hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
糖鎖情報を用いた糖鎖-タンパク質相互作用予測法の開発と実験的検証

糖鎖残基間の相互作用の解析を、7種類の糖鎖系列に対し分子動力学法を用いて分子シミュレーションを行い,3つの糖鎖コンホメーションを変化させる要因を示唆した。またサポートベクターマシンを用いて,2つの脂質メディエータ(プロスタグランジン、スフィンゴ1リン酸)の受容体に対して阻害活性化合物の予測を行った。さらに予測された化学構造から活性に関する部分構造を詳細に解析した。糖鎖残基間の相互作用の解析を,7種類の糖鎖系列に対し分子動力学法を用いて分子シミュレーションを行った.得られた計算機結果に対し,各系列における1-2残基間,2-3残基間および3-4残基間の二面角で求めたラマチャンドランプロットから,系列ごとで比較し,分布領域が異なる構造の比較を行った.その結果,糖鎖コンホメーションを変化させる要因として次の3つのことが考えられた.(1)α,β結合の違いにより,アノマー配置が変わることでφ角が変化した.(2)Fucの結合により,結合位置が2位であることが大きく構造変化に影響した.(3)糖鎖結合位置が,4位よりも3位で結合した方が残基間で相互作用が起きやすく,二面角のゆらぎが大きくなる.また,これらの要因は脊椎動物に存在するGlobo系列,Isoglobo系列,Lacto系列,およびGanglio系列で顕著に確認できた実験的検証については,まずは新規糖鎖を見出すという位置付けで,節足動物ブラインシュリンプに対し,構造決定を進めた.その結果,節足動物に共通なArthro系糖脂質の存在に加え,非Arthro系の糖脂質としてnAtCTS : Fucα3Manβ4GlcβCer, nAtCTeS : GlcNAcα2Fucα3Manβ4GlcβCerを同定した.ブラインシュリンプ耐久卵が原腸胚期で発生を停止した休眠卵であることを考えると,フコシル化LacdiNAcの発生および細胞接着への関与が推測された糖鎖は,発生・分化・免疫応答など生体反応において重要な機能を有している.特に,糖鎖は細胞間認識や細胞間相互作用に対し深く関与していることから,それに関与している糖鎖-タンパク質相互作用機能の解明が重要となる.本提案研究は,糖鎖-タンパク質相互作用に関し,生命情報学アプローチを中心とてして進めてきた.その結果,我々は糖鎖構造の化学的ならびに物理的特徴の抽出を行った.具体的には,糖鎖構造から分子量,結合位置,アノマー配置,疎水性,溶解度,極性の6次元の特徴抽出を行った.これら6次元からなるデータに対し,クラスター解析を行い類似性の高い糖鎖クラスターを獲得した.これらを最終的には糖鎖-タンパク質相互作用予測法の学習データセットをして用いるのだが,そのパイロット実験として,脂質メディエーターの一種であるプロスタグランジンE2と類似した活性をもつ化合物の探索をサポートベクターマシン(SVM)にて行った.この時,2つの特徴選択法であるFilter法とKullback-Leibler(KL)情報量も考慮して開発を行った.その結果,予測精度はSVMのみの場合は76.8%を示し,SVMにFilter法を適用した場合は76.9%,KL情報量を適用した場合は77.0%とわずかながら精度が向上した.一方,研究分担者糸乗担当の「糖鎖-タンパク質相互作用予測結果の検証」について,種々の糖鎖構造の解析を行った.即ち,軟体動物,節足動物あるいは菌類の細胞表面に存在する糖脂質を抽出・精製し,その化学構造について分析機器を用いて測定した.動物種に共通の構造を持つ糖脂質群と特徴的な構造が新規に見いだせた.特に脊椎動物が持つ血液型抗原となる糖鎖構造を持つ糖脂質群を軟体動物から見いだしたことにより,糖鎖とタンパク質の相互作用を検出するための生体物質を供給できることとなった.第三の生体鎖である糖鎖は,発生・分化,免疫応答など様々な生体反応において重要な機能を有し,細胞間認識や細胞間相互作用などに深く関与していることから,ポストゲノム研究として注目されている.また,新薬開発の初期段階では,様々な生理作用に関わる受容体を標的とし,標的受容体に対して活性が未知の化合物の中から活性がある可能性の高い化合物(ヒット化合物)を選択する.このとき,類似構造を持つ化合物を中心に標的受容体に対しての活性度が調査される.本研究では機械学習モデルであるサポートベクターマシン(SVM)を用いて,プロスタグンジンE2受容体2(EP2)とスフィンゴシン1リン酸受容体4(S1P4)に対して阻害活性の予測を行った。さらに予測された化学構造から活性に関係する部分構造を詳細に解析した.本研究で構築された阻害活性予測

SVMの予測精度はEP2では79.0%,S1P4では71.0%を示した.EP2の予測後の部分構造の出現率による比較では,True Positive(TP)とTrue Negative(TN)に現れる出現率と類似した部分構造がFNに現れた.現れた部分構造は窒素,酸素やCH2を中心に組み合わされた部分構造であった.S1P4においてもEP2と同様にTrue Negative(TN)とFalse Negative(FN)の部分構造の出現率が類似しており,CH2の部分構造が組み込まれた構造をとっていた.従って,FNに出現する部分構造はTNが持つ部分構造であるために阻害活性を持つ化合物がFNとなることが推測された.また,FNの化合物とTPやFNの化合物の部分構造の組み合わせを比較することによりTPとTNの化合物が持つ部分構造と異なった特徴的な構造を抽出した.現在,糖鎖構造に関しても同様の解析を行っている.提案研究の最終目標は,生物学実験では難しいと言われている糖-タンパク質相互作用を計算機により予測するシステムを開発することである.その目標に対して,糖鎖構造の特徴量抽出とパイロット実験でシステムを構築した.また,生物実験の面では,糖鎖とタンパク質の相互作用を検出するための生体物質を供給できることとなった,おおむね順調に進展していると言える.24年度が最終年度であるため、記入しない。今後とも,情報学と生物学を融合して研究を進めていく.現在,大きな問題点はないが,唯一タンパク質側の特徴量抽出が遅れていると思わることから,2012年度はタンパク質結合部位の適合性関数の作成を目指す.その作成法は既に提案はしており,その実行が必要ということであるので,問題点は現在のところ存在しない.24年度が最終年度であるため、記入しない。
固視微動を模擬するカメラ運動に基づく奥行きと画像の超解像復元

本研究では、固視微動を模擬するカメラ運動によって得られる画像をもとに、シーンを超解像で認識するための方法を構築する。微小なカメラ回転によって生じる画像上のずれは、超解像情報を有し、そのずれを利用して1枚の超解像画像に合成可能である。そのためには、各画素でのずれ、したがって対象までの奥行きを正確に知る必要がある。超解像化された画像は超解像な奥行き情報を持つことになる。そこで、元の低解像度画像を入力とし、超解像画像と超解像奥行きを反復的に解くアルゴリズムを構築する。また、固視微動には小さな運動であるドリフト/トレモアに加え、大きな回転であるマイクロサッカードがあるため、両者の相補的統合も検討する。
新規癌関連抗原KK-LC-1の発現機序及び免疫動態解析

