hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生体吸収性複合材料のナノ構造と破壊特性に関する研究

骨の主成分であり生体親和性に優れるハイドロキシアパタイト(HA),生体吸収性を有する高分子材料ポリL乳酸(PLLA)およびポリ乳酸(PLA),延性を有する生体吸収性高分子材料ポリカプロラクトン(PCL)を原材料として生体吸収性複合材料を試作し破壊特性について調べた.HA/PLLAの破壊特性に及ぼすHA粒子形状の影響を調べ,マイクロサイズの粒子(粒径5μm程度)が最も優れた破壊特性を示すことを明らかにした.HA/PLLAにおける主要な破壊メカニズムはHA粒子周辺での応力集中によるPLLAの局所的な塑性変形である.PLLA:PCL=85:25のときに破壊特性は最大となった.PLLAとPCLは非相溶であるため相分離生じ,PCLは球状構造をなす.この球状構造が数μm程度で分散しているときに破壊特性は最大となる.HA/PLLAにPCLをブレンドする新材料を作製し破壊特性を調べたところ,PCLの含有率が5wt%で最大となった.PCLを加えることでPLLAとPCLの絡み合い構造が生成し,延性が増加することで破壊時のエネルギー散逸量が増大する.PLA/PCLブレンドの相構造を改善するために,リジントリイソシアネート(LTI)を0.5wt%添加した.その結果,PCL含有率が10wt%のときに破壊特性は最大となった.LTIの添加によりPCLの球状構造は減少し,PLAとPCLの絡み合い構造が増加することで応力集中体の減少とともに延性変形が増大することで破壊特性が向上したと考えられる.LTIは相構造を改善することがわかったが,生体適合性については不明である.そこで生体用材料としてすでに使用されているPLLA-CL共重合体を第3成分としてブレンドしたところ,PLLA/PCLの破壊特性を向上できることが明らかになった.骨の主成分であり生体親和性に優れるハイドロキシアパタイト(HA),生体吸収性を有する高分子材料ポリL乳酸(PLLA)およびポリ乳酸(PLA),延性を有する生体吸収性高分子材料ポリカプロラクトン(PCL)を原材料として生体吸収性複合材料を試作し破壊特性について調べた.HA/PLLAの破壊特性に及ぼすHA粒子形状の影響を調べ,マイクロサイズの粒子(粒径5μm程度)が最も優れた破壊特性を示すことを明らかにした.HA/PLLAにおける主要な破壊メカニズムはHA粒子周辺での応力集中によるPLLAの局所的な塑性変形である.PLLA:PCL=85:25のときに破壊特性は最大となった.PLLAとPCLは非相溶であるため相分離生じ,PCLは球状構造をなす.この球状構造が数μm程度で分散しているときに破壊特性は最大となる.HA/PLLAにPCLをブレンドする新材料を作製し破壊特性を調べたところ,PCLの含有率が5wt%で最大となった.PCLを加えることでPLLAとPCLの絡み合い構造が生成し,延性が増加することで破壊時のエネルギー散逸量が増大する.PLA/PCLブレンドの相構造を改善するために,リジントリイソシアネート(LTI)を0.5wt%添加した.その結果,PCL含有率が10wt%のときに破壊特性は最大となった.LTIの添加によりPCLの球状構造は減少し,PLAとPCLの絡み合い構造が増加することで応力集中体の減少とともに延性変形が増大することで破壊特性が向上したと考えられる.LTIは相構造を改善することがわかったが,生体適合性については不明である.そこで生体用材料としてすでに使用されているPLLA-CL共重合体を第3成分としてブレンドしたところ,PLLA/PCLの破壊特性を向上できることが明らかになった.平成16年度の研究では,骨の主成分であり生体親和性に優れるハイドロキシアパタイト(HA)と,植物のデンプンから抽出した乳酸を高分子化し生体適合性に優れるポリL乳酸(PLLA)の複合材料,およびPLLAと生体適合性高分子材料であるポリカプロラクトン(PCL)のブレンドを作製し,破壊特性について調べた.得られた結果は以下の通りである.(1)HA/PLLAの破壊特性に及ぼすHA粒子形状の影響を調べた.4種類の粒子形状(ナノ,マイクロ,球状,板状)について調べた結果,マイクロ粒子(粒径5μm程度)が最も優れた破壊特性を示した.ナノ粒子や球状粒子は脆性的な破壊挙動を示し破壊靱性も低い結果となった.(2)マイクロ粒子分散型HA/PLLAの破壊メカニズムは,クラック先端の応力集中部で粒子とマトリックス界面の剥離が生じ空隙が形成される.その空隙の周囲で局所的な応力集中が発生し,PLLAマトリックスの延性変形が生じる.このような延性変形のためにナノや粒状粒子に比べ応力緩和やエネルギー散逸が大きくなり破壊靭性もより高くなると推測される.(3)HA/PLLAの破壊特性には成形加工法の影響が強く現われる.混練機を用いてHA粒子とPLLAを加熱混合するときに長時間混合するとPLLAの熱分解により破壊特性は大きく低下する.また,短時間すぎると粒子の分散状態が不均一となる.混合時間と回転速度の影響を調べた結果,50rpmの回転速度で20分間の混合時間が最適であることがわかった.(4)PLLA/PCLポリマーブレンドを作製し力学・破壊特性に及ぼすブレンド比の影響について調べた.その結果,PLLA : PCL=85 : 15のときに曲げ破壊エネルギーと破壊靭性は最大となった.

PLLAとPCLは基本的に非相溶性であるため相分離を生じる.PCLの一部は球晶となり残りの部分はPLLAと絡み合う構造をとる.このときPLLAとPCLは直径が約100nm程度の分子束状で絡み合いマトリックスを形成し,そのマトリックス中にPCLの球晶が分散する構造を成す.この球晶周辺での局所的応力集中によりマトリックスが延性変形を示すために大きな破壊エネルギーを示す.次年度は今回得られた知見を基にHA/PLLA/PCLの3成分系複合材料を試作し,破壊特性について検討する予定である.平成17年度の研究では,骨の主成分であり生体親和性に優れるハイドロキシアパタイト(HA),生体吸収性に優れるポリL乳酸(PLLA),生体吸収性・適合性を有するポリカプロラクトン(PCL)の3種類の材料を複合化し,破壊特性,破壊メカニズムについて調べた.また,PLLA/PCLブレンドの相構造改善を目的とし,リジントリイソシアネート(LTI)と乳酸とカプロラクトンの共重合体(PLLA-CL)を用いてブレンドを作成し,破壊特性評価ならびに相構造と破壊メカニズムの関係について考察した.得られた結果は以下の通りである.HA/PLLAと延性的吸収性高分子PCLの複合化を試みたところ,PCLが5wt%でHA/PLLAよりすぐれた破壊靱性を示すことが明らかになった.そのメカニズムは,PLLAとPCLの絡み合い構造による延性変形の増加である.PCL含有率が増加するとPCLが球晶を形成し,その球晶が応力集中体として働くため破壊靭性は低下していくことがわかった.PLA/PCLブレンドの相構造を改善するために,LTIを0.5wt%添加して破壊特性に及ぼす影響を調べた.その結果,破壊靭性Jinの向上については,PCLの含有率が10wt%以上で効果があらわれ,含有率が10wt%が最大で50%ほどの向上を示した.また,破壊エネルギーJfについては,PCLが10wt%以上で大きな向上を示し,PCLが15wt%では2.5倍もの増加を示した.構造観察よりLTI添加による混合状態の改善は明らかであり,PCL球晶サイズの減少が観察された.それにより応力集中体が軽減し連続相におけるPCLの絡み合いが増加したため,延性変形が増大したものと理解できる.LTIの生体適合性は不明であるため,生体吸収性・適合性に優れるPLLA-CLを第3成分として混合したところ,PLLA/PCLの破壊特性を向上できることが明らかになった.その詳細については今後の検討課題である.
長鎖非コードRNA（lncRNA）の機能制御による新たな炎症制御法の創成

