有していたことがわかり,オス個体の交尾の独占が示唆された.また,ルリクモバチのいくつかの形質を精査した結果,オスのみで,体長(前翅縁室の長さ)と腿節の厚さとの間に正のアロメトリーが認められ,発達した腿節は大型オスによる,巣上での交尾の独占を可能にする形質であることが推定された.クモバチ科の原始社会性の進化的起源を明らかにするため,キマダラズアカクモバチのオスの交尾行動および同じ巣場所で活動する個体の間の血縁度を調べた.その結果,オスは長時間(1例として400分)巣口付近で静止し,巣に出入りするメスとの交尾を試みることや,同一巣場所で営巣していた複数メスが父親を共有していたことがわかり,オス個体の交尾の独占が示唆された.また,ルリクモバチのいくつかの形質を精査した結果,オスのみで,体長(前翅縁室の長さ)と腿節の厚さとの間に正のアロメトリーが認められ,発達した腿節は大型オスによる,巣上での交尾の独占を可能にする形質であることが推定された.本研究ではクモバチ科の原始社会性の進化的起源を明らかにする.特に,これまで見過ごされてきたオスの交尾行動が巣内の血縁構造に与える影響について,行動観察,形態解析,遺伝解析を総合した多角的研究を行う.本研究の成果はハチ目の社会性進化の解明に新たな視点をもたらすと期待される.1.繁殖行動の解明:原始社会性の進化に血縁関係が関与しているのであれば,特定オスが繁殖に関与しているはずである.この予測をもとに,オスの行動観察を行った.まず,原始社会性キマダラズァカクモバチのオスをマーキングし,その行動を観察,記録した.その結果,各オスは長時間,巣の入口付近で静止し.巣に出入りするメスに対して接近するが,交尾行動はまれであるがわかった.この行動はクモバチ科では特異であり,原始社会性と密接に関連すると考えられた.また,特定オスによる交尾の独占も推測された.2.個体間の血縁度の調査:DNA抽出からシーケンサーによる遺伝子型決定までの実験環境を構築することができた.この実験系を用いて,数個体のサンプルからDNAを抽出し,遺伝子型決定の予備実験を進めつつある.また,日本進化学会と日本生態学会に参加し,社会性昆虫の遺伝解析に関する最新情報を集めた結,Wang & Santure (2009)による血縁解析法がきわめて有効であることがわかった.3.交尾に関与する雄形質の精査:特定オスによる交尾の独占が生じているのであれば,それを可能にする形質がオスに進化している可能性がある.この予測を検証するため,原始社会性ルリクモバチMacromeris violaceaの雌雄の形態形質(頭幅,前翅縁室の長さ,各肢腿節の厚さなど)を測定した(ロンドン自然史博物館).その結果,本種のオスで,頭幅または前翅縁室長と腿節の厚さとの間に正のアロメトリーが認められた.今後は,この事実とオスの交尾行動との関連を追求する.本研究の目的はクモバチ科の原始社会性の進化的起源を明らかにすることである.特に,オスの交尾行動が巣内の血縁構造に与える影響について,行動観察と形態・遺伝解析を総合した多角的研究を行う1.繁殖行動の解明:原始社会性の進化に血縁関係が関与しているのであれば,特定オスが繁殖に大きく関与する可能性がある.この予測をもとに,オスの行動観察を行った.まず,原始社会性キマダラズアカクモバチのオスをマーキングし,その行動を連続観察,記録した.その結果,オスは長時間巣の入口付近で静止し.巣に出入りするメスに交尾を試みることがわかった.この待機行動はクモバチ科では特異であり,原始社会性と密接に関連すると考えられた.また,特定オスによる交尾の独占も推測された2.個体間の血縁度の調査:巣に出入りするメスおよび巣口付近で待機するオスを採取し,AFLP法を用いて42遺伝子座を解析した結果,約100m離れた別の巣群のメスの父親が同一であることがわかった.まだサンプル数が少なく,確かなことは言えないが,これらの巣群のメンバーは多かれ少なかれ近縁であることが推測された3.交尾に関与する雄形質の精査:特定オスによる交尾の独占が生じているのであれば,それを可能にする形質がオスに進化している可能性がある.この予測を検証するため,原始社会性の1種,ルリクモバチの雌雄のいくつかの形態形質を測定した(於ロンドン自然史博物館).その結果,本種のオスのみで,頭幅または前翅縁室長と腿節の厚さとの間に正のアロメトリーが認められた本研究の目的はクモバチ科の原始社会性の進化的起源を明らかにすることである.特に,オスの交尾行動が巣内の血縁構造に与える影響について,行動観察と形態・遺伝解析を総合した多角的研究を行う.1.繁殖行動の解明:原始社会性の進化に血縁関係が関与しているのであれば,特定オスが繁殖に大きく関与する可能性がある.この予測をもとに,オスの行動観察を行った.

