hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分断化された動物ミトコンドリアゲノムにおける複製と転写

高等動物のミトコンドリアDNA (mtDNA)は、通常1520kb程度の環状分子として存在し、13のタンパク質および12S、16S rRNA、22のtRNAをコードする遺伝子がある。転写開始点およびプロモーターは制御領域に局在し、両鎖合わせて2分子の連続したRNAとして転写されたのち分断化され、最終的にそれぞれの遺伝子ごとのmRNAができる。一方、コロモジラミ(Pediculus humanus)のmtDNAは、20種類の3kb未満の小さな分子に分かれている。そこで本研究は、(1)分断化された小分子mtDNAはそれぞれどのように複製するのか、(2)小分子mtDNAにコードされる遺伝子はどのように転写されるのか、(3)一つの大きなmtDNA分子と多数の小分子mtDNAでは、どちらが機能的に優れたシステムなのか、(4)小分子mtDNAのシステムはどのように進化したのか、を明らかにし、ミトコンドリアゲノムの機能と進化を解明する上で有用な情報を得ることを目的とした。平成25年度は、人工的なリンカーDNAを複製途中のmtDNA分子の5'末端に付着させ、その付着点を調べることによって複製の開始点を決定した。具体的には、リンカーDNAとmtDNAを、DNAリガーゼを用いて結合し、リンカーDNAおよび複製開始点近傍の遺伝子内に設計したプライマーを用いてPCRを行い、両プラィマー間の領域のDNA断片を増幅した。得られたDNA断片はプラスミドベクターを用いてクローニングし、得られた数多くのクローンについてDNA断片の塩基配列を決定し、リンカーDNAの付着点を決定した。その結果、20種類全ての小分子mtDNAについて、メジャー鎖、マイナー鎖の両鎖の複製開始点の決定に成功した。マイナー鎖の複製開始点は、いずれの小分子においても、コード領域の200-300bp下流にあることが分かった。一方、メジャー鎖の複製開始点は、いずれの小分子においてもマイナー鎖の複製開始点の600-650bp下流にあることが分かった。そのすぐ上流にはステムーループ構造を取る配列が全ての小分子間で保存されており、この構造がメジャー鎖の複製開始に重要な役割を果たしていることが予想された。(抄録なし)高等動物のミトコンドリアDNA(mtDNA)は、通常1520kb程度の環状分子として存在し、13のタンパク質および12S、16S rRNA、22のtRNAをコードする遺伝子がある。一方、コロモジラミ(Pediculus humanus)のmtDNAは、18種類の3kb未満の小さな分子に分かれている。平成24年度は、Ligation-mediated PCR(LM-PCR)およびオリゴキャッピング(Oligo-capping)法を用い、18種類の小分子mtDNAそれぞれの複製開始点、転写開始点を決定することを当初目標とした。その結果、ND4Lを除く12のタンパク質コード遺伝子、およびlrRNA、srRNA遺伝子の転写産物に関して、5'-RACE法を用いて5'末端の決定に成功した。そこで、各遺伝子の5'末端付近にPCRプライマーを設定し、さらに上流に向かってRT-PCRを行ったところ、23kbに渡る長い非転写領域の増幅が得られた。この結果は、得られた各分子の5'末端はtRNAの切除またはRNA修飾因子による転写後修飾を受けることによって生成されることを示唆する。