敗血症などの全身性炎症反応症候群は、過剰なサイトカイン産生で重症化する致死性の高い疾患である。しかし、どのような機構で免疫系が過剰な反応を示し、大量のサイトカインを一気に放出するのか詳細についてはよく分かっていない。そのため有効な治療法が確立していないのが現状である。本研究では、サイトカイン産生を適正に保つために、タンパク質の遺伝情報を持たない長鎖非コードRNA(lncRNA:long noncoding RNA)に着目し、このlncRNAによる遺伝子発現調節機能を利用した新たな炎症制御法の創成を目指している。そこで、気管支喘息重症化の原因サイトカインであるインターロイキン9(IL-9)に着目する。申請者らはこれまでの研究で、IL-9遺伝子の下流6 kbの非コードDNA領域にサイレンサーを同定し、このサイレンサーはIL-9遺伝子プロモーターに作用して転写を抑制できることを見出した。しかも、このサイレンサーからは、タンパク質情報をコードしないlncRNAが転写されていることを世界に先駆け突き止めた。IL-9サイレンサーの持つ転写抑制機能を、このlncRNAが担っている可能性がある。そこで本研究では、IL-9遺伝子座から転写されるlncRNAの実体解明を進めることで、lncRNAによるIL-9遺伝子発現調節機能を利用した新たな炎症制御法の創成を推進する。まず、ゲノムDNA上のどの領域からlncRNAが転写されるのか正確な転写開始点と転写終結点を決定する。更に、このlncRNAに結合するタンパク質を網羅的に同定し、lncRNA複合体によるIL-9転写抑制のメカニズムを解明する。次いで、lncRNA複合体の機能を制御する低分子化合物をライブラリーから選別し、得られる化合物を活用した新たな炎症制御法の創成を目指す。サイトカイン産生するヘルパー免疫Th細胞は、様々なサブセットに分化し特異的なサイトカインを産生することでその機能を発揮している。例えば、タイプ1ヘルパー免疫細胞(Th1)は、サイトカインとしてインターフェロンガンマ(IFN-g)を産生することでマクロファージや好中球を活性化して細胞性免疫反応に関与している。また、タイプ2細胞(Th2)は、インターロイキン4(IL-4)を産生することでB細胞を活性化して抗体反応を調節することで液性免疫に関与している。また、最近同定されたタイプ9細胞(Th9)の詳細な機能については不明な点が多いが、IL-9を産生することで気管支喘息の重篤化に関わることが知られている。これらのThサブセットは、特異的に産生するサイトカインで他のサブセットへの分化を抑制していることから、IL-9の転写量を、各サブセットを用いたRT-PCR法で解析したところ、Th1細胞において強いIL-9の転写抑制が認められた。おそらく、この転写抑制されているTh1細胞において、IL-9サイレンサーが機能していると推測された。そこで、この領域のDNAメチル化状態をバイサルファイト法を用いて決定したところ、想定通り、Th1細胞において高度に脱メチル化されておりクロマチン構造がエピジェネティカルにオープンな構造をしていることが判明した。一方、Th9細胞において、この領域は高度にDNAメチル化されており、サイレンサー機能が抑制されていることが判明した。以上の解析から、IL-9サイレンサーはIL-9遺伝子の転写が抑制されているTh1細胞において機能していることが明らかになった。現在は、このサイレンサー領域から転写されるlncRNAの転写開始点と終結点をRACE法を用いて解析しており、lncRNAの実態解明に向けた研究を推進していることから、おおむね予定通りに研究は進行している。IL-9サイレンサーから転写されるlncRNAの転写開始点と終結点を5'RACEと3'RACE法を用いて決定することでlncRNAの実体解明を進める。これにより、IL-9サイレンサー内に存在すると思われるIL-9サイレンサー特異的なプロモーターを決定する。この同定したプロモーターを組み込んだルシフェラーゼ活性をレポーターとして用いる転写活性測定用のレポーターベクターに組み込んで、各Thサブセット細胞を用いたトランスフェクション測定を行うことで、どの領域に転写活性開始点であるプロモーター活性化あるか決定する。lncRNAの実体解明が進んだところで、本lncRNAを過剰発現させた細胞株や、逆にsiRNAによってlncRNAをノックダウンさせることで機能阻害した細胞株を用いて、本lncRNAの生理機能を詳細に解析する。また、本lncRNAをゲノム編集法で欠損したマウスを作成することで、lncRNAのマウス個体での機能を解明する。本研究の進捗状況を踏まえ、更に、本lncRNAを過剰発現した細胞株を用いて、lncRNAの活性を増強、または、抑制する低分子化合物のケミカルライブラリーからのスクリーニングを進める。これにより、得られる化合物を活用した新たな炎症制御法の創成を目指す。