まず,原始社会性キマダラズアカクモバチのオスをマーキングし,その行動を観察,記録した.その結果,オスは長時間巣の入口付近で静止し.巣に出入りするメスに交尾を試みることがわかった.この待機行動はクモバチ科では特異であり,原始社会性と密接に関連すると考えられた.また,特定オスによる交尾の独占も推測された.2.個体間の血縁度の調査:巣に出入りするメスおよび巣口付近で待機するオスを採取し,同一巣場所の個体間の血縁度と雄の繁殖成功を評価するため,分子マーカーを用いた家系解析を行った.3世代計16個体(7♀,9♂)を採集し,AFLP法によって遺伝子型(約300遺伝子座)を決定し,ソフトウェアColony2.0を用いた親子解析と,MERによる血縁度の推定を進めた.その結果,巣場所1で営巣していた3メス中2メスが,また巣場所2で営巣していた3メス中2メスが父親を共有していることが推定され,オス個体のある程度の交尾の独占が示唆された.3.交尾に関与する雄形質の精査:特定オスによる交尾の独占が生じているのであれば,それを可能にする形質がオスに進化している可能性がある.この予測を検証するため,原始社会性の1種,ルリクモバチの雌雄のいくつかの形態形質を測定した(於ロンドン自然史博物館).その結果,本種のオスのみで,頭幅または前翅縁室長と腿節の厚さとの間に正のアロメトリーが認められた.
パケット内繰り返し信号処理に基づく超高速無線伝送技術の研究

限られた周波数帯域を用いて超高速伝送が要求される次世代移動体通信では,複数の送受信アンテナを用いるマルチアンテナ(MIMO)伝送と周波数利用効率が優れたマルチキャリア伝送とが重要な無線技術となる.本研究では,マルチキャリアMIMO伝送の伝送特性を改善するために,周波数領域位相回転と繰り返し干渉キャンセラについて検討した.1.周波数領域位相回転を用いるMC-CDMA伝送および繰り返し干渉キャンセラ複数の端末が同時に基地局にアクセスする上りリンクではマルチアクセス干渉(MAI)が生じる.送信データシンボルを等間隔の複数サブキャリアへとマッピング(周波数領域拡散)しユーザ固有の位相回転を与えることでMAIを生じさせずにユーザ多重を行うFD-PR/MC-CDMA(平成20年度研究成果)とパス分離を用いるMIMO伝送(平成20年度研究成果)とを組み合わせた新しいマルチアクセス方式を提案した.伝送効率向上の為に複数の拡散符号を同時に用いるコード多重で生じるコード間干渉(ICI)を除去するために繰り返し信号処理を適用し,複数ユーザの同時アクセスを可能としつつ,干渉が生じない場合と同程度の誤り率特性を実現できることを示した.最近の無線通信ではパケット伝送が主流となっている.理論的に導出したチャネル容量はパケット伝送の実行伝送速度の上界である.本研究では,マルチキャリア伝送の一種であるMC-CDMAを用いるMIMO多重伝送に繰り返し干渉キャンセルを適用したときのチャネル容量の表示式を,ICIおよびアンテナ間干渉(IAI)の残留干渉度合いを考慮して求めた.OFDM MIMO伝送との比較を行い,干渉キャンセラを用いることで,OFDM MIMO伝送とほぼ同程度のチャネル容量を実現できることを示した.次世代移動体通信では限られた周波数帯域を用いての超高速パケット伝送が必要とされ,その実現のために複数の送信アンテナを用いて信号を空間的に多重するマルチアンテナ(MIMO)多重伝送と,誤り訂正符号化と再送を組み合わせた高効率ハイブリッド自動再送要求(Hybrid ARQ)が必須技術となっている.MIMO多重伝送では他アンテナからの信号を高精度に分離する必要がある.Hybrid ARQでは,パケット誤りを検出するために誤り検出符号が採用されている.そこで,本研究では,MIMO多重伝送の伝送特性を改善するために誤り検出復号結果を用いて繰り返し信号分離を行う方法について検討した.1.HARQ伝送時の繰り返し信号処理の適用効果シンボル単位での誤り検出結果を用いて信号分離精度を向上する方法について検討した.