その結果、20種類全ての小分子mtDNAについて、メジャー鎖、マイナー鎖の両鎖の複製開始点の決定に成功した。マイナー鎖の複製開始点は、いずれの小分子においても、コード領域の200-300bp下流にあることが分かった。一方、メジャー鎖の複製開始点は、いずれの小分子においてもマイナー鎖の複製開始点の600-650bp下流にあることが分かった。そのすぐ上流にはステムーループ構造を取る配列が全ての小分子間で保存されており、この構造がメジャー鎖の複製開始に重要な役割を果たしていることが予想された。まず、本研究ではコロモジラミを材料とするが、その継代飼育に成功し、材料は常時用意できる体制を整えることができた。今年度の当初目的である、各転写産物の5'末端の配列決定にも成功した。しかし、転写後修飾を受ける前の転写の開始点については未同定で、今後の課題として残った。今年度はPCRによるcDNAの増幅を利用してmtDNAからの転写産物の解析を行ったが、この方法では転写後修飾を受けた後の分子については有効であるが、転写後修飾を受ける前の分子を調べることはできなかった。そこで、PCR増幅を行わずにcDNAの配列を決定するためには、ミトコンドリアを核から分離する必要がある。しかし、コロモジラミは小さいため、また、成虫の体は堅く弾力のある外骨格で被われており、組織をホモジナイズして細胞分画を分離することは困難である。今後は卵を集めるなど工夫してcDNAを得、次世代シーケンサを用いた網羅的解析を試みる。(抄録なし)
構造が明確な環状ポルフィリン多量体の合成と機能評価・光集光素子への応用研究

光合成を担うタンパク質(LH-II)は、27個ものクロロフィルが車輪状に配列したサブユニットを内包している。これらは高い光捕集能を有し、光合成における高効率光エネルギー利用に貢献していると考えられているが、その詳細は未だ解明されていない。本研究では、環状構造が特異的に示す光化学的性質を明らかにするため、モデル化合物として大環状ポルフィリン多量体を合成する計画を立てた。標的化合物の吸収波長を天然系の示す赤色吸収体に近接させるため、ポルフィリン連結部位にアセチレン結合を選択した。その結果、得られる分子には高い平面性も誘起されると期待される。これらの設計指針に基づき、昨年度までに環状ポルフィリン12、20量体の合成に成功した。今年度は、これまでと同様の手法を用いることにより、さらに巨大な環状体、28量体を合成する計画を立てた。目的とする環状28量体の合成は、環状20量体の合成中間体であるコーナー型5量体から導いたコーナー型7量体の四量化カップリング反応を用いて行った。得られた茶色化合物をジクロロメタンに溶解し、清浄Au(111)表面上に真空噴霧法を用いて単分子膜形成を行った。液体窒度下、測定を行うと四角形に配列した輝点の集合体が観測され、予想される分子の形状とよい一致を示した。画像から分子のサイズを見積もると、四角形の一辺は12nmであり、分子モデリングにより得られた値11nmとよい一致を示す。これらの結果から、得られた分子は標的化合物である環状28量体であると考えて矛盾しない。この画像を、これまでに得られた環状12、20量体のSTM画像と比較すると、分子サイズの増加に伴い分子サイズが約3.5nm、内部空孔が約2.0nm変化したことが分かった。得られた各環状体の紫外・可視吸収スペクトルを測定したところ、環サイズ拡張に伴い吸収波長のレッドシフトとピークのブロードニングが確認された。この結果は、各環状体においてπ共役系が拡張していることを示唆している。本研究では、拡張π電子系を有するポルフィリン多量体の単分子画像を得ること、及び電子状態に関する知見を得ることに成功した。合成は、直角方向、及び直線方向に置換変換可能な二種類のポルフィリンを用いて行われた。22段階の反応を経て、三角形と四角形の環状ポリフィリン9、12量体が得られた。MALDI-TOF MS、及びIRスペクトルによる帰属では、環状構造を支持する結果が得られた。環状12量体を用いて走査型トンネル顕微鏡(STM)による単分子観察を試みると、巨大内部空孔を有する四角形分子が明瞭に観察された。環状分子の一辺は50Åであり、力場計算から得られた分子サイズ、51Åとも矛盾しない。STMによる観察を続けたところ、分子の内部空孔上に、0-4個の輝点が存在することが明らかとなった。