申請者らはこれまでの研究で、IL-9遺伝子の下流6 kbの非コードDNA領域にサイレンサーを同定し、このサイレンサーはIL-9遺伝子プロモーターに作用して転写を抑制できることを見出した。しかも、このサイレンサーからは、タンパク質情報をコードしないlncRNAが転写されていることを世界に先駆け突き止めた。IL-9サイレンサーの持つ転写抑制機能を、このlncRNAが担っている可能性がある。そこで本研究では、IL-9遺伝子座から転写されるlncRNAの実体解明を進めることで、lncRNAによるIL-9遺伝子発現調節機能を利用した新たな炎症制御法の創成を推進する。まず、ゲノムDNA上のどの領域からlncRNAが転写されるのか正確な転写開始点と転写終結点を決定する。更に、このlncRNAに結合するタンパク質を網羅的に同定し、lncRNA複合体によるIL-9転写抑制のメカニズムを解明する。次いで、lncRNA複合体の機能を制御する低分子化合物をライブラリーから選別し、得られる化合物を活用した新たな炎症制御法の創成を目指す。サイトカイン産生するヘルパー免疫Th細胞は、様々なサブセットに分化し特異的なサイトカインを産生することでその機能を発揮している。例えば、タイプ1ヘルパー免疫細胞(Th1)は、サイトカインとしてインターフェロンガンマ(IFN-g)を産生することでマクロファージや好中球を活性化して細胞性免疫反応に関与している。また、タイプ2細胞(Th2)は、インターロイキン4(IL-4)を産生することでB細胞を活性化して抗体反応を調節することで液性免疫に関与している。また、最近同定されたタイプ9細胞(Th9)の詳細な機能については不明な点が多いが、IL-9を産生することで気管支喘息の重篤化に関わることが知られている。これらのThサブセットは、特異的に産生するサイトカインで他のサブセットへの分化を抑制していることから、IL-9の転写量を、各サブセットを用いたRT-PCR法で解析したところ、Th1細胞において強いIL-9の転写抑制が認められた。おそらく、この転写抑制されているTh1細胞において、IL-9サイレンサーが機能していると推測された。そこで、この領域のDNAメチル化状態をバイサルファイト法を用いて決定したところ、想定通り、Th1細胞において高度に脱メチル化されておりクロマチン構造がエピジェネティカルにオープンな構造をしていることが判明した。一方、Th9細胞において、この領域は高度にDNAメチル化されており、サイレンサー機能が抑制されていることが判明した。以上の解析から、IL-9サイレンサーはIL-9遺伝子の転写が抑制されているTh1細胞において機能していることが明らかになった。現在は、このサイレンサー領域から転写されるlncRNAの転写開始点と終結点をRACE法を用いて解析しており、lncRNAの実態解明に向けた研究を推進していることから、おおむね予定通りに研究は進行している。
計算化学的ミューテーションによる酵素の反応制御と設計

生体内の様々な化学反応は、多くの場合、活性中心に金属を含む酵素によって触媒されている。酵素は酸化還元反応、光合成など現代科学がターゲットにしている化学反応を温和な条件下で高選択的に行っている。また、酵素は高い基質特異性を持っているので、ミューテーションや金属の置換によって触媒する分子を制御する研究が盛んに行われている。しかし、酵素反応は非常に短命な中間体を含んでおり、反応経路の予測や活性中心近傍に存在する金属イオン、アミノ酸残基の機能の解析が難しいことも多く、酵素の改変を行うための知見は多くない。一方、理論計算はこの不安定な中間体の予測、金属イオンやアミノ酸残基の役割を予測する上で大きな力を発揮しており、人工酵素の作成を行う上でも理論計算による反応機構の解析は非常に有用であると考える。本研究では理論計算による変異酵素の反応制御と設計について研究を行い、効率的な変異酵素を予見する。研究対象はジオールデヒドラターゼによる1,2ープロパンジオールの脱水反応である。活性中心に存在するアミノ酸残基の機能を計算ミューテーションを用いることで明らかにした。また、計算ミューテーションにより計算された変異型の野生型に対する相対活性は実験値と計算値で非常によく一致した。このことは計算ミューテーションを用いることで変異型酵素の活性を予測できると期待できる。この結果に関する論文は現在投稿中である。この研究成果に関して国内外の学会で発表を行い、高い評価を得ている。26年度が最終年度であるため、記入しない。研究対象はジオールデヒドラターゼによるグリセロール脱水反応である。この酵素反応は不活性化が起こりやすいことが知られている。我々はこれまで明らかになっていなかった不活性化に寄与する副反応を明らかにした。また、グリセロールはキラリティーを持たないが酵素に結合した構造は2つ存在し、一方のみが不活性化に寄与することが明らかになっている。この理由についても検討を行い、脱水反応の進行しやすさが不活性化に影響をあたえることも明らかにした。これらの内容はすでに論文として報告している。また、実験により不活性化しにくい変異型が発見されていたが、変異型が不活性化しにくい理由が未解明であった。我々は変異型が不活性化しにくい原因についても理論計算を用いて検討を行い、不活性化を抑制する原因が基質の結合構造にあることを明らかにした。酵素は高い基質特異性を持っているので、ミューテーションや金属の置換によって触媒する分子を制御する研究が盛んに行われている。そこで、理論計算による反応経路の解析が広く行われている。昨年、我々がこの酵素反応の機構を明らかにした。我々は変異型が不活性化しにくい原因について検討を行い、不活性化を抑制する原因を詳細に解析した。この結果は論文にまとめ投稿準備中である。さらに、当初の予定にはなかった小江らによる[NiRu]ヒドロゲナーゼモデル錯体による水素酸化反応の反応機構の解析を行い、NiとRuの役割を明らかにした。この結果は[NiFe]ヒドロゲナーゼの反応機構を理解する助けとなると期待される。

本研究では理論計算による変異酵素の反応制御と設計について研究を行い、効率的な変異酵素を予見する。研究対象はジオールデヒドラターゼによる1,2ープロパンジオールの脱水反応である。活性中心に存在するアミノ酸残基の機能を計算ミューテーションを用いることで明らかにした。また、計算ミューテーションにより計算された変異型の野生型に対する相対活性は実験値と計算値で非常によく一致した。このことは計算ミューテーションを用いることで変異型酵素の活性を予測できると期待できる。この結果に関する論文は現在投稿中である。この研究成果に関して国内外の学会で発表を行い、高い評価を得ている。26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画通り、野生型ジオールデヒドラターゼによるグリセロールの脱水反応の解析が終了し、その結果を論文にて報告している。また、変異型の反応についても解析が終了し、現在、論文としてまとめている最中である。変異型が不活性化しにくい理由についての知見が得られたので理論計算を用いた、さらに不活性化を抑制した酵素の提案を行う予定である。当初の計画通り、変異型酵素の解析まで順調に進行している。変異型が不活性化を抑制する理由は理解できた。しかし、さらに不活性化を抑制された変異型は見つけることができなかった。また、当初の予定にはなかった錯体の計算も良い結果を与えた。今後、これまで得られた知見を基に不活性化を抑制した酵素の提案を行う。また、この方法を他の酵素に応用する予定である。これまでの研究で酵素反応の定性的な理解をしてきた。今後、計算ミューテーションを用いた定量的な反応解析に挑戦する。対象としてジオールデヒドラターゼによる1,2-プロパンジオールの脱水反応を用いる。また、この方法を他の酵素にも応用する予定である。さらに、錯体の研究についても継続して行う。
難固溶不純物原子添加半導体のナノ量子構造に関する実験的研究

