hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
レチノイドによる肺線維化の制御

レチノイドによる肺線維化の制御について1.ラット肺間質細胞培養株を用いたin vitro実験及び2.パラコート障害ラットによる肺線維化動物モデルを用いたin vivo実験を行った。〔結果〕1.ラット肺間質細胞培養株を用いたin vitro実験(1)培養肺間質細胞をパラコート障害ラット肺の肺胞マクロファージ順化培地で増殖を促進させた条件下でレチノイン酸は肺間質細胞の増殖を抑制した。(2)肺間質細胞の遊走を促進させる条件下においてもレチノイン酸は遊走わ抑制した。(3)活性化肺間質細胞の増殖、遊走因子の産生(オートクリン機構)はレチノイン酸により抑制された。(4)肺間質細胞にPDGF,IGF-1,bFGF,IL-1を組み合わせて添加し増殖を抑制させる条件下でレチノイン酸はこれら4種類の増殖因子による増殖促進効果を抑制した。2.パラコート障害ラットによる肺線維化動物モデルを用いたin vivo実験:予めレチノールを投与したラットにパラコートで肺胞障害を生じさせた後、ラツト肺の組織形態学的観察及び画像解析装置を用いた肺線維化の結果、レチノール投与量の多いラツトほど肺線維化量は有意に少なかった。〔考察〕今回、レチノイドは肺間質細胞の増殖、遊走を抑制することで肺線維化を制御することが可能であることが明らかとなった。レチノイドの増殖抑制機構として4種類の増殖因子との関係を検討したが特異性が無くsecondmessenger以後の機構が関与していると考えられた。現在、レチノイドと細胞増殖に関係するc-myc等の遺伝子発現との関係、及び細胞間基質産生に対するレチノイドの作用について検討を行なっている。
東シナ海域の基層文化と人々の生活：日韓境界領域の事例より（国際共同研究強化）

本年度の研究実績として、大きく以下の三点が挙げられる。一点目として、海外の受け入れ先機関である中国・浙江大学での調査研究を通して、地域のコミュニティの営みや人々の生活文化についてフィールドワークを通じた理解により東シナ海域の基層文化にアプローチするという本研究の文化人類学的な地域研究の課題を遂行する上で重要だと考えられる文献研究や情報収集を行うことができた。また、浙江大学の共同研究者(阮云星教授、安成浩副教授)をはじめ、中国及び諸外国の研究者や一般の人々と直接対話する機会や経験を持ったことで、中国の地域でフィールドワークを実施する上で必要となる知識や感覚を得ることができた。二点目は、浙江省舟山市(舟山群島)普陀区海域の蝦峙島及び六横島の村落、浙江省台州市三門県の村落、浙江省麗水市青田県の村落、福建省福州市倉山区の村落でフィールドワークを行ったことにより、本課題を遂行する上で有益かつ貴重なフィールドデータを得ることができた。特に、福州市倉山区の義序で実施した現地調査から得たフィールドデータは、共同研究者の阮教授と共に「当代“宗族郷村"的“半辺天":基于福建義序信俗个案的性別人類学研究(現代「宗族郷村」を支える女性たち:福建省福州市義序における民俗宗教の事例に基づくジェンダー人類学的研究)」の下に整理し、2019年6月2日に東京農工大学で開催される第31回日中社会学会シンポジウムで発表予定である。三点目は、日本語の校正・翻訳(原文は中英韓日の四か国語)を担当した『高麗画全集1欧美蔵品巻』が出版されたことである。本研究の調査対象である東シナ海域方面は、国際情勢の影響等で中国の地方政府からの村落調査の許可を得難く、受入機関の研究者の同行協力を得て当初の計画より遅い2019年1月末から滞在型のフィールドワークを実施することとなった。このため2019年度にも滞在調査を追加し遅れが出た分の調査を完了し、それらのデータを整理して成果発表を行う必要があり、補助事業期間の延長を申請したため。2019年度は、これまでの研究成果をまとめて発表すると共に、当初予定していた調査目的を完了させるべく、追加のフィールドワークを実施し、この調査を反映したデータの整理を行い、研究成果を発表する。内定年度:2015本研究は、昨年度(平成27年(2015)度)に採択されたが、受け入れ先である主たる外国機関(中国・浙江大学)及びその機関に所属する海外共同研究者との調整などがあり、本研究の交付申請を2017年2月末日に行った。よって、本年度(平成28(2016)年度)は、主に3月に集中して、本研究に関わる情報収集を中心に行った。具体的には、東シナ海域の「基層文化」に生活文化の観点からアプローチする上で重要だと考えられる中国江南地域の文化に関する研究動向や中国でフィールドワークを行う上で必要な文献や知見について学ぶために、以下のシンポジウムに参加して、研究発表を聞き、国内外の研究者たちと学問的交流を行ったり、関連書籍の講読を行ったりした。渡邊欣雄先生古稀記念シンポジウム(東アジア人類学研究会主催)「東アジア人類学の今後を考える:脱/反地域主義をめぐる思考」(2017年3月26日、慶應義塾大学)その結果、中国における「漢化」に関する議論や研究動向について知る共に、特に、東シナ海域の「基層文化」を再考する上で、無縁仏の信仰や儀礼が重要であることを再確認し、それに関する重要な先行研究(志賀市子『〈神〉と〈鬼〉の間ー中国東南部における無縁死者の埋葬と祭祀』など)について知見を深めることができた。上記した通り、受け入れ先である主たる外国機関(中国・浙江大学)及びその機関に所属する海外共同研究者との調整などがあり、本研究の交付申請を2017年2月末日に行ったためである。一点目は、受け入れ先である主たる外国機関(中国・浙江大学)での研究である。海外共同研究者が所属する研究所(韓国研究所)の研究者たち及び海外の高麗画研究者たちが共同で制作している『高麗画全集』欧米蔵品巻(2018年度に浙江大学出版社から出版予定)の翻訳・校正に携わることで、共同研究に参与したことである。この本は、欧米に所蔵されている高麗仏画を収めたもので、序文のほか全作品ごとの解説が中国語、英語、韓国語、日本語で記されるものである。この翻訳・校正の仕事に携わることで、高麗時代の仏教及び仏画についての学習も行ったが、その過程で東シナ海域の生活文化に関する本研究にとっても大変意味のある情報収集をすることができた。二点目は、フィールドワークに必要な語学習得に努めると共に、本研究に関わる情報収集を文献研究中心に行いつつ、海外共同研究者と意見を交換したことである。具体的には、東シナ海域の基層文化に生活文化の観点からアプローチする上で重要だと考えられる中国江南文化に関する研究動向や中国でフィールドワークを行う上で必要な知見について学ぶために、関連図書を購入し、文献研究を行った。また、国際会議「東亜命運共同体与中日韓社会和解」(11月)に参加し、日中韓連携に関して情報収集を行った。