癌/精巣抗原(Cancer/testis antigens, CTAs)はあらゆる組織癌で発現し、免疫原性を有しているタンパク質であり、癌特異的な発現パターンから癌の治療・診断・予防の効果的な標的物質である。Kita-kyushu lungcancer antigen-1 (KK-LC-1)は癌/精巣抗原様の発現パターンを呈しているが肺癌以外の組織癌における発現の報告はない。申請者らは胃癌におけるKK-LC-1の予備的検討を実施したところ、8割以上の高頻度発現を観察した。同発現頻度は本邦の胃癌患者のHelicobacter pylori (H. pylori)感染率とほぼ同値であった。このことから申請者らはH. pylori感染がKK-LC-1の誘導体であるという仮説を立てた。本申請研究では癌抗原KK-LC-1が癌/精巣抗原であることを証明し、その発現がH. pylori感染によって誘導されていることを明らかにする。最終的に、KK-LC-1に関するepigenetic alteration解析を行い、その発現機序について解明する。さらに、臨床癌におけるKK-LC-1の抗原としての有用性についても検討することを目的とした。北里大学メディカルセンターのおいて、胃癌手術検体より組織を収集し、KK-LC-1、H.Pylori感染の有無を確認し、現在まで約100例の症例の解析が終了した。KK-LC-1の発現率は、78%程度で、日本外科学会等で発表を行った。H.Pylori感染や臨床病理学的な検討を行い、胃癌におけるKK-LC-1の有用性については、現在検討中である。北里大学メディカルセンターにおいて、また2016年9月からは相模原病院において、胃癌手術倦怠より組織を収集し、KK-LC-1、H.Pylori感染の有無を確認し、現在まで約150例の症例の解析が終了した。KK-LC-1の発現頻度は81.6%で、Anticancer Researchでの論文発表を行った。日本外科学会、日本消化器外科学会にて発表も行っている。現在臨床病理学的な比較検討を行っている。KK-LC-1が胃癌で81.6%と高率に発現していることを確認し、癌精巣抗原であることを証明した。胃癌とKK-LC-1の臨床病理学的因子の比較検討を行い、論文を作成し投稿予定である。しかし、H.Pylori感染がKK-LC-1の誘導体であることの証明は未だ確認できていない。KK-LC-1は、胃癌で81.6%の発現率を呈していた(Anticancer res 2015;35:3575-3580)。KK-LC-1陽性胃癌患者では血中H.pylori抗体価が有意に高値であった(In Vivo 2017; 31; 403-407)。KK-LC-1陰性胃癌細胞株AGSに対してH. pyloriを接種したが、KK-LC-1の発現誘導は認められなかった。5-Azacytidineを用いてもKK-LC-1の発現亢進は認められなかった。KK-LC-1と胃癌の臨床病理学的因子で比較をしたところ、早期癌高頻度発現を認めており、他のCTA及び腫瘍マーカーとは異なる発現パターンであった。以上の結果から、KK-LC-1はCTAであり、早期癌から発現し、H. pylori感染が関与していることが明らかになった。しかしながら、その発現機序はH. pyloriによる低メチル化は関係ないことが明らかになった。KK-LC-1が胃癌で高率に発現し、癌精巣抗原であることを証明した(2015年3月に論文がinpressの状態)。ピロリ菌との関連に関しては、抗体だけでなく病理組織学的な見地からも検討している。胃癌に対してのKK-LC-1の有用性については、臨床病理学的な因子と比較検討中である。症例数を増やし、H.Pylori感染ある正常胃粘膜とKK-LC-1の誘導について調査していく。胃癌症例数を集積し、KK-LC-1発現がピロリ菌感染から誘導されるのかを組織学的な見地から比較していく。

KK-LC-1の発現と胃癌の臨床病理学的な因子や予後との関連性を検討していく。病院が移動になり、病院での倫理委員会申請等の調整で、症例集積が遅れてしまった。論文を作成が、年度内にできず遅れている。1年目は、症例集積とデータ解析を中心に研究を行ったため、学会発表や論文発表の回数も少なく、旅費や論文投稿の費用はかからなかった。症例をさらに集積し、論文発表を計画している。KK-LC-1とH.Pylori感染の関係につき、症例の集積を図る。更なる症例の集積が必要となるため、試薬購入や、論文投稿、学会発表等に使用していく予定である。
災害時の外部支援受け入れに影響する要因についての研究

本研究は、病院看護職が災害時に外部支援を受け入れることに影響する要因を明らかにすることを目的としている。外部支援受け入れには、受け入れを決定する部分と受け入れ後の対応する部分があった。決定には、病院組織が受けた災害による影響、病院組織が持つ性質、看護管理職が持つ看護職への信頼、外部支援者の存在、の影響があった。受け入れ後の対応は、外部支援者帯滞在中の生活と、勤務に関することがあった。外部支援者を受け入れるに当たり、病院看護管理職は、判断のための情報や看護への思いから決定をし、外部支援者が被災地で困らないように、配慮していたことがわかった。本研究は、病院看護職において、災害時に外部支援を受け入れることに影響する要因を明らかにすることを目的としている。今年度は、作成した半構成的質問紙を用いて、インタビュー調査を行った。対象は、東日本大震災で被災した、岩手県、宮城県の病院の看護管理職の者であった。今年度は、岩手県の看護管理職2名、宮城県の看護管理職2名にインタビューを行った。病院の設置主体は、県立、市立、私立であった。災害時に受け入れる主体としては、1病院と2事業所の2種があった。受け入れたのは、1DMAT、2医療班の看護師、3ボランティア看護師、であった。受け入れ方は、1病院の院長決定、2外部からの連絡により決定、3事業所の決定、4外部支援の到着、であった。外部支援受け入れに関わること/決定に関わる要因として、1受け入れる支援者が休める場所があること、2スタッフの被災状況、3スタッフの休息の必要性、4患者、スタッフ、病院許容量のバランス、5受け入れた支援者を配置する先のスタッフに力量がある、6受け入れる支援者の対応をする人が確保できた、7同じ看護職というプロに対する信頼、8同じ組織の別病院のスタッフであったこと、などがあった。受け入れるために決定することは、1休む場所、2勤務体制、3勤務場所などがあった。受け入れでもたらされるものには、1休息、2心の支え、3できるケアが増えた、があった。本研究は、病院看護職が、災害時に外部支援受け入れに影響する要因を明らかにすることを目的としている。昨年度に引き続き、半構成的質問紙を用いて、インタビュー調査を行った。対象は、東日本大震災で被災した病院看護管理者であった。調査対象であった宮城県の病院看護管理者のうち、病院院長の許可が得られなかった者、看護部長の許可は得られたが、看護管理者からの返答がなかった者があり、結局、岩手県と宮城県の看護管理者各1名、合計2名にインタビューを行った。災害時に受け入れた外部支援者は、1救護班の看護師、2ボランティア看護師、3系列病院の看護師であった。受け入れの決定は、1看護管理者自身の要請、2外部からの連絡により決定、3理事長の決定、であった。外部支援受け入れに関わることとして、1外部支援者が休める場所があること、2外部支援者の対応をする人がいたこと、があった。外部支援受け入れ決定に影響することは、1スタッフの被災状況、2休息の必要性、3需要(患者)と供給(医療提供)のバランス、などがあった。受け入れるために決定することは、1休息場所、2勤務場所、3勤務体制などがあった。受け入れでもたらされるものには、1看護職の休息、2心の支え、3被災地の看護師には遠慮していて話せなかった患者が外部支援者に被災について話すことができた、4ケアの勉強になった、があった。これまでの調査結果より、外部支援受け入れに影響する要因として、診療継続でき、支援者の休息場所を提供できる病院があること、外部支援者受け入れを決定する院内状況に関する情報があること、外部支援者を受け入れた後に対応できるソフト(管理調整できる人、オリエンテーション資料等)があること、がわかった。今後は、外部支援者を受け入れなかった要因や受け入れ後の対応の詳細等から、外部支援受け入れの構造を明らかにするため、更なる研究を実施したいと考えている。本研究は、病院看護職において、災害時に外部支援を受け入れることに影響する要因を明らかにし、"支援を受ける"力とは何かを明らかにすることが目的である。平成23年度は、外部支援受け入れに関する内容の分析と測定指標の抽出を文献検討により行った。まず災害時に「受け入れる」ということに影響する因子について、文献検討を行った。"災害"と"受け入れ"をキーワードにCiNiiで文献検索をし、33件の文献を検討した。その結果、9個の要素、(1)受け入れる主体、(2)受け入れるもの、(3)受け入れ方、(4)受け入れるまでに必要なこと、(5)受け入れるに関わること、(6)受け入れ決定に関わること、(7)受け入れるために決定すること、(8)受け入れるに関わる場所、(9)受け入れでもたらされるもの、があることがわかった。