これらは溶媒として用いたジクロロメタンであり、ポルフィリンに導入したアルキル鎖との疎水的相互作用に包摂されたと考えられる。この結果から、環状12量体はホスト分子としての潜在能が期待され、フラーレン、ポルフィリン多量体、クラスター、タンパク質などの巨大分子をゲストとして用いたホスト-ゲスト化学へ応用可能であると考えられる。また、同様の合成条件を利用し、環状15、20量体の単離にも成功した。STMによる単分子観察を行うと、三角形と四角形の明瞭な分子像が得られた。今後、これらの光化学的性質の環サイズによる系統的な比較を行う予定である。標的化合物の吸収波長を天然形の示す赤色吸収体に近接させるため、ポルフィリン連結部位にアセチレン結合を選択した。合成は、直角方向、及び直線方向に置換基変換可能な二種類のポルフィリンを用いて行われた。今年度は昨年度合成に成功した環状12量体の合成法を応用し、さらに環サイズの大きな環状20量体の合成に挑戦した。まず、12量体合成時の鍵化合物であるコーナー型3量体にPd触媒を利用した薗頭カップリング反応を行い、コーナー型5量体を合成した。それに次ぐ4量化カップリング反応により、標的化合物である環状20量体を得た。

興味深いことに、環状20量体と共に、速度論的支配性生物である三角形型化合物、環状15量体も同時に得ることができた。これらをMALDI-TOF MS、及びIRスペクトルを用いて解析すると、環状構造を支持する結果が得られた。これらの分子の高い平面性を考慮し、走査型トンネル顕微鏡(STM)による単分子観察を試みると、巨大内部空孔を有する四角形、及び三角形分子が明瞭に観察された。四角形分子の一辺は84Åであり、力場計算から得られた分子サイズ、83Åとも矛盾しない。三角形分子の高さサイズを四角形のものと比較すると、高さにほとんど差異を示さないことが明らかとなった。このことから、三角形分子は構造的に歪みが生じると予測されるものの歪みはほとんどなく、四角形分子とほぼ同様の平面性を有すると推測できる。環状15、20量体の光化学的測定を行い、環状4、12量体のものと比較・検討を行った。すると、環サイズの増加に伴い、吸収波長のレッドシフトとQバンドの吸収強度増大が観測された。これはポルフィリン数の増大に伴うπ共役の拡張を示唆する結果であると考えられる。今後さらに大きな環状体を合成し、光化学的性質の系統的な評価を行う計画である。光合成を担うタンパク質(LH-II)は、27個ものクロロフィルが車輪状に配列したサブユニットを内包している。これらは高い光捕集能を有し、光合成における高効率光エネルギー利用に貢献していると考えられているが、その詳細は未だ解明されていない。本研究では、環状構造が特異的に示す光化学的性質を明らかにするため、モデル化合物として大環状ポルフィリン多量体を合成する計画を立てた。標的化合物の吸収波長を天然系の示す赤色吸収体に近接させるため、ポルフィリン連結部位にアセチレン結合を選択した。その結果、得られる分子には高い平面性も誘起されると期待される。これらの設計指針に基づき、昨年度までに環状ポルフィリン12、20量体の合成に成功した。今年度は、これまでと同様の手法を用いることにより、さらに巨大な環状体、28量体を合成する計画を立てた。目的とする環状28量体の合成は、環状20量体の合成中間体であるコーナー型5量体から導いたコーナー型7量体の四量化カップリング反応を用いて行った。得られた茶色化合物をジクロロメタンに溶解し、清浄Au(111)表面上に真空噴霧法を用いて単分子膜形成を行った。液体窒度下、測定を行うと四角形に配列した輝点の集合体が観測され、予想される分子の形状とよい一致を示した。画像から分子のサイズを見積もると、四角形の一辺は12nmであり、分子モデリングにより得られた値11nmとよい一致を示す。