さらに、京都(2月)で開催された「日本とアジアの魂魄観についての比較思想史的研究」の第三回研究集会に参加し、東シナ海域の「基層文化」を再考する上で、重要であると考えられる庶民次元の宗教観念などについての知見を深めることができた。三点目は、本研究がベースとしている基盤研究(C)の研究による日韓両国での調査及び発表を並行して行うことで、来年度(2018年度)中国(台州市)で開催される国際会議での研究発表(2018年5月18日を予定)の準備に繋げたことである。ほぼ予定通りに受け入れ先の研究機関で、フィールドワーク実施のための事前準備や文献を中心とした研究活動はできているが、当初予定していたフィールドワークの実施は行っていないためである。その理由としては、中国での生活に慣れるのに当初より時間がかかっていること、また中国でのフィールドワークの実施についてはより慎重に行った方がよいと判断されたこと、さらに通常授業を持っている共同研究者と日程を合わせることや本研究のベースになっている基盤研究(C)の調査に時間や発表等にも時間がとられたためである。よって、本年度は、共同研究者とは別途文献的な共同研究を行いつつ、フィールドの選定をはじめ、関連文献の講読と意見交換を行うことにした。しかし、これについては研究実績で記した通りの結果を残すことができた。本年度の研究実績として、大きく以下の三点が挙げられる。一点目として、海外の受け入れ先機関である中国・浙江大学での調査研究を通して、地域のコミュニティの営みや人々の生活文化についてフィールドワークを通じた理解により東シナ海域の基層文化にアプローチするという本研究の文化人類学的な地域研究の課題を遂行する上で重要だと考えられる文献研究や情報収集を行うことができた。また、浙江大学の共同研究者(阮云星教授、安成浩副教授)をはじめ、中国及び諸外国の研究者や一般の人々と直接対話する機会や経験を持ったことで、中国の地域でフィールドワークを実施する上で必要となる知識や感覚を得ることができた。二点目は、浙江省舟山市(舟山群島)普陀区海域の蝦峙島及び六横島の村落、浙江省台州市三門県の村落、浙江省麗水市青田県の村落、福建省福州市倉山区の村落でフィールドワークを行ったことにより、本課題を遂行する上で有益かつ貴重なフィールドデータを得ることができた。特に、福州市倉山区の義序で実施した現地調査から得たフィールドデータは、共同研究者の阮教授と共に「当代“宗族郷村"的“半辺天":基于福建義序信俗个案的性別人類学研究(現代「宗族郷村」を支える女性たち:福建省福州市義序における民俗宗教の事例に基づくジェンダー人類学的研究)」の下に整理し、2019年6月2日に東京農工大学で開催される第31回日中社会学会シンポジウムで発表予定である。三点目は、日本語の校正・翻訳(原文は中英韓日の四か国語)を担当した『高麗画全集1欧美蔵品巻』が出版されたことである。本研究の調査対象である東シナ海域方面は、国際情勢の影響等で中国の地方政府からの村落調査の許可を得難く、受入機関の研究者の同行協力を得て当初の計画より遅い2019年1月末から滞在型のフィールドワークを実施することとなった。このため2019年度にも滞在調査を追加し遅れが出た分の調査を完了し、それらのデータを整理して成果発表を行う必要があり、補助事業期間の延長を申請したため。次年度(平成29(2017)年度)の後半(2017年10月)より1年半ほど中国滞在する予定である。そこで、今後は本研究を発展させるための基盤研究(基盤研究C)の課題である朝鮮半島及び日本国内での調査との調整を行いつつ、以下の2点を推進する。1)上記した先行研究に関する情報収集及びその整理を行う。
免疫・炎症細胞におけるアンジオテンシンIIの産生とその役割

慢性炎症モデル動物を用いて組織アンジオテンシンII(ANGII)の産生機構を解析し、肥満細胞(MC)キマ-ゼとアンジオテンシン変換酵素(ACE)の病態への関与について検討した。1.心筋症ハムスターでは心肥大・線維化に伴い、左室組織のキマ-ゼ活性上昇がみられた。RT-PCRによる心mRNAレベル解析の結果、ACEの発現レベルは殆ど変化しないが、キマ-ゼ遺伝子発現は病態の進行に伴い著明に増加した。ハムスターではキマ-ゼはACEとともにANGII産生能を持つが、特にキマ-ゼ依存性ANGIIの増加が心肥大・線維化に密接に関与すると考えられた。2.関節リウマチモデルマウスでは病変部足趾の関節破壊と皮膚、皮下組織へのコラーゲン蓄積がみられた。これに相関してMC密度と局所キマ-ゼ活性が増加し、病態へのキマ-ゼの関与が示唆された。現在、キマ-ゼ阻害薬およびANGII拮抗薬を長期投与して病態生理の検討を進めている。また、RT-PCRを用いてマウスMCキマ-ゼ(MMCP)サブタイプのmRNA発現を調べた。正常皮膚ではMMCP4に加え、ほぼ同レベルのMMCP5の発現が示唆された。MMCP2は検出されず、MMCP4、5の病態への関与が推察される。3.心血管圧負荷モデルラットに組織親和性が高いACE阻害薬、トランドラプリルを投与しところ、心肥大・線維化、血管肥厚を有意に抑制した。血行動態への作用は低親和性ACE阻害薬と差がなかったことから、組織ACEおよび局所産生ANGIIの病態への関与が示唆された。4.ラットMCを単離し、細胞内Ca顕微測光システムを用いて、ANGII、Compound48/80刺激に対する伝達物質の遊離解析を試みた。しかし、メジウム潅流状態ではMCのカバーグラスへの固着が充分でなく再現性のある結果は得られていない。多くの細胞外マトリックスでの固着はMCを活性化してしまうので、現在、新しい細胞接着剤を入手し固着を試みている。
誘電泳動を用いた微粒子操作のためのモデリングと最適微粒子構造の探索