さらに、東日本大震災で外部の人的支援を受け入れた病院等の記録から、上記以外の新たな要素について検討をし、(10)受け入れた際に行ったこと、(12)受け入れ中に支援者に行ったこと、が要素として加わると考えられる。国連の災害の定義で「被害を受けた社会がもつ独自の資源だけでの対応能力を超えた、広範囲にわたる人的、物的、環境的損失をもたらす社会的機能の重篤な崩壊」とあるように、被災地外からの支援がなければ、災害への対応が難しいことは明らかである。しかしこれまで、支援に入る側の研修や派遣システム等についての研究は行われてきたが、支援を受け入れる側についての研究は行われてきていない。今年度は、昨年度の文献検討結果により、災害時に受け入れることに関わる要素が明らかとなったため、この要素を元に質問紙を作成し、東日本大震災で被災した病院看護職にインタビューを行い、詳細を明らかにしていく。このことは、外部支受け入れ想定した「備え」を行えること、外部支援の入り方への検証、看護職が養うべき「支援を受け入れる力」の概念が明らかになることに意義がある。予定通りインタビュー調査を実施し、その内容を分析できている。インタビュー内容は、1年目に概念分析で見出した9つの要素を基に、分析、分類しており、概ねすべての内容を分類できている。さらに、受け入れに影響する要因として考えられる因子をいくつか見出すことができている。現在、計画としていた文献検討と質問紙調査のための質問紙の素案ができている、文献検討で行った文献内容と執筆者から、研究協力者のリストアップができている。このことから計画通りに進展していると考える。5月ー6月にかけて、インタビュー先をリストアップし、インタビューの依頼を行う。7月ー9月にかけて、インタビューを行い、10月-12月に分析を行う。東北への渡航時間を短縮するために、1回の渡航で、いくつかの施設を回れるように、日程調整を行う。分析するために、インタビュー内容は録音し、テープ起こしは、業者に依頼することで時間短縮を行う。質問紙調査のための質問紙の精練を行い、調査を行うための倫理委員会への申請する。それと同時に、研究協力者へのアクセスについて、すでに協力者を得ていることから、アクセス方法について検討する。倫理委員会の承認があったと同時に、研究協力依頼を行い、調査を開始する。調査対象者は、大部分が東北エリア在住となることが考えられるため、1回の渡航でなるべく多くのインタビューが実施できるように、調査日の調整を行う。3月23ー24日の旅費のため余裕を持って予算を残しておいたため、1995円の予算残が出たが、23年度に早急に必要な文具等がなかったため、繰越とした。インタビュー実施のための東北等への渡航費用、最新の知見を得るために、日本災害看護学会への出席(8月、札幌)である。インタビュー内容のテープ起こしの費用、資料整理のためのアルバイトの雇用、最新の知見を得るための本や雑誌、文献の購入、事務用品の購入等を計上している。物品費:150000円内訳:書籍、文具、調査協力者への謝礼品など旅費: 600000円内訳:日本災害看護学会(名古屋)、世界災害看護学会(ウェールズ)被災地:新潟県、宮城県など人件費・謝金:300000円アルバイト代等その他:2500000円学会参加費、翻訳代、テープ起こし代等
重度認知症に対する音楽体操の効果：神経心理学と脳画像解析による検討

申請者はこれまで、三重県御浜町・紀宝町、ヤマハ音楽研究所との産官学共同研究で、健常高齢者と軽度から中等度の認知症患者に対する音楽体操の効果をそれぞれ検討してきた。本研究の目的は、音楽体操を活用した一連の非薬物介入研究の最終段階として、重度の認知症患者に対する音楽体操の効果を、神経心理検査とVBMによる大脳灰白質容積の変化により検証することである。重度の認知症に対しては、薬物の効果も限定的であり、非薬物療法の方法論も確立していない。本研究により、健常者ならびに軽度から重度までのフルステージの認知症患者に、地域の人と設備、経済的資源を有効活用した切れ目のない非薬物療法が可能となる。
階層格差と意識に対する政策・制度の影響に関する比較研究