本研究では、分子線エピタキシー(MBE)装置を用いて、Cr及びGdを縦型自己形成ナノ細線構造に添加し、実際に磁性不純物濃度及び細線形状を制御しやすいGaCrN及びGaGdNナノロッドを作製する。更に、それらの基本物性を明らかにし、スピンメモリデバイス作製を試みる。本年度は以下のような成果を得た。(1)GaGdNナノロッドはMBE法により、Si基板上に成長された。Gdの化合物の生成を抑えるために、成長温度をやや低くし、約550°Cで成長を行った。走査型電子顕微鏡の観察により、成長温度を低くしてもGaGdNナノロッドの結晶成長ができることがわかった。(2)Gdセル温度を変え、異なるGd濃度のGaGdNナノロッドを作製し、その形状のGd濃度依存性を調べた。Gd濃度が高いほうが、ナノロッドの径が太くなるとわかった。磁化測定からGaGdNナノロッドが室温強磁性を示し、スピンメモリデバイスの基本材料として、要求している一つ重要な特性を持つことがわかった。(3)スピンメモリデバイスの一つ基本構造となるGaCrN/AIN多重量子Diskナノロッドを作製し、ナノロッド径は一様な太さで成長することが確認でき、スピンメモリデバイスでは欠かせないGaCrN/AINヘテロをナノロッド中に作製することができた。スピンメモリデバイスの作製に一つの大きな問題点を解決した。また、この様な構造もより磁気特性の良いGaGdNを利用して作製することができる。(1)縦型自己形成ナノ細線構造を作製するには、まず、Si基板上にGaNナノロッドの形成条件を明らかにする必要がある。そこで、GaNナノロッドの成長条件依存性(低温バッファー層の成長時間依存性、Gaフラックス依存性、成長温度依存性)を詳細に調べた。成長温度を高くすると、GaNロッド径が細くなるという傾向が見られた。成長温度が700°CでGaフラックスが1.0x10^<-7>Torr以下では、ナノロッドが形成されることがわかった。(2) Cr(Gd)をGaNナノロッドに添加し、Cr(Gd)元素がどのように分布しているのかも調べた。EDX(Energy Dispersive X-ray Analysis)分析により、ナノロッド内に取り込まれたCr濃度は1%以下であり、ほとんどがナノロッド周辺に析出しているとわかった。更に、大きなCrの塊がある部分のEDXも測定し、Cr濃度は3.27.5%と大きな値を示し、CrNが析出していることがわかった。(3)成長温度を低くすることで、CrNの析出を抑え、良い磁気特性を示すGaCrNナノロッドが作製できた。GaCrNナノロッドの磁気特性に関しては、成長温度550°Cでは、Crセル温度930°Cの試料が一番大きな飽和磁化を示した。
旧ユーゴ1960年代以降のアイデンティティ政策と現代文学・芸術の物語論的分析

平成23年度の研究では、旧ユーゴにおける文化政策の特殊性を明らかにするべく、ソヴィエトの文化政策がいかに受容され、旧ユーゴの社会・文化・政治的基盤のなかでいかに異なる形式を得たのかという視点から研究を実施した。具体的には、(1)スペクタクルにおけるアイデンティティの表象を明らかにすべく、祝祭日のパレードやその他のスペクタクルについて、ソヴィエトの場合と比較し、(2)旧ユーゴが国外に向けて発信していた国家像について調査するために、主に欧米諸国に向けて発行されていたグラフ雑誌『ソ連邦建設』と『ユーゴスラヴィア』を比較した。また、(3)ソヴィエトとの共通のモチーフやナラティヴが、異なるメディア特性の媒体によって伝達されていたことに着目し、複製メディアにおいて「現前性」のイメージが「再占有」される過程を、メディア論の観点から指摘した。これらの成果は、2本の査読付き論文(『西スラヴ学論集』、日本西スラヴ学研究会、14号、pp152-173、2011、『ロシア語ロシア文学研究』、日本ロシア文学会、43号)、市販される予定の論集『旧ユーゴ研究の最前線』に掲載予定の論考、1本の査読無し論文(『アダプテーション研究』、東京大学人文社会系研究科、2号)において発表した。以上の観点はこれまで共産主義文化研究において試みられてこなかったため、旧共産圏の文化研究に事例を提供するのみでなく、メディア論における「現前性」研究がもっぱら哲学の観点からなされてきたのに対し、文化史的観点から理論の発展に貢献できると考える。また「旧ユーゴ人」というアイデンティティが、1960年代にいかにして一種の民族籍になったのか、そしてそれに伴って、旧ユーゴにおいて伝統的な民族的アイデンティティのカテゴリーがいかに変更されることになったのかという問題について、少数民族の事例を扱いながら研究した。その成果は『Languages at War 2011』(London, UK, April 2011)で口頭発表を行った。本年度は、旧ユーゴにおける1960年代のアイデンティティと文化政策に関する論文を2本、旧ユーゴの文化政策をソヴィエトとの関連において比較検討した論文を3本発表した。特にポスト共産主義文化に関しては、共産主義研究の盛んなルーマニアの共産主義犯罪研究所によって編集され、ゼタ・ブックスにより市販されている論集に、旧ユーゴにおける共産主義に関する集合的記憶とその表象に関する論文を発表することができた。また口頭発表4本においても第二次大戦後の旧ユーゴにおけるアイデンティティに焦点を当てながら、その文化政策の特徴を多角的に検証した。本年度の研究の進展を通して、旧ユーゴにおける現代文学・視覚文化の特徴を考察する際に、ソヴィエトとの比較という観点を導入することの有効性が判明した。旧ユーゴにおける文化政策の特殊性を明らかにするためには、対照比較が重要であり、この点を明らかにするためにはソヴィエトの文化政策がいかに受容され、旧ユーゴの社会・文化・政治的基盤のなかでいかに再占有されたかという視点が重要であると考える。旧ユーゴのアイデンティティ政策においては共産主義文化の象徴的記号として流布されたものの多くがソヴィエトのそれと一致しているものの、その表象のあり方の差異は、ソヴィエトのアイデンティティ政策との差異を反映させるものとなっているため、その対照比較によって旧ユーゴの文化政策の特徴を抽出することができる。この観点はこれまでの先行研究にはなかったものであり、共産主義プロパガンダを文化史的観点から分析する上で、学問上の貢献は大きいと考える。
情報教育における数理科学的課題のカリキュラム化に関する研究