各送信アンテナから異なる符号化ブロック(異なる再送回数)が送信されるときには,他アンテナからの情報を利用して信号分離精度を向上できるので,スループット特性を改善できることを計算機シミュレーションにより明らかにした.2.多値変調時の改善効果シンボル単位ではなくビット単位の誤り検出結果を用いることにより,信号分離精度をさらに向上できる信号分離法を提案した.変調多値数が多くなればなるほど(つまり,より高速な伝送時),従来法に比べてより大きな誤り率特性改善効果が得られることを計算機シミュレーションにより示した.限られた周波数帯域を用いて超高速伝送が要求される次世代移動体通信では,複数の送受信アンテナを用いるマルチアンテナ(MIMO)伝送とマルチキャリア伝送が重要な技術となる.本研究では,マルチキャリアMIMO伝送の伝送特性を改善するために,パス間干渉を抑圧する信号分離法と繰り返し干渉キャンセラについて検討した.1.パス分離に基づくMC-CDMA伝送および繰り返し干渉キャンセラ周波数領域でパス固有の遅延時間に基づいた逆位相回転を乗算してパス分離を行って仮想MIMOシステムを構築する方法を提案した.また,コード間干渉(ICI)を除去するための繰り返しICIキャンセラの提案を行い,その適用効果を明らかにした.周波数領域拡散を用いるMC-CDMA伝送では,周波数選択性チャネルの影響によりコード間の直交性が崩れることでコード間干渉(ICI)が生じる.そのため,干渉を最小化するための周波数領域等化(FDE)が必要となる.本研究では,送受信機間の複数伝搬路の遅延時間差から,誤り率特性を最小とするFDE重みが最大比合成(MRC)となるための条件,符号グループの設計法を導き出した.3.繰り返し信号処理適用時のチャネル容量の導出パケット伝送の実効伝送速度(スループット)の上界は理論的に導かれるチャネル容量である.本研究では,繰り返し干渉キャンセラを用いるMC-CDMA伝送について,残留干渉度合いを表す係数を導入することによって残留干渉を考慮したチャネル容量の表示式を導出し,OFDM伝送とのチャネル容量を比較した.限られた周波数帯域を用いて超高速伝送が要求される次世代移動体通信では,複数の送受信アンテナを用いるマルチアンテナ(MIMO)伝送と周波数利用効率が優れたマルチキャリア伝送とが重要な無線技術となる.本研究では,マルチキャリアMIMO伝送の伝送特性を改善するために,周波数領域位相回転と繰り返し干渉キャンセラについて検討した.1.周波数領域位相回転を用いるMC-CDMA伝送および繰り返し干渉キャンセラ複数の端末が同時に基地局にアクセスする上りリンクではマルチアクセス干渉(MAI)が生じる.送信データシンボルを等間隔の複数サブキャリアへとマッピング(周波数領域拡散)しユーザ固有の位相回転を与えることでMAIを生じさせずにユーザ多重を行うFD-PR/MC-CDMA(平成20年度研究成果)とパス分離を用いるMIMO伝送(平成20年度研究成果)とを組み合わせた新しいマルチアクセス方式を提案した.伝送効率向上の為に複数の拡散符号を同時に用いるコード多重で生じるコード間干渉(ICI)を除去するために繰り返し信号処理を適用し,複数ユーザの同時アクセスを可能としつつ,干渉が生じない場合と同程度の誤り率特性を実現できることを示した.最近の無線通信ではパケット伝送が主流となっている.理論的に導出したチャネル容量はパケット伝送の実行伝送速度の上界である.本研究では,マルチキャリア伝送の一種であるMC-

CDMAを用いるMIMO多重伝送に繰り返し干渉キャンセルを適用したときのチャネル容量の表示式を,ICIおよびアンテナ間干渉(IAI)の残留干渉度合いを考慮して求めた.OFDM MIMO伝送との比較を行い,干渉キャンセラを用いることで,OFDM MIMO伝送とほぼ同程度のチャネル容量を実現できることを示した.