本研究のねらいは次に述べる3点に整理される。まずは新たな階層理論の探索、縦断的データの併用による階層構造変動の精査、それから政策的な階層研究の展開である。現代日本社会を分析する上で、マイクロクラス階級図式により不平等把握の可能性と限界が示唆されたほか、出身階層による機会不平等が安定的に維持されていること、政策類型による影響は部分的で産業化過程のほうがより社会の階層間不平等への影響は大きいことが発見された。研究課題の1年目にあたる平成25年度には、研究の構想および分析案を打ち合わせするための会合と、研究協力者たちのトレーニングを中心として活動した。トレーニングの成果は、計量的分析手法に関する書籍となり、現在刊行が待たれている。また、既存データの二次分析による実証研究も着実に進められた。その成果は、2013年8月の第60回東北社会学会(仙台)にておこなわれた口頭報告や、2014年2月のThe 12th Asia Pacific Sociological Association Conference(タイ・チェンマイ)での口頭報告にあらわれたといえる。具体的には、世代間社会移動と高学歴化との関係について、戦後日本の経験から実証的考察をおこなった。数次にわたるSSM(社会階層と社会移動)調査データの分析結果から、日本の教育拡大と移動機会格差の安定性の背景構造について議論された。需要主導により日本の高等教育が私立セクターを中心に発展したことで、大きな教育拡大が急速に達成されたことは確かである。だがそれは、「教育拡大したにも関わらず、世代間移動機会が平等化しない」という、欧州諸国の経験とは異なる事態を引き起こす遠因ともなった可能性が示された。さらには、日本の高等教育からの中途退学について、予備的な知見が提示された。これまで、日本における高等教育からの中退は、社会階層的要因とは無関連とされていた。しかしながら、公開されている全国調査データの分析により、母親側の階層要因の影響が示唆される結果が得られた。研究課題の2年目にあたる平成26年度には、既存データ収集とその加工、中間的成果をもとにした研究報告を中心に活動していった。また、前年度の「研究実績の概要」で予告したように、本研究課題にかかわる若手研究協力者たちの助力もあって、計量分析手法にかかわる書籍を刊行できた。さらには、階層構造および階層意識にかかわるサブテーマごとに、学会発表と論文執筆を幅広く展開した。まず出身階層構造のライフチャンスへの影響について、特に中途退学にかんして注目し、単なる位階的地位ではなく、旧中間階層に属する農業層と自営層とで中退に与える効果が正反対になることを見出した(前者が中退少なく、後者は多い)。階層意識の一つとされる将来の地位志向性にかんしては、父だけでなく、母親の職業階層による影響が析出された。親子ペアデータの特性を活かして、より精確な知見が得られた。政策効果については、家族・福祉政策へと着目して国際比較分析をおこなった。その結果、東アジア諸国まで射程を拡張しても、家族政策の充実した国ほど、所得のジェンダー階層格差が縮小する傾向にあることが明らかにされた。社会的資源の配分をめぐる階層格差とそれへの意識に対して、ミクロ的なプロセスとマクロ的な制度のインパクトとがいかにして絡み合い影響するか、実証的研究を進めてきた。経済的資源保有の絶対的格差と相対的格差について、日本ではジェンダー格差が大きいが、その一部は家族政策の消極性によると、国際比較分析により裏付けられた。親子間での地位の移り変わりである世代間移動に着目すると、政策・制度による違いよりも、産業化の離陸時期とそれに伴う国際分業体制における位置が、移動パターンを特徴付ける様相がみてとれた。これらは、マクロ的変数を集約した(国・地域を単位とした)国際比較マクロデータファイルと、SSMやISSPといった比較を念頭におき調査設計された大規模ミクロデータファイルとを統合し、それへとマルチレベルモデリングのような階層的データを扱うのに適した先端手法の適用によって産まれえた研究成果といえる。階層意識の一種というべき「将来の地位志向性」にかんしては、父親ではなく、母親の就業ならびに職業階層の効果が析出された。さらに、教育意識の行動レベルのあらわれとしての「子どもへの教育的関わり」についても、同様に母親就業状態の効果がみられた。これらはいずれも、母親が無職(専業主婦)のときに最も大きな正の値をとるものであるから、あえて専業主婦を選択すること自体の階層論的な意味へと問い直す傍証となりうる。階層構造全体から局所へと視点をシフトすると、高度専門職のなかでのキャリア移動のジェンダー格差や、旧中間的階層出身にみられる高等教育中退の多さなど、解消へと向かっていない機会格差問題の所在が浮かび上がった。今後は、上昇移動の閉鎖化に加えて、下降移動の過程とその意味へと迫る必要性がある。研究協力者たちと、当研究課題にかかわる多様なサブテーマを設定し、業績を出すことができたことが、この評価の主因である。階層格差、階層意識そして政策効果という、本研究課題において中核となる要素について、各々分担しあいながら中間的に研究成果を発表することができた。

また、その過程で培った知識・技術を、書籍を編むという形で結実することもできた。そのようにして、研究代表者のみでは成し得なかったテーマへと着手するに至ったということで、研究に拡がりがもたらされたといえる。計量社会学いくつか研究の方向性を示唆する知見は得られつつあるものの、まだ決定的な成果産出には至っていない。そこで、今後は、よりいっそう強力に国際比較分析を展開すること、およびその成果を国際的研究業績として発信することに重点を置く。さらには、国際比較の鍵として、政策・制度へと着目し、それらを整理したマクロデータファイルと各国のデータアーカイブより得られたミクロデータ(個票レベルのサーベイ調査データ)とを結合したマルチレベルデータファイルを作成し、それを研究チーム内で共有しつつ、分析と議論を進める。当然のことだが、各アーカイブの利用規程を遵守し、分析に少しでも携わる者については、必ず利用申請をするようにさせる。初年度ということで、研究成果はそれほど多くなかったが、基盤となる研究協力者の育成と、連携研究者との調整はできた。信頼に足る公開データをいくつか発見し、アクセスすることも進められた。国内の学会報告1回と、国際学会での報告が1回と、制約がある中でも着実に成果を積み重ねていった。これらにより、ほぼ計画通りに進行しつつあるとの自己評価に至った。今後は、二次分析による国際比較研究を押し進めることを中心に据える。初年度に発見された日本での経験的知見は、果たして、一般性を持ちうるのかどうか、大規模な国際比較統合データセットによりさらなる検証をする必要がある。さらには、これまでにあまり着手できていない階層意識およぼその近縁の側面に関しても、客観的な階層移動研究とリンクさせるべく、研究を展開する。それらの比較分析をする際の枠組みとして、福祉国家レジーム論や高等教育制度などといった、制度および政策レベルの特徴を整理して用いることを予定している。今年度の研究を効率的に推進したため発生したものである。平成26年度請求額とあわせ、平成26年度の研究遂行に使用する予定である。
ハイブリッド触媒系による立体分岐型不斉合成