本研究は,情報教育の目標の一つとして情報の科学的な理解を通してシステム的な思考力を高揚することと考え,そのカリキュラムを作成することを目的とした.システム的な思考力とは,具体的には自然現象を含む身の回りのいろいろな現象をコンピュータで処理できる形式にモデル化し予測することが中心となる.そこで本研究では,以下のことを行った.(1)高等学校における数理的課題のカリキュラム作成高校数学や理科の知識を基礎に理解できるテーマとして下記のカリキュラムを検討した.・波動と情報処理・CGと情報処理・ネットワーク・符号と暗号(2)高等学校における数理的課題を用いた授業の実践研究協力者により上記のカリキュラムの具体的な実践として以下の2つの授業を行った.・音と周期関数・ベクトルとCG結果として,自然現象をモデル化して捉えそのモデル上で予測などを行うことができたことやシミュレーションツールによる体験が主体的な学習を促進することが示された.しかしながらそのような授業展開のためには教員の情報科学に対する能力・資質の向上とコンピュータツールの整備が課題であることが明らかになった.(3)コンピュータ領域における大学入試問題の分析コンピュータ領域の数学の大学入試問題より,数学とコンピュータ領域のクロスする分野についてどのような認識がなされているのかを分析した.結果としては,数学分野の計算モデルの思考力を問うものが多く,数学に限定しているため自然現象を含む広い意味でのモデルを思考させるものではないことが示された.(4)情報分野における数理的課題の教員養成の検討(2),(3)からその教員養成についての問題を検討した.(5)数理的課題を扱うための教材の流通についての検討(1)からシミュレーションツールなどの教材の流通について考察し,米国でのEOEデータベースを移植し,サーバ機を持たないような学校を含めた分散データベースの構築を検討した.本研究は,情報教育の目標の一つとして情報の科学的な理解を通してシステム的な思考力を高揚することと考え,そのカリキュラムを作成することを目的とした.システム的な思考力とは,具体的には自然現象を含む身の回りのいろいろな現象をコンピュータで処理できる形式にモデル化し予測することが中心となる.そこで本研究では,以下のことを行った.(1)高等学校における数理的課題のカリキュラム作成高校数学や理科の知識を基礎に理解できるテーマとして下記のカリキュラムを検討した.・波動と情報処理・CGと情報処理・ネットワーク・符号と暗号(2)高等学校における数理的課題を用いた授業の実践研究協力者により上記のカリキュラムの具体的な実践として以下の2つの授業を行った.・音と周期関数・ベクトルとCG結果として,自然現象をモデル化して捉えそのモデル上で予測などを行うことができたことやシミュレーションツールによる体験が主体的な学習を促進することが示された.しかしながらそのような授業展開のためには教員の情報科学に対する能力・資質の向上とコンピュータツールの整備が課題であることが明らかになった.(3)コンピュータ領域における大学入試問題の分析コンピュータ領域の数学の大学入試問題より,数学とコンピュータ領域のクロスする分野についてどのような認識がなされているのかを分析した.結果としては,数学分野の計算モデルの思考力を問うものが多く,数学に限定しているため自然現象を含む広い意味でのモデルを思考させるものではないことが示された.(4)情報分野における数理的課題の教員養成の検討(2),(3)からその教員養成についての問題を検討した.(5)数理的課題を扱うための教材の流通についての検討(1)からシミュレーションツールなどの教材の流通について考察し,米国でのEOEデータベースを移植し,サーバ機を持たないような学校を含めた分散データベースの構築を検討した.今年度は、情報技術における数学的な背景を確認する作業を中心に行い、次年度に向け以下の教材を検討した。(1)波動と情報処理数理的課題:3角関数、情報量3角関数の合成について音を用いた体験、デジタルサンプリングによる音階や音声の特徴の考察。高校数学では合成は範囲内であるが、フーリエ変換による周波数成分を求めることが現行では範囲外。(2)CGと情報処理数理的課題:1次変換とベクトル、曲線と曲面の幾何学3次元座標の2次元への射影、空間図形の回転、曲線による近似。3次元座標による図形の扱いは現行でも可能であるが、曲線や曲面の接線、接面などが課題である。(3)ネットワーク数理的課題:グラフ表現隣接行列によるグラフ表現、グラフの探索、最短距離を求める。数学Cの行列の範囲内で扱える。(4)符号と暗号数理的課題:集合論、確率と場合の数、整数論符号化による数え上げ、誤り訂正、シーザー暗号、公開鍵暗号のシミュレート。剰余類による整数の分類とその代数的な思考に課題がある。これらの課題について高等学校で扱うための現行数学カリキュラムとの接続性については、理論的な証明ではなく具体的な体験を行うことで学習することし、その実践として大学初年次の学生にそのようなアプローチで授業を行うことを試行した。得られた知見としては、体験によるアプローチは可能であること、手続き的な技法については了解がえられるものの根拠については曖昧であるという課題が示された。平成9年度の研究の内容は以下のとおりである.(1)高等学校における数理的課題の授業実践現在,高等学校段階の情報教育の内容として,重要視されているモデリング能力について考察するため,以下の内容について研究協力者により授業を行った.・音と周期関数・ベクトルとCGその成果としては,自然現象をモデル化して捉え,そのモデル上で予測などを行うことができたことやシミュレーションツールによる体験が主体的な学習を促進することがわかった.しかしながらそのような授業展開のためには教員の情報科学に対する能力・資質の向上とコンピュータツールの完備が課題であることが明らかになった.(2)コンピュータ領域における大学入試問題の分析

コンピュータ領域の数学の大学入試問題を分析することにより,数字とコンピュータ領域のクロスする分野についてどのような認識がなされているのかを分析した.結果としては,対象となる数学分野の計算モデルの思考力を問うものが多いいことがわかった.その結果,数学に限定しているため自然現象を含む広い意味でのモデルを思考させるものではなく,総合的な学習と新たな「情報」科目の重要性が了解された.(3)情報分野における数理的課題の教員養成の検討(2),(3)からその教員養成についての問題を検討した。(4)数理的課題を扱うための教材の流通についての検討(1)からシミュレーションツールなどの教材の流通について考察し,米国でのEOEデータベースを移植し,サーバ機を持たないような学校を含めた分散データベースの構築を検討した.
水理水文モデル統合型共通基盤の開発