これらの結果から、得られた分子は標的化合物である環状28量体であると考えて矛盾しない。この画像を、これまでに得られた環状12、20量体のSTM画像と比較すると、分子サイズの増加に伴い分子サイズが約3.5nm、内部空孔が約2.0nm変化したことが分かった。得られた各環状体の紫外・可視吸収スペクトルを測定したところ、環サイズ拡張に伴い吸収波長のレッドシフトとピークのブロードニングが確認された。この結果は、各環状体においてπ共役系が拡張していることを示唆している。本研究では、拡張π電子系を有するポルフィリン多量体の単分子画像を得ること、及び電子状態に関する知見を得ることに成功した。
流体力学の航空・宇宙における先端的応用

当研究班は学会などを利用した小会合を数多く持ち情報交換を頻繁に行なったが、その他の大きな会合は以下の4つである。(1)第18回国際ワ-クショップ「強い衝撃波」(代表本間弘樹千葉大学教授、於千葉大学、1991年7月18、19日、資料(a))。(2)爆発・反応性気体力学に関する第13回国際コロキュアム(代表藤原俊隆名古屋大学教授、於名古屋市、1991年7月28日8月2日、資料(b)。当コロキュアムは資料(b)のように登壇者が延160名以上に達する本格的なものである。表題のテ-マにつき最新の話題が発表され今後の飛躍的発展の基礎になるものである。(3)航空・宇宙における流体力学シンポジウム(代表阿部寛治東京大学教授他、於栃木県鬼怒川グランドホテル、1992年2月34日、資料(c))。延べ54編の話題が提供された。ひとつの話題に対して数多くの質問が発せられ、すべての講演が司会者の強制的打切りにより終るという盛況さであった。当シンポジウムの特徴は、異質な分野間の意見交換にある。たとえば実験家と理論家と数値計算家、燃焼専門家と高速流専門家などである。(4)高速流の諸問題ワ-クショップ(代表阿部寛治東大教授、於九州大学、1992年2月18日、資料(d))。当ワ-クショップでは、通常の1テ-マ時間制限方式を避け、制限時間なし、予稿集なし、質問者の意向によっては提供話題が変るといった極めてインフォ-マルな形式を試みた。夜の夕食会にも議論は続けられ、航空・宇宙関係の学科の将来像について討論した。最近各大学の航空学科や宇宙コ-スに優秀な学生が集中する現状についての分析が行なわれた。さらなる発展をするためには宇宙工学科を国立大学に新設する必要があるとの指摘が阿部代表からなされた。
直接観測に基づく衝撃波電子加速の実証的理論モデルの確立

地球バウショックの観測イベントを選出し,電磁波動のイベント解析を行った.コヒーレントな高周波電磁波は衝撃波の遷移層内部において散発的な波束として観測され,その振幅は典型的に背景場の数%程度であった.また偏波解析を行うことにより,これらは右円偏波・磁力線平行伝播のホイッスラー波であることが確認された.複数衛星の観測データを用いて波形の比較を行ったところ,衛星間距離が20 km程度の時には衛星間で波形に対応関係があまり見られず,一方で衛星間距離が7 km程度になるとある程度の対応が見られることが分かった.このことは波束の空間スケールが数km程度しかないことを意味する予想外の結果である.(B)理論モデル構築衝撃波遷移層における衝撃波ドリフト加速と呼ばれる古典的な電子加速メカニズムに波動によるピッチ角散乱の効果を考慮した統計的衝撃波ドリフト加速の理論を構築した.簡単のため空間依存性を無視しピッチ角等方性を仮定することにより,電子のエネルギースペクトルの特徴を解析的に求めることに成功した.すなわち,エネルギースペクトルはベキ型となり,そのベキ指数は加速領域における磁場勾配のみに依存すること,またベキ型スペクトルは高エネルギー領域においてカットオフを持ち,そのカットオフは電子の散乱効率にのみ依存することを示した.(C)数値シミュレーション比較的プラズマベータ(プラズマ圧と磁気圧の比)が高く,マッハ数が低い条件において2次元の粒子シミュレーションを行い,電子の加熱・加速について調べた.