誘電泳動を微粒子操作に応用する上での高精度な微粒子モデルが必要となる。溶液中で微粒子表面に電気二重層が形成されることを考慮したモデルを考案した。このモデルを用いることで、ポリスチレン粒子等の誘電泳動の周波数特性を定性的に説明できることを示した。また、オンチップ微粒子操作での発熱などによる溶液の温度上昇を解決するために、非接触給電と誘電泳動駆動信号の周波数を分離した回路構成を開発した。オンチップ発振回路を搭載することで、適切な誘電泳動駆動低周波信号を生成できると同時に、AC給電周波数を高くすることで、非接触給電の効率を向上させることに成功した。誘電泳動は不均一交流電界中において液体中の粒子が分極することで起こるが、「正の誘電泳動」と「負の誘電泳動」がある。「自己整合微粒子操作技術」では、これを巧みに使い分ける必要がある。そのためには、溶液および微粒子の誘電分散、つまり交流電界に対する分極応答、の制御が必要である。また、実際には微粒子と溶液の固液界面の挙動も重要である。現に、微粒子表面の電気二重層による実効的な粒径の変化も指摘されている。つまり、微粒子の固液界面の影響も考慮した扱いが必要となると考える。平成24年度では、このような状況を鑑みて、微粒子とその溶液との界面まで含めた交流電界応答特性、即ち誘電分散特性、を電磁界理論および電気電子物性理論の観点より検討し、そのモデルを検討した。そして、微粒子表面の帯電状態による電気二重層の挙動によりある程度、説明できる目途をつけることができた。平成25年度には、このモデルをさらに発展させるべく、溶液中のイオン濃度分布の変化に関する方程式を用いて、電気二重層の実効誘電率と実効膜厚の理論式を導出した。2層微粒子モデルにこれを用いて、少ないフィッティング・パラメータで、ポリスチレン微粒子の誘電泳動の周波数特性を説明することに成功した。さらに、ポリピロールを被覆したポリスチレン微粒子でも同様の実験、解析を行い、多層微粒子モデルに同様の電気2重層の実効誘電率を適用することで、この誘電泳動の周波数特性も説明できた。現に、微粒子表面のDiffusion Cloudによる実効的な粒径の変化も指摘されている。このモデルを平成25年度以降の研究の礎とする。さらに、ポリピロールを被覆したポリスチレン微粒子でも同様の実験、解析を行い、多層微粒子モデルに同様の電気二重層の実効誘電率を適用することで、この誘電泳動の周波数特性をも説明できた。

平成26年度には、これらのモデルをシリカ微粒子等の他の微粒子にも適用するべく、モデルの汎用化に取り組んだ。なお、これと併行して、「自己整合微粒子操作技術」のための集積回路の改善も行った。半導体デバイス,半導体集積回路微粒子の誘電泳動の交流電界応答特性が、微粒子表面の帯電状態による電気二重層の挙動により説明できた。微粒子の誘電泳動の交流電界応答特性が、微粒子表面の帯電状態による電気二重層の挙動によりある程度、説明できる目途をつけることができた。他の微粒子などで同様の実験、解析を行い、提案するモデルの正当性を確かめる。微粒子表面を高分子薄膜で被覆するなどして、表面の電気二重層を変化させて実験を行い、提案するモデルの正当性を確かめる。実験のための測定治具
写像空間,配置空間,分類空間とホモトピー(余)極限

蜘蛛のような形をしたマシンが足先を固定されているときにとることの出来る状態のなす配置空間のおおよその形(安定ホモトピー型)を,いくつかの場合に決定した.またゲージ群とよばれる空間の,素数pごとに決まるおおよその形(pで局所化したホモトピー型)をいくつかの場合に決定した.蜘蛛のような形をしたマシンが足先を固定されているときにとることの出来る状態のなす配置空間のおおよその形(安定ホモトピー型)を,いくつかの場合に決定した.またゲージ群とよばれる空間の,素数pごとに決まるおおよその形(pで局所化したホモトピー型)をいくつかの場合に決定した.n個の基点つき位相空間X_1,.,X_nに対し,それらの直積を用いて,n点集合のべき集合の部分集合Pから位相空間の圏へのある関手が自然な仕方で構成される.この関手のホモトピー余極限の懸垂はいくつかの空間の一点和に自然に分解する.各成分はX_1,.,X_nと,べき集合の部分集合Pの情報から定まる関手のホモトピー余極限の懸垂として表されるが,Pが特別な場合にはこのホモトピー余極限のホモトピー型を具体的に記述することが出来る.これを用いて,関節がひとつあるn本の足が中心で結合されている(蜘蛛のような形をした)マシンが足先を正多面体の頂点に固定されているときにとることの出来る状態のなす配置空間の安定ホモトピー型を,足が短い場合に決定することが出来た.足が長い場合は,さらにいくつかの技術的な計算を行って,ホモロジー群を決定することが出来た.これらを具体的に計算する際にはコンピュータを用いた計算が必要であった.この結果については琉球大学の神山氏との共著論文にまとめ,Houston Journal of Math. vol34(2008)に掲載予定である.またこの話題について,平成19年11月に金沢で開催されたホモトピー論シンポジウムおよび平成20年3月に九州大学で開催されたホモトピー論小研究集会で講演を行った.またこの話題について平成20年にシンガポールで開催された東アジア代数的位相幾何学シンポジウムで講演を行った.昨年度研究を行った,n個の基点つき位相空間X_1,...,X_nに対し,それらの直積を用いて定義される,n点集合のべき集合の部分集合Pから位相空間の圏への多面体的直積関手のホモトピー余極限を用いることで,位相空間のsectional categoryのWhiteheadタイプの定義を与え,これを用いて位相的複雑性の考察を行った.この内容に関しては引き続き研究を継続中である.またこの話題について,平成20年19月に唐津で開催された第3回Lusternik-Schnirelmannカテゴリー研究集会および平成21年3月に東京工業大学で開催された代数トポロジー東京セミナーで講演を行った.ロボットの配置空間のホモトピー型について,琉球大学の神山氏と共同で論文にまとめたが,これに関連した内容について,2009年4月ドイッで開かれたMFO Workshop : Homotopy Theory of Function Spaces and RelatedTopicsにて講演を行った.
仮想回り込み経路を用いた自己干渉除去とその応用に関する研究