ブレンステッド塩基触媒と光レドックス触媒のハイブリッドシステムを用いたシリルエノールエーテルのアリル位C-Hアルキル化反応を開発した。本反応では、光レドックス触媒と組み合わせるブレンステッド塩基触媒の選択が極めて重要であり、酸化されやすいアルキルアミンや不均一となる無機塩基を加えても目的の反応は進行しないことを確認している。また、反応開発の過程で、光レドックス触媒によるシリルエノールエーテルの一電子酸化によって生成するラジカルイオンの性質を明らかにした。ここで得られたラジカルイオンの強酸性に関する知見を活用することで、ユニークな新規反応の開発にも成功している。また、光レドックス触媒とのハイブリッドシステムにより水素原子移動反応の優れた触媒として機能する双性イオン型トリアゾリウムアミデートを創製した。酸化還元電位の測定や消光実験、理論計算による結合解離エンタルピーの算出によって新規触媒の性質を理解し、水素原子移動反応に有効なアミジルラジカル前駆体としての触媒機能を引き出すことに成功した。実際に、エーテル等の含ヘテロ原子炭化水素化合物の効率的C-Hアルキル化反応の実現へと結実させた。ハイブリッド触媒システムによって初めて実現可能な立体選択的分子変換反応として、L体のアミノ酸誘導体をD体の誘導体に変換する触媒的立体反転法を開発した。本反応では、適切な構造を有するアルデヒド、ルイス酸、パラジウム錯体、キラルブレンステッド酸の4つの触媒の利用が鍵となる。今後、キラルブレンステッド酸の構造最適化により、生成するD-アミノ酸誘導体のエナンチオマー過剰率の更なる向上や適用範囲の拡大が期待される。上述のシリルエノールエーテルのアリル位C-Hアルキル化反応や、アミノ酸誘導体の触媒的立体反転法など、ハイブリッド触媒システムによって初めて実現可能な反応開発が着実に進んでいる。また、トリアゾリウムアミデートをはじめ、新規ハイブリッド触媒システムの開拓に資する触媒創製も進展してきている。トリアゾリウムアミデートは、分子認識部位やキラルな部分骨格を付与するといった更なる構造修飾が可能である。また、イオン性のラジカル活性種を生成させるため、キラルな対イオンの利用によって不斉が誘起できる可能性がある。今後、本触媒の特徴を踏まえた適切な構造設計やハイブリッド触媒システムの構築を行うことで、ラジカル触媒反応の精密制御の実現につなげたい。また、ハイブリッド触媒システムによる立体分岐型不斉合成の端緒となり得る反応として、一つの炭素求核剤とニ種類の求電子剤が、ワンポットで、ある決まった順序で連続的に結合形成を起こす交差求電子剤型三成分反応を発見した。代表者らがこれまでに開発した光学活性1,2,3-トリアゾリウム塩を触媒とすることで、すでに高いレベルの立体制御を達成しているが、キラル有機分子触媒ーキラル遷移金属錯体ハイブリッド触媒システムの採用により、本不斉触媒反応を立体分岐型不斉合成に展開できる。引き続きハイブリッドキラル触媒系の創出に資する触媒分子設計を継続する。また、立体分岐型不斉合成の実現を見据えつつ、より広い視点からハイブリッド触媒によって初めて実現可能な反応開発を推し進める。4つの触媒が協働するハイブリッド触媒システムによるアミノ酸誘導体の触媒的立体反転法の完成を目指すが、立体選択性向上のためには適切なキラルブレンステッド酸の発見が鍵となる。この触媒探索を効率的に遂行するため、、代表者らのグループでの触媒開発に限らず、本新学術領域内の研究者と共同研究を実施する。また、トリアゾリウムアミデートの構造修飾と応用について、領域内の共同研究を本格的に始動させる。キラルな分子骨格を備えた触媒分子を合成・提供し、不斉水素原子移動反応の開発を共同で行う。さらに、交差求電子剤型三成分反応については、実験と理論の両面から反応機構を解析することで立体分岐型不斉合成の実現に必要な知見を集積する。理論計算については、領域内あるいは代表者の所属機関の研究者と協力して進める。ハイブリッド触媒システムによる反応開発や新規触媒の創製が順調に進展してきているが、残り研究期間中に立体分岐型不斉合成を実現するためには、研究をさらに加速させる必要がある。そのため、代表者および連携研究者が指揮するそれぞれのチームに、本研究専任の大学院生を増員する。高度な反応制御を実現するハイブリッド触媒システムの開発を志向し、今年度の研究では、エナンチオ選択性に加えてジアステレオ選択性や位置選択性、化学選択性の制御が必要な新反応の開発を通して、触媒分子の構造と選択性との相関に関する知見を集積した。例えば、オキシインドールとラセミ体の第2級アルキルハライドを基質とする不斉アルキル化反応を開発し、キラル有機分子触媒の構造修飾により、エノラートのプロキラル面の識別とアルキルハライドの速度論的光学分割を同時に制御することに成功した。また、アズラクトンのエンイニルアシルピラゾールへの共役付加では、1,4-付加体と1,6-付加体が生成し得るが、適切に構造設計した2種類の分子触媒を使い分けることで反応位置を完全に切り替えることに成功した。脱プロトン化によって生じるエノラートからアシル基の転位といった複数の反応経路を通り得るアセトキシケトスルフィドを求核剤とする反応では、立体化学を含めた反応の完全制御に成功するとともに、触媒の分子構造が反応経路を決定づける要因を理論計算によって明らかにした。さらに、新しいアニオン性有機分子触媒として、6配位キラルホスフェートイオンを合理的に設計し、優れた不斉触媒機能を創出することに成功した。このキラルアニオン触媒は、カチオン性中間体の制御という観点で、研究代表者らがこれまでに開発してきたキラルカチオン触媒と相補的な機能をもつため、今後開発するハイブリッド触媒システムの一翼を担い得る。

ハイブリッド触媒システムの開拓を見据えた反応や新規触媒系の開発が着実に進んでいる。実験と理論の両面から反応機構の解析を行っており、触媒分子の構造と反応制御に必要な機能の相関に関する知見が集積されてきている。ここで得られた不斉触媒反応の遷移構造に関する理解は、本研究計画が目標のひとつとして掲げる「ハイブリッド触媒システムによる立体分岐型不斉合成」を達成する上で非常に重要となる。有機分子触媒ーキラル遷移金属錯体ハイブリッド触媒系による動的速度論的光学分割など、複数種の触媒の合理的な組み合わせによって初めて実現可能な不斉触媒反応の開発も進んでいる。一方、当初計画していた銅錯体を主な触媒とするカルボニル化合物の不斉アルキル化反応に関しては、立体制御に最適な分子構造を見いだせていない状況にある。代表者らが独自に開発したアンモニウムイオン複合型配位子とキラルブレンステッド酸のハイブリッドシステムが比較的有効であるため、今後、キラル酸を中心にさらなる触媒探索を実施する。また、高い活性や新しい触媒作用の創出にもとづく反応制御を目指す研究の過程で、複数種の触媒分子間の反応を起点として、高い触媒活性を有する化学種を発生させるシステムをいくつか見出した。これらの発見は、今後、本研究計画に新しい方向性を与えるだけでなく、領域研究全体の推進に貢献すると期待できる。ブレンステッド塩基触媒と光レドックス触媒のハイブリッドシステムを用いたシリルエノールエーテルのアリル位C-Hアルキル化反応を開発した。本反応では、光レドックス触媒と組み合わせるブレンステッド塩基触媒の選択が極めて重要であり、酸化されやすいアルキルアミンや不均一となる無機塩基を加えても目的の反応は進行しないことを確認している。また、反応開発の過程で、光レドックス触媒によるシリルエノールエーテルの一電子酸化によって生成するラジカルイオンの性質を明らかにした。ここで得られたラジカルイオンの強酸性に関する知見を活用することで、ユニークな新規反応の開発にも成功している。また、光レドックス触媒とのハイブリッドシステムにより水素原子移動反応の優れた触媒として機能する双性イオン型トリアゾリウムアミデートを創製した。酸化還元電位の測定や消光実験、理論計算による結合解離エンタルピーの算出によって新規触媒の性質を理解し、水素原子移動反応に有効なアミジルラジカル前駆体としての触媒機能を引き出すことに成功した。実際に、エーテル等の含ヘテロ原子炭化水素化合物の効率的C-Hアルキル化反応の実現へと結実させた。ハイブリッド触媒システムによって初めて実現可能な立体選択的分子変換反応として、L体のアミノ酸誘導体をD体の誘導体に変換する触媒的立体反転法を開発した。本反応では、適切な構造を有するアルデヒド、ルイス酸、パラジウム錯体、キラルブレンステッド酸の4つの触媒の利用が鍵となる。今後、キラルブレンステッド酸の構造最適化により、生成するD-アミノ酸誘導体のエナンチオマー過剰率の更なる向上や適用範囲の拡大が期待される。
自然風中での高層建物縮尺模型まわりの流形相似性に関する研究