在宅高齢者・認知症当事者の「こころ」の外化に基づく自助・互助支援システムの開発

在宅高齢者や認知症当事者に対する早期からの自助・互助体制の構築と継続的実践を目的として,バーチャル・エージェント(VA),IoT,クラウドを核とするスマートホーム基盤による支援システムを開発する.IoTによる環境・行動センシングに加えて,高齢者とVAとの対話による「こころ」センシングを行い,センサでは観測できない心の内を言葉に外化させて記録する.本人の状態に応じて,必要な情報やサービス,支援者につなぎ,自助のための介入を行う.さらに,同じ悩みや境遇を持つ高齢者や認知症当事者同士をマッチングし,互助の機会を創出する.本システムによって,早期から自助・互助体制を構築でき,在宅生活を延伸できる.本研究は、在宅高齢者や認知症当事者等を対象として、バーチャル・エージェント、各種センサーやIoT、クラウドを連携して、対象者への自助・互助支援に必要な要素技術を開発する研究である。単なるセンシングだけでなくバーチャル・エージェントとの対話を利用して対象者の心的状態を積極的に外化させることを特徴としている。センシングだけでは捉えることのできない、要支援者の「こころ」の状態をバーチャル・エージェントとの対話によって明らかにしようという取り組みは有効性が高く、実現できれば様々な応用が考えられる。また、高齢者に対する支援は、極めて社会的な意義が高く、高齢者のQOLを高める社会インフラとしての要素技術が確立されることが期待される。在宅高齢者や認知症当事者に対する早期からの自助・互助体制の構築と継続的実践を目的として,バーチャル・エージェント(VA),IoT,クラウドを核とするスマートホーム基盤による支援システムを開発する.IoTによる環境・行動センシングに加えて,高齢者とVAとの対話による「こころ」センシングを行い,センサでは観測できない心の内を言葉に外化させて記録する.本人の状態に応じて,必要な情報やサービス,支援者につなぎ,自助のための介入を行う.さらに,同じ悩みや境遇を持つ高齢者や認知症当事者同士をマッチングし,互助の機会を創出する.本システムによって,早期から自助・互助体制を構築でき,在宅生活を延伸できる.
320列ADCTを用いた口腔機能評価のための基礎研究

本研究では320列ADCTを用いて口腔機能評価時のCT撮影条件の検討をおこなった。AIDR 3D(Adaptive Iterative Dose Reduction 3D)を用いた低線量撮影条件を検討したところ管電圧120kV,管電流40mA,3.3秒間の撮影で実効線量1.08mSvであった.また口腔機能評価を目的とし口腔内二重造影を用い画質向上をはかることで可能となった長時間低線量撮影である管電圧120kV,管電流10mA,9.9秒間のCT撮影の検討では実効線量1.5mSvであった.本研究で得られた結果は、320列ADCTを用いた口腔機能評価法の基盤情報となるだろう。320-ADCTのAIDR 3Dを用いた嚥下CTの撮影条件最適化を検討した.研究1:まず低線量最適撮影条件の検討をおこなった.デンタルファントムを用い種々の条件で撮影し,評価構造物の描出,スコアー化し読影可能かつ低い被曝線量の撮影条件を求めた.結果はすべての構造物について,線量が多いほど,構造物の描出は良好であり,またAIDR 3Dを使用した方が構造物の描出は良好であった.構造物の認識良好を80点とすると,平均のグラフにおいて,AIDR 3Dを用いた場合のCTDI(Computed Tomography Dose Index)は3. 0mGy AIDR 3Dを使用しない場合は3.8mGyであった.CTDI 3.0mGy以上の撮影条件は80kV165mA, 100kV80mA, 120kV40mA, 120kV50mAであった.この中では120kV40mAが最もCTDIが低かった.研究2:研究1で用いた低線量最適撮影条件を使用し被曝線量の検討を行った.