同じ周波数の信号を受信しながら送信する無線通信局では,自分自身の送信信号が受信側に回り込むことで受信信号の品質が著しく劣化してしまう.このような,回り込み信号は自己干渉波と呼ばれ,その電力は一般に希望する受信信号に比べて非常に大きいため,その抑圧は非常に困難であった.本研究では,適応フィルタとアレーアンテナ,直交偏波アンテナを用いた自己干渉波キャンセラのウェイトをA/D変換器における量子化誤差を考慮して制御する手法を開発し,無線パケット衝突検出,同一周波数全二重双方向通信,同一周波数全二重中継などの実現につながる自己干渉波の抑圧法を確立した.初年度に検討した無線パケット衝突検出法の実無線伝搬環境での測定実験に基づくデータを用いた現実的な特性評価を行った.無線パケット衝突検出においては,検出するべき衝突パケットの受信電力に比べて極めて大きな受信電力をもつ自信の送信信号,すなわち自己干渉波の抑圧がその実現のための鍵となるが,本年度の検討では,無線LANの周波数及び信号フォーマットを用いた実伝搬環境における,電波伝搬実験を行い,そこで得られた受信信号に対して,提案方式を適用することで,実システムでの無線パケット衝突検出の実現可能生について検討を行なった.その結果,「時間領域のキャンセラで自己干渉波を抑圧するだけの手法では,かなりアンテナ素子間隔を離さないと,衝突が検出できないこと」,「アンテナアレーを用いる提案法と無線LANのプリアンブルとの相関を用いる方法は実環境においても効果的であり,とくにプリアンブルとの相関はその効果が非常に大きいこと」,「送受信で直交する偏波(水平と垂直)アンテナを用いることで,かなりのアイソレーションが稼げること」,「直交偏波アンテナとそのアンテナアレーおよびプリアンブルとの相関をすべて併用することで,送信アンテナとパケット衝突検出用の受信アンテナの間隔が搬送波の半波長程度であっても,パケット衝突検出が可能であること」などが明らかとなった.以上のことから,既に普及がすすんでいるMIMO型の無線LANのアクセスポイントにおいて,これらのアンテナのうちの複数を衝突検出用に使用することで,ハードウェアの複雑度を高めることなく,無線パケット衝突検出が実現可能であると考えられる同じ周波数の信号を受信しながら送信する無線通信局では,自分自身の送信信号が受信側に回り込むことで受信信号の品質が著しく劣化してしまう.このような,回り込み信号は自己干渉波と呼ばれ,その電力は一般に希望する受信信号に比べて非常に大きいため,その抑圧は非常に困難であった.本研究では,適応フィルタとアレーアンテナ,直交偏波アンテナを用いた自己干渉波キャンセラのウェイトをA/D変換器における量子化誤差を考慮して制御する手法を開発し,無線パケット衝突検出,同一周波数全二重双方向通信,同一周波数全二重中継などの実現につながる自己干渉波の抑圧法を確立した.全二重無線中継局のための回り込み波キャンセラを応用した,無線パケット衝突検出法についての基本的な検討を行った.無線パケット衝突検出においては,検出するべき衝突パケットの受信電力に比べて極めて大きな受信電力をもつ自信の送信信号,すなわち自己干渉波の抑圧がその実現のための鍵となる.本年度の検討では,CSMA/CA方式を用いた現実的な無線LAN環境において想定されるパケット衝突のシナリオを洗い出し,想定すべき自己干渉波と衝突パケットの受信電力比を検討した.実システムで想定される量子化レベルを用いたときの,基本的なシステム構成による自己干渉波キャンセラを用いた提案方式のパケット衝突検出能力を評価し,どの程度の特性改善が必要であるかを計算機実験によって明らかにした.提案方式の特性を改善するために,次の2つの方式を考案した:1)受信部にアンテナアレーを導入することで量子化雑音によって劣化した受信SNRを改善する方法,2)自己干渉波キャンセラ出力(あるいはアレー出力合成後の信号)と無線LANのプリアンブルの相関を取ることで衝突信号検出能力を向上する方法.計算機シミュレーションによって特性を評価することで,上記2つの手法がいずれも衝突検出能力の向上に有効であること,2つを併用することでキャリアセンスレベル以下の受信電力をもつ衝突パケットであっても検出が可能であること(ただし,RF部でのアイソレーションを併用することが前提)を明らかにした.無線パケット衝突検出や同一周波数全二重双方向通信,同一周波数全二重中継などを実現する上で鍵となる自己干渉波の抑圧法について検討した.自己干渉波は,送信局が受信信号と同じ周波数を用いて受信と同時に送信を行なうことで生じる自局から自局への干渉であり,他局から到来する信号や干渉に比べて極めて大きな受信電力をもつことがその特徴である.本研究では,時間領域のフィルタによる干渉キャンセラをアンテナアレーの各素子に装備し,アレー合成後の信号対雑音電力比を最大化する手法を提案しており,「送受信で直交する偏波(水平と垂直)アンテナを用いることで,かなりのアイソレーションが稼げること」や「直交偏波アンテナとそのアンテナアレーおよびプリアンブルとの相関をすべて併用することで,送信アンテナとパケット衝突検出用の受信アンテナの間隔が搬送波の半波長程度であっても,パケット衝突検出が可能であること」などを明らかにした.さらに,最終年度の研究では,自局の送信アンテナと受信アレーアンテナの距離が近い場合,アレーアンテナの各素子で受信自己干渉波電力が大きく異なるため,キャンセラ出力における量子化雑音の影響を考慮したときの信号対雑音電力比は素子毎に異なっており,これをアレー合成のウェイト制御において陽に考慮することで大幅な特性改善が得られることを明らかにした.

このことは,本研究で得られた特に重要な知見の一つであり,無線パケット衝突検出や同一周波数全二重双方向通信の実現に大きく貢献できるものと考えられる.工学本年度の研究により,本研究における大きな2つの目標である「無線パケット衝突検出の実現」と「同一周波数全二重双方向通信の実現」のうち,前者についてはほぼ実現の見通しがたったと言える.特に,送受信のアンテナ素子間隔を通常のアンテナアレーの最小素子間隔である搬送波の半波長とした場合でも,現実的なA/D変換の量子化ビット数での信号処理を用いて,実伝搬環境において衝突検出が可能であることを実証できたことは大きな意義がある.本年度の研究により,本研究における大きな2つの目標である「無線パケット衝突検出の実現」と「同一周波数全二重双方向通信の実現」のうち,前者については大きな進展があったと言える.特に,ディジタル信号処理部において達成可能な自己干渉波の抑圧特性とRF部で期待される(文献による)抑圧特性の総和が,現実的な無線パケット衝突検出に必要な特性を上回っていることが確認できたことは大きな意義がある.無線パケット衝突検出の実験結果をふまえたアルゴリズムの再検討とパケット衝突検出を前提とした多元接続方式の検討,および同一周波数全二重双方向通信の検討を行なう.1.無線パケットの衝突検出の実証実験を踏まえたアルゴリズム再検討:昨年度の検討では,無線パケット衝突検出の実証実験に成功したが,その検出能力においては,計算機シミュレーションで予想していたものと実験結果との間に違いが見られた.このため,本年度はその理由について検討しそれに基づいて更なる特性の改善をはかるべく,アルゴリズムの再検討を行なう.特に,アンテナアレー合成においては,各アンテナ間で信号対干渉電力比が大きく異なることを前提にしていなかったため,これを考慮することでさらなる特性の改善が期待される.2.パケット衝突検出を前提とした多元接続方式の検討:無線パケットのリアルタイム衝突検出を前提にした無線アクセスプロトコルの設計を行なう.まず,パケット衝突検出を利用した従来の多元接続方式についてサーベイし,各方式における提案パケット衝突検出法の適用可能性について検討する.さらに,計算機シミュレーション及び実験によって得られた提案衝突検出法の性能及び無線通信環境について十分考慮して,新たな多元接続方式の設計を行なう.3.同一周波数全二重双方向通信の検討:無線パケット衝突検出の手法を応用することで同一周波数全二重双方向通信の検討を行なう.自己干渉波抑圧後の信号に対して復調処理を行なうことで,どの程度の自己干渉波まで対応可能か計算機シミュレーションによって検討する.また,誤り訂正符号等も導入したときの達成可能レートについても検討する.最後に,実伝搬環境での受信信号を用いた特性の検証も行なう.無線パケットのリアルタイム衝突検出の実証実験とパケット衝突検出を前提とした多元接続方式の検討を行なう.1.無線パケットのリアルタイム衝突検出の基礎的検討(実験):トイモデルに準じた実験系を構成し,解析によって得られた提案方式を実験により評価する.通信方式は現在広く用いられている無線LANのIEEE802.11a, 11g, 11n等を想定し,回り込み波と衝突パケットの電力比がどの程度まで検出可能であるか評価する.
システムに対する数値的線形安定性解析法の構築とパイプライン水撃解析の誤差評価