合理的な建築物の耐風設計法を確立することを目的に,自然風中での実測や縮尺模型を用いた実験,さらに風洞実験および数値計算による乱流場の実験を行った。自然風のように風向・風速が時間・空間的な変化をもつ非定常な乱流場においては,物体に加わる風圧力は定常な乱流場で得られた,平均的な値とは異なる特性を示す場合がある。本研究グループでは,このような非定常風速場と風圧変動との関係を距離座標,流程の曲率,流形形成長さという概念を使って説明が可能であることを示してきた。本研究では、自然風中での実建物における観測,自然風中での高層建物縮尺模型を用いた実験,風洞における模型実験,さらに数値実験により非定常風速場と風圧変動との関係を調べ,高層建物周りの流形形成に及ぼすレイノルズ数の影響を明らかにした。また,自然風中において風圧変動成分を正確に測定するために,大気の静圧変動の測定方法および補正方法についても検討を加えた。最後に,これらの結果をもとに,風向・風速の変化を伴った非定常な風速変動によって,物体に発生する風圧に関する新しい考え方を提案した。1.角柱周辺に現有4台の超音波風速計、多面体型静圧検出器を配置し、角柱周辺の流れ場の性状を測定した。静圧の計測には現有の絶対圧計の他に1台の水晶発振式絶対圧計(申請設備)を使用した。2.角柱壁面に開けた200点以上の測定孔に加わる風圧力の同時多点計測を行い、圧力の時間、空間的変動をとらえた。高機能型AD変換システムを用いて、システムのモニターと遠隔操作を計画したが、本年度中にシステムの完成は至らなかった。来年度、このAD変換システムの完成をめざすことにする。尚、データの計測は現有のAD変換システムを使用しているので問題はない。3.200点以上の圧力センサーの感度を精密に均一にするために、沈鐘式の圧力較正器(申請設備)を使って絶対較正を行った。4.1で得られた風向風速データより流程の曲率を計算した。さらに2および3で得られた風向風速データと風圧力データから、流形形成長さを算出した。この長さを大中小3つの角柱模型について比較検討した。5.4での解析を各風圧測定孔別及び各風向別に行い、高層建物縮尺模型まわりの流形の相似性を調べた。平成12年度の研究実績は以下の通りである。平成12年度においては,潮岬風力実験所内の観測フィールドに設置された模型を用いて,自然風中における計測データの遠隔自動観測を行うために,無線電話回線であるPHSデータ通信システムを経由して,宇治にある京都大学防災研究所内の研究室に設置されたデータ収集用のコンピュータとの回線を確立した。これにより,研究室に置かれたコンピューターからの遠隔操作によるデータ収録が可能となった。その後,この高機能型データ収録システムを利用して,季節風や低気圧性の強風が発生した際に,種々の自然風中での模型内および付近の地面に掘られたマンホール内の静圧を絶対圧計で計測し、その時間変動の性状を解析した。観測された静圧の変動は,長時間スケールの変動成分と短時間の変動成分に分け,広範囲の大気の圧力場の変動に起因する成分と,模型付近の風速変動場に起因する静圧の変動成分に分離した。これにより,長周期の変動成分を除いた風速変動による圧の寄与分を評価した。また,観測フィールドには大・中・小3つの大きさの異なる角柱模型が設置され,壁面に作用する風圧力の性状と,それぞれの模型頂部に設置された超音波風速計による基準位置における風速変動の同時測定を行った。この測定結果を用いて,スケールの違い,すなわちレイノルズ数の違いによる風速・風圧場の変化を比較した。とくに,角柱模型大(高さ8m)においては,作用する風圧力を180点の圧力センサーを用いて同時計測し、自然風中に置かれた角柱側面に発生する局部負圧の性状を詳細に調べた。

自然風のように風向・風速が時間・空間的な変化をもつ非定常な乱流場においては,物体に加わる風圧力は定常な乱流場で得られた,平均的な値とは異なる特性を示す場合がある。本研究グループでは,このような非定常風速場と風圧変動との関係を距離座標,流程の曲率,流形形成長さという概念を使って説明が可能であることを示してきた。本研究では,自然風中での実建物における観測,自然風中での高層建物縮尺模型を用いた実験,風洞における模型実験,さらに数値実験により非定常風速場と風圧変動との関係を調べ,高層建物周りの流形形成に及ぼすレイノルズ数の影響を明らかにした。また,自然風中において風圧変動成分を正確に測定するために,大気の静圧変動の測定方法および補正方法についても検討を加えた。最後に,これらの結果をもとに,風向・風速の変化を伴った非定常な風速変動によって,物体に発生する風圧に関する新しい考え方を提案した。
視覚情報と言語情報の総合的な処理に関する研究

本研究は視覚情報と言語情報とを総合的に取り扱う手法の検討を目的としている。我々は、これまでに視覚と言語の接続に関する検討を重ね、視覚情報と言語情報の媒介となる意味表現手法を提案し、また、視覚情報から言語情報を生成するシステム、視覚情報に対する言語情報の付き合わせシステム、及び、視覚情報を利用した言語学習システム等を試作してきた。この範囲内では、視覚と言語をある程度総合的に取り扱うことができたと考えているが、より複雑な視覚現象、言語現象を取り扱う為には、視覚処理、言語処理の双方において、世界に関する一般的知識を利用する必要が生じてきた。そこで、特に言語処理に重点をおいて、世界に関する知識の利用について検討を行った。具体的には、自然語(日本語)で書かれた簡単な文章を、様々な知識を利用しながら理解し、それに関する質問に応答する能力をもつシステムの試作を通し、言語処理で必要な知識のタイプ及びそれらの知識の表現、検索方法、言語理解における知識の利用方法を検討した。我々が試作した文章理解システムは以下の様な特徴をもつ。1.文章理解の為に必要な知識には、文法的知識の他に単語の意味に関与する知識、文の背景となる世界に関する一般的又は経験的知識があるが、これらは明確には区別し得ないが、我々が提案した知識表現方法(これは、視覚と言語の媒介表現を基本とするものである。)を用い、これらを区別なく取り扱うことが可能である。2.文の理解を、単語間の意味的係り受けに従って単語の意味を接続するというプロセスを基本として行っている。これは、視覚情報に対する言語情報の付き合わせ処理と共通の基本プロセスである。3.知識の利用法として、いわばスクリプト的なtop-downのプロセスと、より詳細な知識からdefault的な世界のモデルを作り上げるbottom-up的なプロセスとを融合した形をとっている。
通信制高校・大学の社会的機能の変化の研究－受講者の変化に着目して－