撮影肢位にランドファントムを設置しTLD(Thermo Luminescence Dosimeter)素子による線量測定を行い皮膚吸収線量及び実効線量の算出をした.結果は最大吸収線量は頚部中にあたる皮膚の部位で28.0mGyであった.実効線量は1.15mSvであった.320-ADCTを用いた嚥下CT撮影において,AIDR 3Dは被曝低減に有用であった.低線量最適撮影条件は120kV40mAであり実効線量としては1.15mSvであった.本研究は320列ADCTを用いることで成功したリアルタイムでの運動解析を口腔機能評価に応用するために撮影条件の決定をし、被ばく線量、画質、計測値へ与える影響を明確にすることで撮影技術の学術的な最適化を成し遂げ、口腔機能を評価するための新たな検査方法として確立することを目的とした。前年度までに低線量撮影最適条件の決定及び被ばく線量の計測を行った。結果は、1回のCT撮影、管電圧120kV管電流60mA,、3.15秒間、CTDIvol 21.7mGy、DLP 554.9mGy・cmの条件では1.65mSvであったが、逐次近似再構成を応用した最新の被ばく低減再構成法であるAIDR 3D(Adaptive Iterative Dose Reduction 3D)を用い低線量撮影条件を検討したところ管電圧120kV、管電流40mの条件で前述した画像とほぼ同等の画質が得られ3.3秒間の撮影でCTDIvol 26.2mGy、DLP 419.3mGy・cmであった。TLDによる被ばく測定値は顎下部正中で最大となり32.2mGyで被ばく線量としては1.08mSvであった。本年度の研究課題であった咀嚼を伴う嚥下における撮影条件の決定では上記被ばく低減撮影方法では被ばく線量が多くなるため口腔内二重造影を用い画質向上をはかることで可能となった長時間低線量撮影である120kV、10mA、9.9秒間のCT撮影法の検討を行った。口腔機能評価時のCT、線量測定では1.5mSvであった。初年度の研究は,咀嚼を伴わない嚥下での低線量最適撮影条件の決定及び被ばく線量の計測であった.AIDR 3Dをもちいた低線量最適撮影条件は120kV40mAであり実効線量としては1.15mSvであった.
超分子ゲルを共有結合で「可逆的に」固定化する手法の開拓

超分子ゲルは、水素結合などの弱い分子間相互作用を構造形成の基盤とするため、その形成は熱可逆的であり、刺激応答性などの動的な機能付与が容易であるという利点をもつ。その反面、共有結合を構造形成の基盤とする架橋高分子ゲルに比べ、熱安定性や機械強度に欠けるのが難点であり、応用展開の妨げとなる場合がある。本研究では、光により可逆的に二量体を形成する(=共有結合を形成する)分子をゲル化剤の重合基や架橋剤として利用することで、超分子ゲルの利点である構造形成の可逆性を失うことなく、その構造を共有結合を用いて可逆的に固定化し、安定化・高強度化する手法の確立を目指す。
撥水性固体壁上の液滴および気泡の動的挙動に関する研究

本研究は,鉄鋼プロセスの高効率化を目的とし,転炉等において耐火物近傍を上昇する気泡およびスピッティングによって生成された溶鋼滴が耐火物に衝突・降下するときの動的挙動と,溶銑予備処理工程における脱硫剤め動的挙動を対象とした.本年度は,耐火物に沿って降下する溶鋼滴と浴内に侵入する脱硫剤の動的挙動に焦点を当てた.最初に耐火物に沿って降下する溶鋼滴の動的挙動の結果について述べる.なお,この成果は高炉下部の滴下帯における溶銑の挙動解明にも役立つと考えられる.液滴には,イオン交換水,水銀,炭酸カルシウム含有液を用いた,濡れ性の悪い固体壁(耐火物)に沿って降下する粘度の小さい液滴には壁面の摩擦の影響は少なく,その加速度は重力加速度の傾斜平板成分とほぼ等しいことが分かった.液滴の粘度が大きくなると粘性によるエネルギ散逸により,降下加速度は小さくなった.