弾性体モデル(時間補間・特性差分法)による大規模パイプラインにおける定常流および非定常流の統一的解析手法を確立するために、補間誤差特性を波動特性、差分格子、補間の関係、境界条件との関係において理論的に解明し、数値実験により検証した。そのために、無限領域での差分法・線形安定性解析を境界条件を組み入れた有限領域での安定性解析へと拡張した。有限領域・安定性解析では、多項式遷移行列を導入した数学理論を展開し、自由振動、定常振動の誤差特性(振幅減衰、位相誤差)が境界条件を満たす特性多項式の解から複素増幅因子として得られことを示した。さらに、多項式遷移行列を用いた内部境界での流量・エネルギーの連続条件から複雑なシステムの多項式遷移行列を容易に導くことが可能となり、システムの数値的安定性解析と誤差評価の厳密な方法を確立した。これにより、システム内の分合、分岐点、バルブなど境界条件の扱いを理論的かつシステム論的に解析でき、誤差特性が厳密に把握可能となった。補間誤差を非粘性解析で議論した結果、単一管路では、周波数の増大と伴に、単調に誤差が拡大することが定量的に評価できた。一方、分岐あるいは樹枝状システムでは、傾向的には単一管路と同様であるが、補間率と周波数との関係で誤差の単調性が失われることが判明した。粘性項・離散化誤差については、近似精度に依存して、1周期で評価した誤差特性は、高周波側のみならず低周波側でも過減衰により失われるモードが存在しうることが判明した。誤差特性はいづれも数値システムミュレーショにより正しく検証された。誤差を最大化して,全ての振動成分素早く減衰させる大規模パイプライン定常流解析手法の理論的根拠が明確となり、大規模パイプラインの定常流解析手法を高度化し、実務的レベルへ手法を改善することができた。パイプライン水撃解析・時間補間特性直線法を対象に,非粘性条件,定常振動の境界条件を与えて、既存の手法である無限領域での線形安定性解析を有限領域で境界条件を組み入れ可能な安定性解析へと拡張し,時間補間特性直線法の補間誤差の厳密な評価法を導出した。具体的には,(1)種々の格子、時間補間について、誤差を記述する複素増幅因子に関する特性多項式を連立差分方程式の固有値問題から導き、無限領域に対する安定性解析から得られる特性多項式との関係を振動論の立場から理論的に解明できた。(2)一方,単一管路を対象に,膨大な記号計算を必要とする固有値問題に依存せず、一般的に簡明に特性多項式を導く方法を理論的に解明した。また,この方法をシステムへ拡張する方法論を明らかにした。(3)単一管路、分岐管、13の管路からなる樹枝状ネットワークなどを対象に,特性多項式の解から数値誤差を算定、定常振動の理論解と実際の数値計算から誤差評価の妥当性を検証した。(4)格子数の増大とともに精度は高まるが、逆に,格子数1の計算では誤差が最大になる。誤差を最大化して,全ての振動成分素早く減衰させる大規模パイプライン定常流解析手法の理論的根拠が明確となった。既存の手法である無限領域での線形安定性解析を有限領域で境界条件を組み入れ可能な安定性解析へと拡張、さらに、複雑なシステムの安定性解析の一般的な方法論を確立するために、定常波(同一振幅、同一周波数で進行方向が逆である2つの単色波の干渉で形成される波動で減衰を考慮しない)、自由振動(粘性効果により減衰)に着目し、振動論の体系を踏まえながら、単純なシステム・条件から複雑なシステム・条件へと理論的展開を図る。研究展開にあたり、誤差に与える影響を、(1)補間誤差、(2)摩擦抵抗の離散化

誤差、(3)補間誤差と摩擦抵抗の離散化誤差の両者、の3つのカテゴリに分けて、順次、誤差理論の導出と数値解による検証を行い、実用的な手法を提案する。今年度は、補間を用いない場合、線形安定性解析を粘性流れ・システム解析に拡張して、摩擦抵抗の離散化誤差の評価法を開発した。物理粘性・数値粘性の効果により、位相誤差の性質が周波数に強く依存して変化するが、臨界的振動近傍を除けば、誤差の理論的予測値は実際の数値計算から評価した誤差と良く一致することが明らかとなった。なお、計算は、時間補間・特性直線法を対象とした。水撃解析・時間補間・特性直線法をネットワークシステムに適用して,無補間、摩擦抵抗を仮定し,自由振動を対象とする境界条件を与え,誤差の理論解析,自由振動の数値計算による実証を行った。単一管路システムに対して,波動特性(角振動数,位相速度)、差分格子の大きさ,2次精度離散近似法に関連して,誤差を理論的に記述する複素増幅因子に関する特性多項式を導く方法を開発した。この方法をネットワークに拡張して,内部境界では流量・エネルギーの連続性、また、自由振動となる外部境界条件を与えた場合に、システムでの誤差を規定する特性多項式を導く方法を開発した。特性多項式の解と自由振動解析から決まる厳密値から、数値誤差(振幅減衰、位相誤差)を評価した。新たに物理的臨界振動、数値的臨界振動が区分できるので、減衰振動を対象として、非線形特性差分方程式を用いた初期・境界値問題の数値計算を行った。計算結果との比較から誤差評価理論を検証した結果、新たな解析法が、数値解析誤差を正確に予測し、手法のベンチマークとなる可能性を示した。厳密な弾性体モデルによる大規模パイプラインの定常流及び非定常流の精度保証つき統一的解析法を目標に,時間補間を用いた特性差分法の誤差を厳密に評価しうる1つの方法を確立し,近似的ではあるが実務的な誤差評価法のBench Markとしたい。そのために,第1に、時間補間・特性差分法の誤差解析の方法論を明らかにし,特に,過渡現象の誤差解析としての有限領域に対する線形安定性解析の意義を明らかにする。第2に,境界条件下での安定性解析を用いて,自由振動に対する(1)補間誤差,(2)摩擦抵抗の離散化誤差,(3)補間誤差と摩擦抵抗の離散化誤差の両誤差,に対する具体的な評価法の開発を順次行う。これまで,補間誤差に関する理論の導出と数値解による検証,単一管路に対する離散化誤差の理論解析とその数値解析による検証,無補間で離散化誤差のみを対象とした理論的方法をネットワークシステムに拡張,検証を行った。今年度は、水撃解析・時間補間・特性直線法をネットワークシステムに適用して,補間誤差・離散化誤差を同時に有する場合,自由振動を対象とする境界条件を与え,誤差の理論解析を行った。昨年度までの成果を用いて、この方法をネットワークに拡張でき,システムでの誤差を規定する特性多項式が導ける。この解(複素増幅因子)から時間補間と離散化による誤差を予測できる。誤差の量的側面では、時間補間誤差が、質的側面では、離散化誤差が重要であることが明らかになった。
アクチニド元素処理用セラミック固化体の研究