本研究の主な目的は、通信制高校・大学がどのような社会的機能を担ってきたかの変化を、受講者層の変化から追うことであり、それを通じて従来、通信制高校が担ってきた機能を通信制大学が担うようになってきたのではないかという仮説を検証することにある。本年度は、(1)昨年度までに収集したデータの分析とその成果の公表、(2)通信制高校・大学がどのように研究されてきたかの検討とそれを通じた高校・大学の変化の理解とその成果の公表、(3)通信制高校・大学にて一定期間以上、教職員として勤務された方へのインタビュー調査を行った。以下、その概要を示す。(1)データ分析と成果公表:学校基本調査および高校・大学通信教育の関連団体の実施した生徒・学生層の変化の調査を活用し、特に大学通信教育に関して、どのような層が通信制大学で学んできたか(「誰が大学通信教育に学ぶのかー入学者に見る高等教育と社会ー」)と大学通信教育の入学者の地域選好(「大学通信教育の進学行動における地域選好に関する一考察」)を論文として公表した。(2)通信制高校・大学の研究動向の分析:通信制の高校を大学を「学校通信教育」という包括的視点で捉え、扱われたテーマ変化の観点からその研究動向を分析し、学会で発表、論文(学校通信教育の研究動向に関する研究ー教育的主題の変化に基づく高校・大学の包括的理解ー)にまとめ、2019年度に公表する。(3)通信制高校・大学の教員インタビュー:通信制高校・大学の教員計15名に対して「受講生の変化」「学校現場の変化」「それらの変化の要因と考えうる制度変化や社会状況の影響」などの観点でインタビュー調査を行った。結果は2018年度と2019年度にかけて分析を行っていく。当初、2017年度中に通信制大学の文献調査と関係者への質的調査を実施、2018年度に通信制高校の文献調査と関係者への質的調査を実施することを計画していた中で、2017年度は、通信制高校・大学の文献調査を中心に行うこととした。それを踏まえて、本年度は、研究分担者が2名加わり、文献調査から得られた結果を公表(学会にて発表,論文として発表)するとともに、資料収集により得られたデータを分析、結果を公表(2つの論文にて発表)できた。また、1年目から行う予定であった質的調査は2018年度に実施し、分析に着手している。今後、追加調査が必要かの判断は求められるが、本年度現在で、ほぼ予定された計画での進捗となっている。2019年度は、2018年度に調査を行い、現在分析を進めているインタビュー調査に関して、さらに分析を行い、学校の現場に長くかかわった者の視点だからこそ見える変化の状況を明らかにしていく。そして、これに関連して、2018年度までに得られた文献調査の成果、統計データ等からわかった内容と組み合わせることで、本研究の全体目標である学校段階の通信制教育の社会的機能がどのようなものか、それは高校と大学でどのように共通点・相違点があり、受講者層や時代によってどう変化したかを検討し、成果をまとめていく。本年度は、(1)通信制高校・大学の実態に関しての資料収集、(2)通信制高校・大学の生徒・学生層の変化のデータ分析、(3)通信制大学側が学生にどのような能力を求めているかの現状の分析を行った。収集、利用した資料等は以下のとおりである。(1)通信制高校・大学の実態に関しての資料収集:1全国高等学校通信制教育研究会の年史等資料,2私立大学通信教育協会各種調査データ集,3日本通信教育学会の過去の論集データ,4その他、通信制高校・大学の関連文献(2)通信制高校・大学の学生層の変化のデータ分析:1高校については主に学校基本調査を活用して検討をした。2大学については主に私立大学通信教育協会の入学者調査、学生生活実態調査を活用して検討をした。(3)通信制大学が学生にどのような能力を求めているかの現状の分析:通信制を持つ各大学の大学ホームページ、日本全国の大学全体の情報サイトである大学ポートレートに掲載された大学の3つのポリシー(アドミッション・ポリシー、カリキュラム・ポリシー、ディプロマ・ポリシー)を収集した。上記のうち、ディプロマ・ポリシーについて分析を行った。成果については、(3)を中心として2018年6月の日本高等教育学会にて発表を行う予定である。なお、当初の計画としては、2017年度に通信制大学を中心に、2018年度に通信制高校を中心に検討と実態調査を行う予定であったが、大学または高校の一方のみの理解では全体像の把握が難しいことが初期の段階で発見されたため、2017年度を通信制高校と大学の資料収集と分析へと変更した。当初、2017年度中に通信制大学の文献調査と関係者への質的調査を実施、2018年度に通信制高校の文献調査と関係者への質的調査を実施することを計画していた。しかし、2017年度に通信制高校・大学の文献調査を先に行い、質的調査をその後の2018年度以降にまとめて行うほうが、全体を見通した研究を実施することができることが、2017年度前半に判明した。これにより、研究計画の実施順序を変更した。