液滴の降下加速度と固体球の降下加速度との比として定義される降下加速度比を導入し,降下加速度比に対する実験式をモルトン数の関数として導出した.続いて,溶鋼中へ侵入する固体球の動的挙動の結果について述べる。溶銑予備処理工程の高効率化には,溶鋼中の脱硫剤の分散挙動を把握する必要がある.脱硫剤と溶鋼との濡れ性は悪いため,これまでの先行研究では水中へと侵入する濡れ性の悪い単一固体球の動的挙動に関する研究が行われてきた.実際には数多くの脱硫剤が吹き込まれることから,本研究では,水平および鉛直に設置した複数の濡れ性の悪い固体球が水中へと侵入するときの動的挙動について,高速度カメラを用いた可視化実験によって検討した.水よりも密度の大きい球だけでなく,密度の小さい球も用いた.最大気柱深さ,気柱破断時間,最大到達距離などを測定し,実験式を提案した.本研究は,鉄鋼精錬プロセスでの転炉等において溶鋼滴が浴表面から飛散し耐火物に衝突するときの溶鋼滴と,溶銑予備処理工程における脱硫剤の動的挙動を対象として行ったものである.転炉において,吹き込まれた気泡は浴表面から吹き抜ける際、スピッティングを起こす.大気にさらされた溶鋼滴は再酸化して,耐火物に衝突すると汚染されるため,鉄鋼製品の品質向上には,溶鋼滴の耐火物近傍での動的挙動の把握が重要となる.この現象の詳細を把握することを目的として、濡れ性の悪い水平平板に衝突する液滴の挙動を水モデル実験および数値シミュレーションによって調査した.水滴が濡れ性の悪い水平平板に衝突すると,水滴は跳ね返る.そのときの跳ね返り高さを測定し,反発係数を求めた.反発係数は,慣性力と表面張力の比で表されるウェーバー数で整理できることが分かった.また,VOF法と二次精度の風上差分法を用いて,濡れ性の悪い水平平板に衝突する液滴の動的挙動を計算することができた.続いて,溶鋼中へ侵入する固体球の動的挙動について述べる.溶銑予備処理工程では,脱硫剤がキャリアガスとともに溶鋼中へと吹き込まれる.このプロセスの高効率化には,溶鋼中の脱硫剤の分散挙動を把握する必要がある.脱硫剤と溶鋼との濡れ性は悪いため,これまでの先行研究では水中へと侵入する濡れ性の悪い単一固体球の動的挙動に関する研究が行われてきた.実際には数多くの脱硫剤が吹き込まれることから,本研究では,水平に設置・した複数の固体球が水中へと侵入するときの動的挙動について,高速度カメラを用いた可視化実験によって検討した.浴内に同時に侵入したときの最大気柱深さ,破断時間の測定値に対する実験式として,固体球の直径を投影面積等価直径,もしくは体積等価直径を用いて補正することで既存の実験式を適用することが可能であることが分かった.本研究は,鉄鋼プロセスの高効率化を目的とし,転炉等において耐火物近傍を上昇する気泡およびスピッティングによって生成された溶鋼滴が耐火物に衝突・降下するときの動的挙動と,溶銑予備処理工程における脱硫剤め動的挙動を対象とした.本年度は,耐火物に沿って降下する溶鋼滴と浴内に侵入する脱硫剤の動的挙動に焦点を当てた.最初に耐火物に沿って降下する溶鋼滴の動的挙動の結果について述べる.なお,この成果は高炉下部の滴下帯における溶銑の挙動解明にも役立つと考えられる.液滴には,イオン交換水,水銀,炭酸カルシウム含有液を用いた,濡れ性の悪い固体壁(耐火物)に沿って降下する粘度の小さい液滴には壁面の摩擦の影響は少なく,その加速度は重力加速度の傾斜平板成分とほぼ等しいことが分かった.液滴の粘度が大きくなると粘性によるエネルギ散逸により,降下加速度は小さくなった.液滴の降下加速度と固体球の降下加速度との比として定義される降下加速度比を導入し,降下加速度比に対する実験式をモルトン数の関数として導出した.続いて,溶鋼中へ侵入する固体球の動的挙動の結果について述べる。溶銑予備処理工程の高効率化には,溶鋼中の脱硫剤の分散挙動を把握する必要がある.脱硫剤と溶鋼との濡れ性は悪いため,これまでの先行研究では水中へと侵入する濡れ性の悪い単一固体球の動的挙動に関する研究が行われてきた.