本研究グループで開発を進めてきた水理・水文モデルの相互結合と総合化に関する基礎的技術をもとに、水理・水文モデル開発・利用のための統合型共通基盤として、より高度で柔軟な水理・水文モデルの構成技術を開発するとともに、水理・水文モデルの利活用を支援・促進する周辺プログラムを開発した。具体的には、(1)異言語で記述された要素モデルの相互利用技術の開発、(2)大規模分散並列シミュレーション技術の開発、(3)ユーザーインターフェイスの開発、(4)外部ソフトウェアとの接続技術の開発、(5)水理・水文モデル構成技術の普及を実現するための研究を実施した。1)異言語で記述されたモデルの結合技術の開発複数の異なる言語で記述されたモデルを結合するために、多言語環境への対応を行った。これまでに当該申請者らが開発してきた従来型システムは、オブジェクト指向型計算機言語C++で記述されており、単一の計算機言語の利用を前提としていた。これを多言語環境に対応するためにMicrosoft社の.NETフレームワークを用いて、C#言語を用いて全面的に記述しなおした。これによって.NETフレームワークで動作するVisual Basic、C++など、多言語で記述された要素モデルが混在しても、まったく問題なくそれぞれの言語で作成された要素モデルを結合して全体の流出系モデルを動作させることが可能となった。また、入力データの取得環境として、従来のファイルからの入力に加えてSQLサーバーやPostgresqlなどのリレーショナルデータベースから直接データを取得し要素モデルに与える環境を構築した。2)大規模分散並列シミュレーション技術の開発大規模な水理・水文計算に対応するために、要素モデルの計算を自動的に分散並列的に実行する技術の開発に着手した。大規模計算はLinux環境で実施することを想定しており、並列計算機に導入した64ビットOSのもとで分散並列シミュレーションが実現できるように既存の統合型共通基盤を改良した。現時点では、あらゆる要素モデルに対する並列計算を実現することはできないため、引き続き、統合型共通基盤の改良を継続する。3)ユーザーインタフェイスの開発モデル構成作業、モデル適用作業の二つの作業を支援するユーザーインタフェイスの開発に着手し、ユーザーが計算機画面においてグラフィカルな形で上記の二つの作業を行なえるような基本的な枠組みを開発した。本研究の研究代表者らよって確立された水理・水文モデルの結合と総合化に関する基本的な技術を基礎として、より高度で先端的なモデル構成技術とモデルの利活用を支援・促進するシステムを開発し、水理・水文モデルの開発・利用のための総合型共通基盤を構築する。具体的には、(1)異言語で記述された要素モデルの結合技術の開発、(2)大規模分散並列シミュレーション技術の開発、(3)ユーザーインターフェイスの開発、(4)外部ソフトウェアとの接続技術の開発、(5)水理・水文モデル構成技術の普及、を中心として研究を進める。水理水文モデルは、さまざまな時空間スケールで生じる水の流動・循環や、それに関連する熱・物質移動を再現・予測するための基本的なツールであり、流域規模で起こる現象を様々な条件下で予測して、河川流域における水工計画を立案するための基本的な情報を提供する。本研究では、当該申請者らがこれまで実現してきた水理水文モデルの結合と総合化に関する基本的な技術を基礎として、より高度で先端的な水理水文モデル構成技術を開発するとともに、モデルの利活用を支援・促進するシステムを構築することによって、水理水文モデルの開発・利用のための統合型共通基盤(以下、統合型共通基盤)を確立することを目的としている。具体的には、異なる計算機言語や計算機環境で作成された水理水文要素モデルを相互に結合して共通に動作させる技術や、複数の要素モデルが互いの情報を交換しつつ計算を反復する機能、大規模な計算を自動で分散並列的に行なう技術開発に取り組む。平成21年度は、複数の異なるシステムで開発された水文要素モデルを相互に結合する一環として、国土技術政策総合研究所が2010年3月に公開した水理水文モデル構築・解析実行ツールCommonMP上に、当該研究者らが開発してきたOHyMoS上で動作する要素モデルを移植する手法を検討し、主要な水文要素モデルをCommonMP上に移植した。また、OHyMoSで利用する構造定義ファイル(要素モデル相互の接続状況を定義するファイル)を、CommonMP上で利用する構造定義ファイルに自動的に変換するソフトウェアを開発した。一方、欧州で開発がすすめられている水文モデリングシステムOpenMIとOHyMoSとの相互接続を実現するための基本的な分析を行った。本研究では、当該申請者らによって確立された水理・水文モデルの結合と総合化に関する技術を基礎として、より高度で先端的なモデル構成技術を開発するとともに、モデルの利活用を支援・促進するシステムを構築して、水理水文モデルの開発・利用のための統合型共通基盤(以下、統合型共通基盤)を確立する。

具体的には、異なる計算機言語で作成された水理水文要素モデルを相互に結合して共通に動作させる技術や、大規模な計算を分散並列的に行なう技術、DHIやHECといった諸外国の機関が開発した水理水文ソフトウェアと連携して動作する仕組みの開発に取り組む。平成22年度は以下を実施した。1)異なるモデリングシステムの相互利用環境の開発:異なる水理水文モデリングシステムで実現された要素モデルを相互に利用するための相互利用環境を開発した。具体的には、本研究室が開発してきた水文モデリングシステムOHyMoSと国土交通省国土技術政策総合研究所が開発するCommonMPを相互に利用するための計算機ソフトウェアを開発し、ホームページ上で公開した。また、OHyMoS上で開発した基本的な要素モデルをCommonMP上に移植した。2)大規模分散並列シミュレーション技術の開発の継続:統合型共通基盤の機能として、大規模なシミュレーションを分散並列的に実行する技術を検討した。具体的には並列計算機を用いるための標準化した規格であるMPI(Message Passing Interface)を用いて、本研究代表者らが開発してきたOHyMoSを並列計算機で動作させる計算機プログラムを構築した。これにより、粒子フィルタを用いた実時間流出予測システムをOHyMoSを用いて並列計算機上で開発する準備が整った。3)水理水文モデルの開発・利用のための統合型共通基盤の普及:CommonMPを普及させるための一般書を作成した。平成22年度中に原稿作成が終了し、平成23年4月に(株)技報堂出版から発刊予定である。本研究では、当該申請者らのこれまでの研究によって確立された水理水文モデルの結合と総合化に関する基本的な技術を基礎として、より高度で先端的なモデル構成技術を開発するとともに、モデルの利活用を支援・促進するシステムを構築することによって、水理水文モデルの開発・利用のための統合型共通基盤(以下、統合型共通基盤)を確立することを目的とした。平成23年度は、以下を実施した。1.異なるモデリングシステムの相互利用環境の開発の継続異なる水理水文モデリングシステムで実現された要素モデルを相互に利用するための相互利用環境を開発した。また、貯留関数モデルのCommonMP版を新たに開発し、デモンストレーション用に利根川流域に適用した。2.大規模分散並列シミュレーション技術の開発の継続統合型共通基盤の機能として、大規模なシミュレーションを自動で分散並列的に実行する技術を開発した。具体的には並列計算機を用いるための標準化した規格であるMPI(Message Passing Interface)を用いて、本研究代表者らが開発してきたOHyMoSを並列計算機で動作させる計算機プログラムP-OHyMoSを開発した。3.ユーザーインタフェイスの開発の継続CommonMPの計算機画面においてグラフィカルな形で初期条件や境界条件、パラメータ降雨条件を各要素モデルに与える作業を支援するインタフェイスプログラムを開発した。これにより、水理水文モデルの開発と利用の利便性が大きく向上した。4.実時間流出システムへの統合利用環境の利用の継続
肝細胞癌発生過程における細胞老化の関与とその意義に関する分子病理学的研究