また、通信制大学の実態解明に当たり、ディプロマ・ポリシーの検討を追加事項として加えた。これらにより、質的調査の実施が次年度以降となった。その部分について遅れが生じている。本研究の主な目的は、通信制高校・大学がどのような社会的機能を担ってきたかの変化を、受講者層の変化から追うことであり、それを通じて従来、通信制高校が担ってきた機能を通信制大学が担うようになってきたのではないかという仮説を検証することにある。本年度は、(1)昨年度までに収集したデータの分析とその成果の公表、(2)通信制高校・大学がどのように研究されてきたかの検討とそれを通じた高校・大学の変化の理解とその成果の公表、(3)通信制高校・大学にて一定期間以上、教職員として勤務された方へのインタビュー調査を行った。以下、その概要を示す。(1)データ分析と成果公表:学校基本調査および高校・大学通信教育の関連団体の実施した生徒・学生層の変化の調査を活用し、特に大学通信教育に関して、どのような層が通信制大学で学んできたか(「誰が大学通信教育に学ぶのかー入学者に見る高等教育と社会ー」)と大学通信教育の入学者の地域選好(「大学通信教育の進学行動における地域選好に関する一考察」)を論文として公表した。(2)通信制高校・大学の研究動向の分析:通信制の高校を大学を「学校通信教育」という包括的視点で捉え、扱われたテーマ変化の観点からその研究動向を分析し、学会で発表、論文(学校通信教育の研究動向に関する研究ー教育的主題の変化に基づく高校・大学の包括的理解ー)にまとめ、2019年度に公表する。(3)通信制高校・大学の教員インタビュー:通信制高校・大学の教員計15名に対して「受講生の変化」「学校現場の変化」「それらの変化の要因と考えうる制度変化や社会状況の影響」などの観点でインタビュー調査を行った。結果は2018年度と2019年度にかけて分析を行っていく。当初、2017年度中に通信制大学の文献調査と関係者への質的調査を実施、2018年度に通信制高校の文献調査と関係者への質的調査を実施することを計画していた中で、2017年度は、通信制高校・大学の文献調査を中心に行うこととした。それを踏まえて、本年度は、研究分担者が2名加わり、文献調査から得られた結果を公表(学会にて発表,論文として発表)するとともに、資料収集により得られたデータを分析、結果を公表(2つの論文にて発表)できた。また、1年目から行う予定であった質的調査は2018年度に実施し、分析に着手している。今後、追加調査が必要かの判断は求められるが、本年度現在で、ほぼ予定された計画での進捗となっている。2017年度に実施済みの文献調査や生徒・学生層の変化のデータ分析の結果を踏まえてつつ、2018年度も継続して文献調査等を行っていく。2018年度からは、通信制高校・大学の研究実績のある2名の研究者を研究分担者に追加し、さらなる研究の推進を目指す。2018年度後半からは、上記2名の研究分担者とともにインタビュー調査を実施していく。2019年度は、2018年度に調査を行い、現在分析を進めているインタビュー調査に関して、さらに分析を行い、学校の現場に長くかかわった者の視点だからこそ見える変化の状況を明らかにしていく。
動物自然発生腫瘍に対するマイクロバブル併用超音波照射による実用的な新規がん治療

超音波による診断と治療の融合の確立に向けた基盤を形成し、臨床応用へと発展させることを目的とし、犬の甲状腺癌および膀胱癌に対する超音波とマイクロバブルを用いた実用的な新規がん治療法「ソノポレーション」に関する前臨床段階の知見を得た。また、ソノポレーションの新たなメカニズムを明らかにすることで、臨床応用の基盤を構築した。近年、診断用超音波技術は目覚ましい進歩を遂げ、超音波診断は画像診断のモダリティとして日常診療の中で不可欠な診断手法となった。それは超音波が生体にとって比較的非侵襲的で、かつリアルタイムに体内臓器を表示観察できるといった利便性に依るところが大きい。その一方で、超音波は加熱作用、機械的作用および化学的作用を有しており、これらのエネルギーを利用した超音波治療への期待は大きい。したがって、超音波治療の応用研究は、診断と治療の融合を促進する斬新で画期的な研究領域であるといえる。本研究ではがんに対する新たな治療戦略として、マイクロバブルを利用した超音波薬物治療の動物自然発生腫瘍への応用を目指し、実用可能な治療法としての基盤を築くことを目的とする。今年度はまず、実際の腫瘍担癌犬への超音波治療に先立ち、犬甲状腺癌細胞マウス皮下移植腫瘍モデルにおいて、腫瘍成長抑制効果ならびに安全性の検証を行った。マウスを対照群、シスプラチン単独投与群、シスプラチン+マイクロバブル投与群、シスプラチン投与+超音波照射群、シスプラチン+マイクロバブル投与+超音波照射群(ソノポレーション群)の5群(それぞれn =6)に分け、5×106個の犬甲状腺癌細胞を7週齢のヌードマウス皮下に接種、腫瘍径が5 mmに到達したら実験を開始した。超音波診断装置で腫瘍を可視化しながらシスプラチン(1μg)とソナゾイド(総量20 microl)を腫瘍内に30G針を用いて投与し、同時に超音波を照射(MI 1.6、15秒)した。超音波治療は1日おきに計4回行い、最終照射(6日目)後、6日毎に24日目まで腫瘍径を計測して腫瘍体積を算出した。その結果、ソノポレーション群でのみ有意な腫瘍成長抑制効果を示し、マウスへの安全性も問題ないことが確認された。これは、今後の臨床例への応用に向けた基盤形成に極めて重要な知見となる。近年、診断用超音波技術は目覚しい進歩を遂げ、超音波診断は画像診断のモダリティとして日常診療の中で不可欠な診断手法となった。膀胱はある意味対外臓器であり、膀胱内に抗がん剤を注入して行う全身臓器への副作用がないことからも、超音波治療にとっては理想的な状況といえる。ヒト膀胱がん細胞マウス膀胱内移植モデルにおけるマイクロバブルを用いた超音波治療に先立ち、動物福祉の観点から動物実験前に実験条件の最適化を行うことで無駄な動物実験を削減することを目的として、膀胱腫瘍組織を模した3次元腫瘍細胞培養系を確立した。次いで、この3次元膀胱がん細胞培養系を用いて、抗がん剤としてのシスプラチン濃度ならびに超音波照射条件の最適化を検討するために、様々な条件で照射実験を繰返し、シスプラチン濃度6μg/ml、中心周波数1MHzの超音波500発をパルス繰返し周波数1KHz(デューティ比50%)、超音波強度90mW/cm2で1分間照射することが最適条件であることを明らかにした。当初はマウス膀胱がん移植モデルを作成し、マイクロバブルを用いた超音波治療を試みる計画を立てていたが、超音波治療に先立ち、動物福祉の観点から動物実験前に実験条件の最適化を行うことで無駄な動物実験を削減することを目的として、膀胱腫瘍組織を模した3次元腫瘍細胞培養系を確立し、超音波照射条件の最適化を検討することに時間を要したたため。超音波治療の応用研究は、診断と治療の融合を促進する斬新で画期的な研究領域である。本研究ではがんに対する新たな治療戦略として、マイクロバブル(MB)を利用した超音波薬物治療の動物自然発生腫瘍への応用を目指し、実用可能な治療法としての基盤を築くことを目的とした。膀胱はある意味対外臓器であり、膀胱癌に対して膀胱内に抗がん剤を注入して超音波を照射する方法は、抗がん剤による全身臓器への副作用がないことからも、超音波治療にとっては理想的な状況といえる。膀胱腫瘍組織を模した3次元腫瘍細胞培養系を確立し、単回の超音波照射によって厚さ100 μmの3次元腫瘍細胞培養系でシスプラチンデリバリーによる殺細胞効果の増強がみられることを確認した。細胞内白金濃度も同様に、培養細胞の厚さが100 μmまでの範囲で上昇した。また、超音波を30分間隔で3回繰返し照射した場合、厚さ200 μmでも殺細胞効果が増強された。さらに、超音波照射とシスプラチン添加の間隔を変化させ、殺細胞効果の持続時間を検討したところ、シスプラチンの添加が超音波と同時(0分)、30分後、1時間後まで殺細胞効果が増強された。