実際には数多くの脱硫剤が吹き込まれることから,本研究では,水平および鉛直に設置した複数の濡れ性の悪い固体球が水中へと侵入するときの動的挙動について,高速度カメラを用いた可視化実験によって検討した.水よりも密度の大きい球だけでなく,密度の小さい球も用いた.最大気柱深さ,気柱破断時間,最大到達距離などを測定し,実験式を提案した.申請書で予定していた,水平平板に衝突する液滴の動的挙動について,国際学会での発表を経て論文をとしてまとめることができた.また,当初予定していなかった固体球の動的挙動についても論文を執筆し整理することができたため,(2)を選択した.来年度は,主に複数の撥水性固体球が水中に侵入するときの動的挙動について研究を行っていく予定である.鉛直に設置した場合,大きさが異なる場合,濡れ性が異なる場合,多量の固体球が侵入する場合について,高速度カメラ,PIVなどを用いて実験的に検討する.また,接水性固体壁に沿って降下する液滴の動的挙動について,最適な無次元数を用いて整理を行う.これにより,粘性力,表面張力,慣性力などか液滴の動的挙動に及ぼす影響について明らかにすることができると考えている.
超音波一酸化窒素産生による非侵襲的腫瘍治療

超音波による一酸化窒素(NO)産生を用いて、非侵襲的に腫瘍縮退効果を得ることを目標に、本研究では、NO産生測定実験系を確立し、正常組織における超音波照射中のNO産生量の上昇を確認した。正常組織における超音波NO産生量の上昇は腫瘍組織におけるそれよりも低かった。また、ラット腫瘍モデルを作製し、腫瘍血管にNOが与える影響の検討を行った。その結果、超音波照射中にNOは一時的に上昇するが、同時に、腫瘍内の血管透過性を一時的に高めることを発見した。本研究は超音波NO産生による腫瘍縮退効果の検証を目的としており、平成23年度には正常組織を用いて超音波NO産生測定のための実験系を確立している。平成24年度は、本実験系を用いて、腫瘍に対してNO産生量と超音波照射条件との関係を明らかにすることを予定していが、NOは腫瘍成長に関与する血管新生因子の一つであり、作用の一つとして血管透過性を高め、血管内の高分子が血管外に漏出することが知られているため、本年度は超音波NO産生が血管透過性に与える影響を調べることを優先して行った。9Lラット脳腫瘍モデルにEvans Blue(EB)を尾静脈から投与して、5分後から60分間、500KHzの超音波(Duty50%)を強度0.7W/cm^2で照射した。その結果、腫瘍部および腫瘍周辺の正常組織のEB濃度は、照射終了15分後では非照射時よりも低く、照射終了60分後に非照射時よりも高くなった。これは、照射終了後15分では超音波NO産生の影響で血管透過性が亢進しており、血管外に漏出した高分子が血中に戻ってしまうが、超音波NO産生は一時的な上昇であるために、照射終了後60程度では血管外の高分子が血中に戻ることができなかったためと考えられる。一方、過去の知見から、RT2ラット脳腫瘍に超音波を1時間照射すると超音波照射中に一時的にNO産生量は高まり、照射終了後10分程度で照射前と同程度になる。本研究では、超音波NO産生が一時的な上昇であることが、高分子の血管透過性の検証からも示唆された。本研究の目的は超音波NO産生による腫瘍縮退効果の検証であり、平成23年度は、(1)NO産生測定系の確立、(2)腫瘍モデルを作製してNO測定時期の検討を以下の通り行い、腫瘍を対象とした超音波NO産生測定実験の準備を整えることができた。(1)一酸化窒素測定装置を購入して、正常ラット大腿筋組織の超音波NO産生量を実時間的に測定できることを確認した。500KHzの連続波超音波を強度1W/cm^2で照射すると、超音波照射前の1μMから超音波照射後10分後には1.5μMまで線形に上昇した。