細胞老化は不可逆的な細胞周期の停止として定義されており、前癌病変におけるセネッセンス細胞の出現およびセネッセンスからの回避機序は腫瘍発生初期段階での重要なステップであると考えられている。分子病理学的に検討の結果、ヒト肝組織では肝硬変でセネッセンス関連マーカー発現細胞が出現し、肝ディスプラジア結節では消失していた。肝硬変は肝細胞癌の前癌病変である可能性が示唆された。セネッセンス関連分子の発現は肝硬変で認められ、肝ディスプラジア結節では消失していた。腫瘍発生過程におけるセネッセンス状態は前癌病変に出現することが報告されており、肝硬変はすでに肝細胞癌の前癌病変である可能性が示唆された。また、悪性腫瘍ではセネッセンスからのエスケープがあると推察されており、前癌病変と考えられている肝ディスプラジア結節は生物学的に悪性転化している可能性が示唆された。今後のセネッセンス誘導因子同定の研究により、肝発癌の病態解明進展が期待される。近年、肝硬変における肝ステム細胞の活性化が報告されつつある。肝硬変ではセネッセンス形質を示す肝細胞と肝ステム細胞マーカー陽性細胞は両者いずれも隔壁辺縁部に局在し、存在部位や出現頻度において密に関連していることが明らかとなった。肝ステム細胞に由来する肝癌が存在する可能性が示唆された。将来的に肝ステム細胞はヒト再生医学治療に利用されることが予想され、肝ステム細胞の生物学的特質解明は重要な研究課題である。現在までに発癌への関与について確立した見解はなく、本研究は肝ステム細胞研究に寄与すると思われる。
第二次世界大戦期日本の中国人強制連行に関する社会経済史学研究(大阪を中心に)

1.第二次世界大戦期に、約4万人の中国人が、日本各地の135の事業所に強制連行され労働を強いられた事実、そしてまた約7000人の中国人が過酷な労働と劣悪な処遇のために異郷で死亡した事実に関する調査研究は、日本近現代史のなかでもなお未開拓に近い分野である。その史実を明らかにするためには、産業別、地域別の研究が必須の条件といえる。本研究は、市内4ヶ所にあわせて1000人を超える中国人が連行された大阪をケース・スタディとして、文献調査と聞き取り調査を結合させ、全体像の解明に資することを目的としている。本研究を通じて明らかになった点は、大略以下の通りである。(1)華北労工協会に関する一次史料や体験者の聞き取りの分析を通じて、その実態が、軍の影響のもとに強制的な労働力移動を実施する労務統制機関であることが明らかになってきた点。(2)個別産業として港湾業に注目し、同業界が政策決定過程に関与した事実を明らかにした点。(3)アメリカ国立公文書館所蔵の大阪築港BC級戦犯裁判史料の分析を通じて、起訴時点においては追及されていた中国人被連行者の虐待責任が、判決直前になって免責された事実を明らかにした点。2.以上の研究によって得られた成果を論文としてまとめるとともに、平成7年8月に中国で開催された強制連行に関する国際シンポジウムで報告した。また平成8年11月には大阪で開催された国際シンポジウムの企画を担当し、司会を担当して国際学術交流の場を組織した。1.申請時点において設定していた研究目的に即して、研究成果を整理しておきたい。(1)華北労工協会の実態の解明:強制的な労働力移動を可能にした労務統制機関である同協会については、95年8月に訪中した折に、当時の石門捕虜収容所跡をたずね、体験者の証言をきくとともに、研究者との研究交流を通じて史料収集および研究方法の錬磨をはかることができた。(2)強制連行の経緯と労働現場における処遇の解明:港湾業界への中国人強制連行に関する史料収集をすすめて、その概要をまとめた。炭鉱や土木建築現場への連行と比較すると研究蓄積が浅い分野であるが、先鞭をつけることはできたと考える。労働現場における処遇については事業場報告書の分析をすすめた。(3)戦時期大阪における統制経済の解明:大阪府立図書館の長期閉館という事態もあって、この課題に関する研究は次年度にもちこした。(4)戦後における当該問題の処理の解明:アメリカ国立公文書館所蔵にかかる大阪築港BC級戦犯裁判史料の通読分析をすすめた。1948年10月の横浜法廷の記録から、起訴時点においては追及されていた中国人被連行者の虐殺責任が、判決直前になって免責された事実をつきとめることができた。2.以上の研究によって得られた成果を「戦時期大阪への中国人強制連行-調査研究の現状と課題」と題した論文にまとめた。次年度は、上記(3)の課題にも十分配慮しながら、研究を一段と深める予定である。1.第二次世界大戦期に、約4万人の中国人が、日本各地の135の事業所に強制連行され労働を強いられた事実、そしてまた約7000人の中国人が過酷な労働と劣悪な処遇のために異郷で死亡した事実に関する調査研究は、日本近代現代史のなかでもなお未開拓に近い分野である。

(2)個別産業として港湾業に注目し、同業界が政策決定過程に関与した事実を明らかにした点。(3)アメリカ国立公文書館所蔵の大阪築港BC級戦犯裁判史料の分析を通じて、起訴時点においては追及されていた中国人被連行者の虐待責任が、判決直前になって免責された事実を明らかにした点。2.以上の研究によって得られた成果を論文としてまとめるとともに、平成7年8月に中国で開催された強制連行に関する国際シンポジウムで報告した。また平成8年11月には大阪で開催された国際シンポジウムの企画を担当し、司会を担当して国際学術交流の場を組織した。
リアルタイムイメージング法を用いた放射線抵抗性浸潤細胞の解析