現在,我が国では多種類の放射性廃棄物を同時に1種類のガラスに埋め込んで処理するガラス固化処理方式が考えられている。本研究では,廃棄物の種類に応じて最適な固化体を選び,個別に処理する方が望ましいと考えて,長半減期アクチニド元素および高レベル廃棄物の主要成分であるランタンド元素専用の最適な固化体を開発することを目的とする。結合エネルギーから見て熱力学的に一番安定なZrやTiを主成分とするペロブスカイト,パイロクロアおよび蛍石型構造の酸化物を選び固化体としての性能評価を行った。(1)X線回折を用いてCaTiO_3へのPu,U,Nd,Ceの固溶限を決定した。(2)La_2Zr_2O_7に,Nd,Ce,Y等を添加した試料のEXAFS解析と浸出実験を行った。またCaTiO_3にCe,U,Nd等を添加してEXAFS解析と浸出実験を行った。浸出率の大きさ,添加元素の種類,添加量の間の関係を明らかにするとともにEXAFSで求めた陽イオンと酸素原子の間の距離が大きくなる程,浸出率が増大することがわかった。従ってEXAFS解析によって長時間の浸出実験結果を予測できることがわかった。(3)添加物入りCaTiO_3の高温構造相転移温度と転移機構を高温X線回折と高温熱容量測定により明らかにした。(4)数10KeVのHeやXeイオン照射後の電子顕微鏡観察から、Al_2O_3やMgAl_2O_4よりも結晶の対称性の高いY_2O_3安定化ZrO_2は耐放射性が高く,非晶質化しないことがわかった。(5)無添加およびNd,Ce,U添加CaTiO_3の沸騰HCl中で30日後の浸出率は他の主要なセラミック固化体であるジルコニア,パイロクロア,シンロックおよびプルトニウム安定化燃料等とほぼ同等であり,ガラス固化体よりも,約12桁低く,十分な化学的耐久性があることがわかった。本研究では,長半減期アクチニド元素および高レベル廃棄物の主成分であるランタニド元素専用のセラミックス固化体を開発することを目的とする。熱力学的に安定であると考えられるTiやZrを主成分とするペロブスカイト,パイロクロア,蛍石型酸化物を有力な固化体の候補と考えて選び,その固化体としての性能評価を行った。1)アクチニド元素としてU,ランタニド元素および超ウラン元素の模擬としてCe,Nd,Gd,La等を選び,それらを添加したCaTiO_3,La_2Zr_2O_7,ZrO_2,CeO_2等の化合物を作成した。2)室温および高温X線回折によって,上記各種試料の固溶限および,相転移の存在の有無を調べた。CaTiO_3へのCe,Nd,Uの固溶限は,それぞれ,25±5%,25±5%,3%であった。3)高エネルギー物理学研究所の放射光実験施設において,EXAFS実験を行い,添加元素および母構造元素周りの局所構造を調べた。4)本研究室で開発した高温直接加熱パルス熱量計を用いて室温から1500Kの温度範囲で,Nd,Ce,La等を添加したCaTiO_3の高温熱容量測定を行った。

以上の研究により,添加物入りCaTiO_3の相転移の存在とその機構を明らかにするとともに,局所構造と浸出挙動との明確な相関性を見い出した。現在、我が国では多種類の放射性廃棄物を同時に1種類のガラスに埋め込んで処理するガラス固化処理方式が考えられている。本研究では、廃棄物の種類に応じて、最適な固化体を選び、個別に処理する方が望ましいと考えて、長半減期アクチニド元素および高レベル廃棄物の要素成分であるランタニド元素専用の最適な固化体を開発することを目的とする。結合エネルギーから見て、熱力学的に一番安定なZrやTiを主成分とするペロブスカイト、パイロクロアおよび蛍石型構造の酸化物を選び固化体としての性能評価を行った。(1)X線回析を用いてCaTiO_3へのPu,U,Nd,Ceの個溶限を決定した。(2)Sa_2Zr_2O_7のLa位置にNdとCe,Zr位置にYを添加した試料のEXAFS解析と浸出実験を行った。またCaTiO_3のCa位置にCe,ND,U等を(U添加の場合はTi位置にAlも同時に)添加した試料のEXAFS解析と浸出実験を行った。浸出率の大きさ、添加元素の種類、添加量の間の関係を明らかにするとともに、EXAFSで求めた陽イオンと酸素原子の間の距離が大きくなる程、浸出率が増大することがわかった。従ってEXAFS解析によって長時間の浸出実験結果を予測できることがわかった。(3)添加物入りCaTiO_3の高温構造相転移温度と転移機構を高温X線回析と高温熱容量測定により明らかにした。(4)数10KevのHeやXeイオン照射後の電子顕微鏡観察から、Al_2O_3やMgAl_2O_4よりも結晶の対称性の高いY_2O_3安定化ZrO_2は耐照射性が高く、非晶質化しないことがわかった。(5)無添加およびND,CE,U添加CaTiO_3の沸騰HCl中で30日後の浸出率は、他の主要なセラミック固化体であるジルコニア、パイロクロア、シンロックおよびプルトニウム安定化燃化等とほぼ同等であり、ガラス固化体よりも1-2桁低く、十分な化学的耐久性があることがわかった。
農村環境を利用するトンボ類の視覚的な産卵場所選択と幼虫群集のダイナミクス