過去の実験的検証では、ラット皮下腫瘍組織6例においてNO産生量は超音波照射前8μから超音波照射後30分の間に極大値12μMまで上昇した。今回の結果から、正常組織においても超音波照射によるNO産生量の上昇を確認できた。その上昇量は腫瘍組織よりも小さかったが、超音波NO産生による腫瘍治療を行う上で、患部腫瘍周囲おけるNO産生が正常組織に与える影響を考慮する必要があるものと考えられた。(2)腫瘍組織が成長すると壊死巣が生じ易くなる。本実験では電極法を用いたNO測定を行うため、電極先端が壊死領域にあるか実質領域にあるかが測定結果に大きな影響を与える。本研究では、一般的に広く用いられているラット脳腫瘍細胞(9L-gliosarcoma)を使ってラット大腿皮下腫瘍モデルを作成し、NO測定に適した成長期を検証した。その結果、腫瘍細胞を移植してから10日後から25日後が電極法を用いた測定に適した期間であることを確認できた。H23年度では超音波NO産生の測定実験系を確立することができたが、当初の目標である腫瘍を対象とした超音波NO産生量の測定には至らなかったため、「やや遅れている」とした。しかしながら、得られた成果により、今後の動物実験をスムーズに遂行できるものと考えられる。更に腫瘍組織と正常組織におけるNO産生量の違いなど新たな知見が得られるなど一定の成果が得られたものと考える。計画が遅れた大きな理由に関しては、研究者がH23年7月から11月末まで病欠していたことが大きな理由と言える。本研究の目的である超音波NO産生による腫瘍縮退効果を検証するためには、腫瘍におけるNO産生量と超音波照射条件との関係を明らかにし、超音波照射による腫瘍縮退効果を確認しなければならない。H23年度に確立したNO測定実験系を基に、腫瘍移植10日後から25日後の腫瘍を対象として、以下の通り、超音波照射条件とNO産生量との関係を調べ、腫瘍縮退効果を検証する。検討する超音波の照射条件は、周波数を500kHzの連続波超音波のみとする。

(1)この超音波に関して、超音波強度(0.5W/cm^2, 1.0W/cm^2, 1.5W/cm^2)によるNO産生量の差を検証する。各強度の超音波照射時間(1時間以内)によるNO産生量の動態を明らかにする。(2)NO産生量が最も多くなる超音波照射条件に対して、照射頻度(1日から3日おきに5回)を変えた際のNO産生量の変化を検証する。同時に、第一回目の照射日から3週間後まで腫瘍サイズの変化を確認し、非超音波照射群の腫瘍成長と比較する。最も腫瘍縮退効果が得られる超音波照射頻度とその際のNO産生量の変化を導出する。(3)本研究ではNO測定が重要な要素であるが、電極法を用いるため、電極の刺入による腫瘍成長への影響が考えられる。そこで、電極による侵襲を排除した超音波照射単独による腫瘍縮退効果の確認によって、腫瘍における超音波NO産生による腫瘍縮退効果の検証するものとし、ここまでを本研究の目標とする。当該年度では、約143万円の研究費が生じた。NO測定実験系を確立するために、一酸化窒素測定装置約80万円を購入し、腫瘍モデルを作成するために、腫瘍細胞株GS-9L約10万円、および腫瘍成長を記録するためのデジタルカメラと撮影用ワゴンで約10万円、その他、動物や実験用消耗品に約40万円を使用した。今後の研究の推進方策で(1)(2)(3)で記載した通り実験を遂行するためには、以下の費用が必要となる。腫瘍モデル作製のための動物の購入料、飼育料として約50万円が必要である(研究者が腫瘍細胞を注射すると生着率は60%であるため、動物の購入匹数は100匹程度と考えた)。また、学内の動物実験施設使用料として約30万円が必要である。NO電極は消耗品であり、一本で6回の計測に使えると考えて約60万円が必要である。その他、一般消耗品と成果報告のための公刊雑誌への投稿、学会での調査研究のために約50万円を使用する。