重粒子線治療をさらに向上させるためには、治療後の再発及び浸潤、転移をいかに抑制できるかが重要である。本課題の目的は、1炭素線照射後に生き残り、なおかつ高い浸潤能を示す細胞の特徴をリアルタイム観察像からヒントを得て解明すること、また2これら放射線抵抗性浸潤細胞は、元々浸潤能が高かったのか、もしくは照射後のストレス応答の過程で高い浸潤能を獲得したのか、明らかにすることである。さらに、1、2の結果から、放射線抵抗性浸潤細胞の浸潤を効率よく抑制するための方法を提案するのが最終目標である。昨年度までの研究により、まず、1放射線抵抗性浸潤細胞では細胞の移動方向にミトコンドリアが集積すること、また、ミトコンドリアからのATP産生がPANC-1の浸潤に重要であることを明らかにした。酸化的リン酸化の過程ではROSが産生されるが、放射線抵抗性浸潤細胞ではROSに対して抵抗性であることも明らかとなった。また、2放射線抵抗性浸潤細胞は、照射後のストレス応答の過程で高浸潤能を獲得したのではなく、細胞株全体の中で一部、高い浸潤能を示す細胞集団とし元々存在していたことが明らかとなった。今年度は、1、2の結果を踏まえ、放射線抵抗性浸潤細胞の浸潤能を効率よく抑制すべく、酸化的リン酸化の阻害剤、及びROSを消去する抗酸化反応で必須となるグルタチオン合成の阻害剤を用い研究を行った。その結果、複数の阻害剤のうち、特にグルタチオン合成の阻害剤であるL-buthionine-sulfoximine (BSO)の添加により放射線抵抗性浸潤細胞の浸潤を効率よく抑制できることを見出した。本研究課題により、放射線抵抗性浸潤細胞の特徴が明らかとなり、放射線照射後の浸潤抑制に効果的な阻害剤の候補を提案することができた。重粒子線治療(炭素線照射による治療)は、これまでの臨床研究で高い抗腫瘍効果が示されているが、治療後の生存率をさらに上昇させるためには、再発及び浸潤、転移をいかに抑制できるかが重要である。課題代表者らは、これまでに31種のヒト癌由来細胞株を用いた検討により、炭素線照射はX線照射に比べ、大多数の癌細胞株の浸潤抑制に効果的であるが、ある特定の細胞株においては浸潤能が誘導されることを見いだした。では、なぜ特定の細胞株では炭素線照射後に浸潤能が上昇するのか。照射によるストレスに打ち勝ち、生き残り、さらに高い浸潤能を示す放射線抵抗性浸潤細胞の特徴を明らかにするため、本課題では照射後に生き残った細胞の挙動をリアルタイムに可視化する系を立ち上げた。細胞内小器官を蛍光ラベルし、照射後のストレス応答と細胞運動能の変化をリアルタイムに観察することで、全体の中で特に生き残り、かつ運動能が亢進する細胞群(放射線抵抗高運動細胞)がどのような細胞で、また、どのような過程を経て生じたのか明らかにすることを目的とし実験を進めている。初年度(H27年度)はまず、細胞のミトコンドリアを蛍光染色し、照射後の挙動をリアルタイムに観察する系を立ち上げた。同時に、細胞の運動能を評価するため、96 well plateを用いたスクラッチアッセイ(創傷治癒アッセイ)をリアルタイムで観察する系を立ち上げた。その結果、照射後に生き残り高い運動能を示す細胞群では、ミトコンドリアの強固な染色像が確認されることが明らかとなった。また興味深いことに、細胞の移動方向にミトコンドリアが集積することを見いだした。これまでの研究にて、課題代表者らは、放射線照射後に高い浸潤能を示す細胞群は、一酸化窒素(NO)を産生する細胞群であり、NO-PI3K-AKT-GIRDINパスウェイを介して運動能が上昇していることを報告してきた(Fujita et al., FEBS Lett., 2014;588:3240)。NOは細胞内のミトコンドリア数を増加させ、細胞のATP産生を上昇させることが知られている(Tengan et al., Int J Mol Sci., 2012;13, 17160)。細胞が高い運動能を維持するためには、エネルギー源としてATPが必要であることから、NO産生細胞群が、高い運動能を示す理由の1つに、NOを介したミトコンドリア数の増加やATP産生の亢進が関与する可能性が考えられた。初年度は、照射後の細胞を用いて細胞内小器官を蛍光染色し、照射を受けた細胞の挙動をリアルタイムで観察し、特に照射後に生き残り運動能が上昇する細胞群の特徴を捉えることを目的としたが、実際に、ミトコンドリアの染色像と細胞運動能を同時にリアルタイムで観察し、それら細胞群の特徴を見出すことができた。よって、「研究は概ね順調に進展している」とした。放射線治療は侵襲のない局所療法であり、高齢化社会に移行しつつある日本では重要ながん治療法のひとつである。重粒子線治療では、これまでの臨床研究で高い抗腫瘍効果が示されているが、治療後の生存率をさらに上昇させるためには、再発及び浸潤、転移をいかに抑制できるかが重要である。課題代表者らは、これまでに31種のヒト癌由来細胞株を用いた検討により、炭素線照射はX線照射に比べ、大多数の癌細胞株の浸潤抑制に効果的であるが、ある特定の細胞株(PANC-1)においては浸潤能が誘導されることを見いだした。

照射によるストレスに打ち勝ち、生き残り、さらに高い浸潤能を示す放射線抵抗性浸潤細胞の特徴を明らかにするため、本課題では照射後に生き残った細胞の挙動をリアルタイムに可視化する系を立ち上げた。細胞内小器官を蛍光ラベルし、照射後のストレス応答と細胞運動能の変化をリアルタイムに観察することで、全体の中で特に生き残り、かつ運動能が亢進する細胞群(放射線抵抗高運動細胞)がどのような細胞で、また、どのような過程を経て生じたのか明らかにすることを目的とし実験を進めている。これまでの結果より、PANC-1細胞のうち照射後に生き残り運動能が上昇する細胞集団では、強固なミトコンドリアの染色像が確認され、細胞の移動方向にミトコンドリアが集積することをリアルタイム観察から見いだした。また、ミトコンドリアの重要な役割である酸化的リン酸化を阻害すると、PANC-1の浸潤できる細胞の数が顕著に減少した。これらのことから、照射後に生き残り高運動能を示す放射線抵抗高運動細胞では、ミトコンドリアの機能が重要な役割を担っていることが明らかとなった。初年度(H27年度)はまず、PANC-1細胞のミトコンドリアを蛍光染色し、照射後の挙動をリアルタイムに観察する系を立ち上げた。その結果、照射後に生き残り高い運動能を示す細胞群では、ミトコンドリアの強固な染色像が確認された。これまでに課題代表者らは、PANC-1細胞の中でも、特に放射線照射後に高い浸潤能を示す細胞集団は、一酸化窒素(NO)を産生する細胞集団であることを報告してきた(Fujita et al, 2014)。NOは細胞内のミトコンドリア数を増加させることが知られている。ミトコンドリアは酸化的リン酸化によりATPを産生する。そこで、今年度(H28年度)はPANC-1浸潤細胞におけるミトコンドリアの意義を明らかにするため、酸化的リン酸化によるATP産生を阻害するrotenoneを用いて浸潤アッセイを行なった。その結果、解糖系の阻害剤では浸潤細胞の数は抑制されなかったものの、rotenone添加群では浸潤できる細胞の数が顕著に減少した。このことから、ミトコンドリアからのATP産生はPANC-1が浸潤能を維持するのに重要であることが明らかとなった。酸化的リン酸化が活性化する細胞では、その過程でROSが多く産生されることが知られている。その後の研究から、PANC-1浸潤細胞では、その他の細胞集団と比較し、過酸化水素を除去するグルタチオン経路が活性化しており、過酸化水素暴露に対して抵抗性であることが明らかとなった。細胞のリアルタイム観察から得られた情報を元に、初年度は照射後に生き残り運動能が上昇する細胞群の特徴が明らかとなった。今年度は、その特徴から、実際に浸潤細胞群がどのような細胞集団か、新しい角度から解析し、重要因子を見いだすことができた。よって、「研究は概ね順調に進展している」とした。重粒子線癌治療をさらに発展させるためには、再発及び浸潤、転移をいかに抑制できるかが重要である。課題代表者らは、これまでに、炭素線照射はX線照射に比べ、大多数の癌細胞株の浸潤抑制に効果的であるが、PANC-1細胞においては浸潤能を誘導することを見いだした。では、なぜPANC-1細胞では炭素線照射後に浸潤能が上昇するのか。昨年度までの研究により、PANC-1細胞全体の中で、特に照射後に生き残り、高い運動能を示す細胞集団では、細胞の移動方向に強固なミトコンドリアの集積が確認されることをリアルタイム観察像から見出した。