淡水系のハビタットは近年急速に劣化しつつある。その評価にはトンボ類を代表とする生物がしばしば利用されるが、トンボ類がどのようにして産卵場所(=幼虫のハビタット)を選択し、その結果として幼虫群集にどのような動態が見られるのかについてはあまり理解されていない。トンボ類は、主として視覚を利用して産卵場所を選択するので、行動学、電気生理学、視物質分析、生態学的手法を用いて産卵場所選択のメカニズム研究を行った。その結果、カワトンボ類では産卵場所の光環境と、オスの性的形質(翅色)が重要なキューになっていることが分かった。また,視物質発色団の定量をおこない、視覚的な性認識能力が日齢によって変化することを発見した。アカネ類では稲刈り後の水田における田水面残存度が産卵ペア飛来数を左右していることがわかった。アカネ幼虫の生存率は農薬の利用とギンヤンマなどの捕食によって低下することが示唆された。農村環境に生息するアカネ属のトンボが近年急激に数を減らしている。今年度上田は全国のトンボ研究者に依頼し,個体数モニタリング調査を実施した。また,20年前と同じ水田を調査し羽化数が1/100に減少していることを示した。アカネ属の産卵場所選択行動を誘引する田面水の大きさや形状などを明らかにするために,ビデオを援用して場所選択行動を観察記録し,現在解析中である。椿はアキアカネの産卵行動を水深05cmのプールとそれに隣接した水深約1mのプールで観察した。その結果,アキアカネは雨後の地面にできるような短命の水たまりを選択的に産卵場所とすることが示唆された。つまり天敵のいない場所を選んで産卵していることになる。また,カワトンボとオオカワトンボが混生する地域でのメスによる産卵場所選択の行動観察により,メスは種の識別をオスの存在,とくに翅色にもとづいて行っていることを明らかにした.産下された卵を回収し,DNA解析による卵の種同定作業を進めている。針山はERG法を用い,カワトンボとオオカワトンボ雌雄のスペクトル応答を測定し350nmから650nmまでの波長域に反応することがわかった。選択光順応実験により,両者の雌雄ともに390nm,470nm,510nmにピークをもつ視細胞の存在が示され,また長波長域では,雄では610nm,雌では630nmと異なった波長域に応答ピークがあり,雌誰差があることが示唆された。清水はシオカラトンボのオス成虫の脳をサンプルにして,ユニバーサルプライマーでRT-PCR法を用い増幅を行いクローニングした。その結果,眼外光受容器として季節情報としての光周期を受け止める機能を有すると推定されるアミノ酸配列を同定した。椿は、カワトンボ雄が陽当たりのよい場所に好んでなわばぼりを持つことに着目し、日向と日陰にいる雄の胸部温度を測定した。その結果、約10°Cの温度差が観測された。体温の差は、雄が雌に対して行う求愛ディスプレイの激しさに影響する。雌が好む雄は、求愛ディスプレイの激しい個体、つまり陽当たりのよいなわばりを所有する個体であることがわかった。雌が求愛ディスプレイによって雄を選別する理由は、雄のディスプレイを通して産卵しようとする場所の温度条件を知るためだろうと推測された。針山は、未成熟期から成熟期にかけて体色と視覚定位が顕著に変化するアオハダトンボ複眼の内部構造を光学及び電子顕微鏡を用いて観察し、高速液体クロマトグラフィーで視物質発色団を定量した。その結果、未成熟個体に比べて成熟個体では、個眼にみられる8つの視細胞の細胞体が肥大していることを明らかにした。また、視物質発色団としてはレチナールと3-ヒドロキシレチナールが確認され、3-ヒドロキシレチナールの量のみが成熟に伴って増加していることがわかった。上田は石川県石川郡野々市町の互いに隣接する水田29筆について、2007年秋から2008年にかけて田面水残存度(産卵場所利用可能度)、アカトンボ類の産卵(交尾)ペア数、2008年の中干し状況、アカトンボ類の羽化数を調査した。観察されたアカトンボ類はアキアカネとミヤマアカネの2種であった。アキアカネは水田を、ミヤマアカネは水路と水田を産卵場所として利用した。アキアカネのペアは産卵場所利用可能度の高い水田を集中的に利用した。

しかし、産卵ペアが多く観察された水田でも、翌年のイネ苗移植時に殺虫剤プリンスが施用された水田からは羽化が全く見られなかった。また、羽化シーズン前に中干しが実施された水田からの羽化もほとんど見られなかった。この地域ではミヤマアカネが高密度で生息したが、そのほとんどは水路から羽化したものであった。(1)産卵場所選択の行動生態学的研究水田と水路が隣接する場所でミヤマアカネの産卵場所選択を調査した.ミヤマアカネは水田より水路で多く産卵すること.流速がゆるく水深が3cm以下であればコンクリート水路でも土水路でも産卵することがわかった.ミヤマアカネは水田でも産卵するが,水田1筆を単位としてみた場合,ミヤマアカネ産卵ペア数とアキアカネ数に負の相関が検出された.ミヤマアカネはアキアカネなど同属種との競合やギルド内捕食を回避するために水路を選択している可能性がある.(2)光受容器の部位局在性に関する反射スペクトルおよび微細構造の解析アオハダトンボ成虫の複眼の成熟に伴う変化に伴った体色及び行動の変化を観察した.アオハダトンボ雄の翅は成熟に伴って,多層膜干渉による構造色を発色した.成熟個体が未成熟個体に比べて遠距離の餌に反応していることを明らかにした.また、アサヒナカワトンボとニホンカワトンボの2種の視覚生理学特性について比較を行った.電気生理学的実験により細胞外記録及び細胞内記録を試み,応答感度と応答開始までの潜時について,2種の違いは見られないことを明らかにした.個眼の構造にも大きな違いは見られなかった.また高速液体クロマトグラフィーにより視物質発色団の同定を行ったところ,両種共にA1とA3が検出された.(3)野外実験による群集ダイナミクスの解析コンテナを圃場に設置し,その中にできたトンボ幼虫群集を調査した.ギンヤンマ,シオカラトンボ,アキアカネ,コノシメトンボ,ノシメトンボ,オオアオイトトンボ,キイトトンボ,ホソミオツネントンボなどのトンボ類の他,ミジンコ,ワムシ,ユスリカ,ミミズ,アマガエルなどの群集が形成された.ギンヤンマが最も強力な捕食者で、ギンヤンマが複数存在したコンテナからは,他の種のトンボはごくわずかしか羽化せず,ギルド内捕食の影響の大きさが明らかだった.
ナノセンシング技術を用いた高感度味覚センサの開発

平成17年度は、センサ脂質膜に口腔内に存在すると考えられている苦味感応タンパク質Histatinおよび高プロリンタンパク群を固定し、速やかな電気信号の伝達を行なうセンサ膜を作成することを最終目的とした。苦味感応タンパク質Histatinおよび高プロリンタンパクの活性を阻害することなくセンサ脂質膜に固定するため、Histatinおよび高プロリンタンパクに含まれるアミノ酸のイソロイシンのカルボキシル基酸素を利用し、センサ膜基質成分ナイロン中の活性プロトンと水素結合させて固定する方法を検討した。アミノ酸認識能のある機能性モノマーナイロンおよびイソロイシンをギ酸中に熱溶解混合し、50-100°Cで24時間攪拌した後、シャーレにあけ、厚さ1mmになるように均一に延ばし、固化させた。このポリマー膜を酢酸で洗浄することにより、イソロイシンを抽出除去し、イソロイシンの特異的結合部位の形成を試みた。膜の力学的強度および耐酸性を向上させるため、耐酸性のナイロン可塑剤であるN-ブチルベンゼンスルホンアミドを添加したポリマー膜も併せて作成し、熱溶解混合に用いるギ酸の量や膜乾燥時の減圧度が膜の耐久性に及ぼす影響を検討した。イソロイシンの特異的結合を検証するため、イソロイシン、各種アミノ酸、および低分子ペプチドのセンサ膜に対する結合実験を行った。また、アミノ酸製剤である肝不全用経口栄養剤中に含まれる苦味アミノ酸とその苦味をマスキングするフレーバーの混合時の濃度の違いによる苦味の変化のデータを構築し、最適服用方法の算出についても検討した。
真の癌幹細胞マーカーは、未分化細胞特異的転写因子Ｏｃｔ－３／４であることの証明

PANC-1細胞でanti-Oct-3/4抗体による染色を行ったところ、23%がOct-3/4陽性だった。一方、PANC-1細胞に環状pOEINプラスミド(マウスOct-3/4プロモーター、EGFP cDNA、neomycin耐性遺伝子発現ユニットを内蔵)を遺伝子導入した結果、一部にEGFP蛍光を示す細胞が確認された。以上から、ヒト膵臓癌細胞株の集団中には真のCSCと考えられるOct-3/4発現細胞が少数ながら存在することが明らかになった。癌幹細胞(cancer stem cell; CSC)研究では、CSCの単離の際にCD133, CD44等の表面抗原マーカーが用いられている。CSCは自己複製能と多分化能を示すという特徴から発生初期の胚に含まれる未分化な細胞に似ているものと考えられる。そこで、体性幹細胞よりも発生初期に発現し、かつ、単に未熟な幹細胞に発現するだけでなく、機能的にも重要で、それが無いと発生初期で胚の発生が停止するOct-3/4がCSCのマーカーとなりうると考えた。本研究課題ではOct-3/4陽性細胞と陰性細胞との集団から成るヒト膵臓癌細胞株PANC-1を用いて上記仮説を検証する。PANC-1に遺伝子工学的処理を加え、Oct-3/4陽性株と陰性株を得る。次いで、in vitroでの細胞の増殖性、分裂様式、多分化能性、in vivoでの造腫瘍性、抗癌剤への抵抗性等を検討し、Oct-3/4陽性株がCSCとしての特徴を備えることを見出す。加えて、逆遺伝学的手法を用い、Oct-3/4レベルの増減がCSCの特性に影響を与えるかどうかを検討する。平成25年度は、平成24年度に引き続き、PANC-1細胞を用いて幾つかの検討を行なった。いくつかの癌には増殖性が高く、多分化能を有する癌幹細胞(cancer stem cell; CSC)と呼ばれる細胞集団が存在する。通常、CSCはCD133, CD44等比較的発生の後期に発現する分子をマーカーとして単離される。一方、未分化細胞特異的転写因子Oct-3/4は、遺伝子カスケードの観点からこれらマーカーの上位に位置し、発生のごく初期から発現し始め、様々な遺伝子を支配するマスター遺伝子とされる。しかも、Oct-3/4は成体組織の体性(組織)幹細胞にも発現する。この観点から、真のCSCマーカーはOct-3/4の下流に位置するCD133、CD44等ではなく、Oct-3/4であると考えた。本申請はヒト膵臓癌細胞株を用いてこの仮説を検証することを目的とする。方法としては、Oct-3/4陽性細胞と陰性細胞との集団から成るヒト膵臓癌細胞株PANC-1に着目し、それに遺伝子工学的処理を加え、Oct-3/4陽性株と陰性株を得る。平成24年度では、PANC-1細胞を用いて幾つかの検討を行なった。いくつかの癌には増殖性が高く、多分化能を有する癌幹細胞(cancer stem cell;CSC)と呼ばれる細胞集団が存在する。通常、CSCはCD133、CD44等比較的発生の後期に発現する分子をマーカーとして単離される。この観点から、真のCSCマーカーはOct-3/4の下流に位置するCD133、CD44等ではなく、Oct-3/4であると考え、ヒト膵臓癌細胞株であるPANC-1細胞を用いてこの仮説を検証した。CSCは癌細胞中では数%しかなく、CSCと非CSCとが混在したモザイクと考えられる。そこで、PANC-1細胞でのOct-3/4とALP(alkaline phosphatase;幹細胞マーカーの一つとされる)の発現状況を検討した。anti-Oct-3/4抗体による染色では、23%がOct-3/4陽性、ALP活性をみる細胞化学染色では、19%がALP陽性だった。一方、Oct-3/4陽性PANC-1細胞を単離すべく、PANC-1細胞に環状pOEINプラスミド(マウスOct-3/4プロモーター+EGFP cDNA+poly(A)sites+インスレーター+neomycin耐性遺伝子発現ユニットを内蔵)を遺伝子導入した。

その結果、一部であるが、EGFP蛍光を示す細胞が確認されたことから、PANC-1細胞の一部(CSCと目される)は内在性のOct-3/4を機能的に発現しているものと考えられた。以上から、ヒト膵臓癌細胞株の集団中には真のCSCと考えられるOct-3/4発現細胞(およびALP陽性細胞)が少数ながら存在することが明らかになった。小児歯科CSCは癌細胞中では数%しかなく、CSCと非CSCとが混合した、いわゆるモザイク状態にあるものと考えられる。そこで、細胞化学的手法を用い、PANC-1細胞でのOct-3/4とALPのモザイク的発現状況を検討した。PANC-1細胞のanti-Oct-3/4抗体を用いた免疫細胞化学的染色では、23%がOct-3/4陽性であった。また、ALP染色では、19%がALP陽性だった。一方、Oct-3/4陽性PANC-1細胞を単離すべく、PANC-1細胞に環状pOEINプラスミド(マウスOct-3/4プロモーター+ EGFP cDNA + poly(A) sites +インスレーター+ neomycin耐性遺伝子発現ユニットを内蔵)を遺伝子導入した。その結果、ごく一部であるが、EGFP蛍光を示す細胞が確認されたことから、PANC-1細胞の一部は内在性のOct-3/4を機能的に発現していることが示唆された。以上から、ヒト膵臓癌細胞株の集団中には真のCSCと目されるOct-3/4発現細胞(およびALP陽性細胞)が少数ながら存在することが明らかになった。現在、直鎖化pOEINプラスミドをPANC-1細胞株へ遺伝子導入し、neomycinのアナログであるG418で細胞を選別することで、Oct-3/4陽性細胞と期待される細胞のみを淘汰し、Oct-3/4陽性PANC-1細胞の大量取得を試みている。PANC-1細胞について、RT-PCR解析を行ったところ、Oct-3/4 mRNAの発現が認められた。さらに、体性(組織)幹細胞やES/iPS細胞のような極めて幼弱な未分化細胞にも発現するアルカリホスファターゼ(ALP)の発現も認められた。一般的にCSCは癌細胞中では数%しかなく、CSCと非CSCとが混合した、いわゆるモザイク状態にあるものと考えられる。しかし、CSCの特性の一つであるHoechst 33342による弱い染色性(Hoechst 33342を細胞外に排出する活性が弱いことを意味する;CSCは通常その排出活性は高いとされる)は見られなかった。Oct-3/4陽性PANC-1細胞を大量に取得後、Oct-3/4陰性で、RT-PCR解析でもOct-3/4の発現がない細胞をOct-3/4陰性細胞(コントロール)として取得する。その後、両者について、増殖性、分裂様式、造腫瘍性などを検討する。Oct-3/4陽性PANC-1細胞を単離すべく、直鎖化