衝撃波遷移層において高周波のホイッスラー波が励起されていること,また被加速電子とホイッスラー波が相互作用していることが分かった.この粒子軌道は統計的衝撃波ドリフト加速の理論と整合しており,今後はより詳細に粒子軌道解析や波動の励起機構の解析を進める.全体として概ね順調に研究計画を進めることが出来ている.これまでに構築した理論モデルと観測データ,または数値シミュレーションとの比較を順次行っていく.観測では波動強度や高エネルギー電子フラックスのデータから散乱効率を評価することが可能であり,これを用いて理論との整合性を検討する.数値シミュレーションではより直接的に散乱効率の評価や波動の励起過程の同定を進める.また観測・シミュレーションとの比較に際して,必要に応じて理論モデルをより精密なものに改善していく予定である.地球バウショックの観測イベントを選出し,電磁波動のイベント解析を行った.コヒーレントな高周波電磁波は衝撃波の遷移層内部において散発的な波束として観測され,その振幅は典型的に背景場の数%程度であった.また偏波解析を行うことにより,これらは右円偏波・磁力線平行伝播のホイッスラー波であることが確認された.複数衛星の観測データを用いて波形の比較を行ったところ,衛星間距離が20 km程度の時には衛星間で波形に対応関係があまり見られず,一方で衛星間距離が7 km程度になるとある程度の対応が見られることが分かった.このことは波束の空間スケールが数km程度しかないことを意味する予想外の結果である.(B)理論モデル構築衝撃波遷移層における衝撃波ドリフト加速と呼ばれる古典的な電子加速メカニズムに波動によるピッチ角散乱の効果を考慮した統計的衝撃波ドリフト加速の理論を構築した.簡単のため空間依存性を無視しピッチ角等方性を仮定することにより,電子のエネルギースペクトルの特徴を解析的に求めることに成功した.すなわち,エネルギースペクトルはベキ型となり,そのベキ指数は加速領域における磁場勾配のみに依存すること,またベキ型スペクトルは高エネルギー領域においてカットオフを持ち,そのカットオフは電子の散乱効率にのみ依存することを示した.(C)数値シミュレーション比較的プラズマベータ(プラズマ圧と磁気圧の比)が高く,マッハ数が低い条件において2次元の粒子シミュレーションを行い,電子の加熱・加速について調べた.衝撃波遷移層において高周波のホイッスラー波が励起されていること,また被加速電子とホイッスラー波が相互作用していることが分かった.この粒子軌道は統計的衝撃波ドリフト加速の理論と整合しており,今後はより詳細に粒子軌道解析や波動の励起機構の解析を進める.全体として概ね順調に研究計画を進めることが出来ている.これまでに構築した理論モデルと観測データ,または数値シミュレーションとの比較を順次行っていく.観測では波動強度や高エネルギー電子フラックスのデータから散乱効率を評価することが可能であり,これを用いて理論との整合性を検討する.数値シミュレーションではより直接的に散乱効率の評価や波動の励起過程の同定を進める.また観測・シミュレーションとの比較に際して,必要に応じて理論モデルをより精密なものに改善していく予定である.
Ce化合物の光電子および逆光電子分光法による電子状態の研究

Ce金属をベ-スとする遷移金属との化合物について,その電子状態を光電子分光法と逆光電子分光法によって研究することを目的に研究費の配分を受けたCe化合物はf電子と伝導電子間の相互作用が物質によって異なり興味深い物性的問題を呈示している。占有準位に関する情報は光電子分光法などで可なり詳細に調べられているが,フェルミ準位近傍に関する研究は,装置のエネルギ-分解能の限界を越えていて実験的に極めて困難であることが明きらかになりつつある。にも拘わらず,この限界を超そうとする試みが最近数多く行われている。一方視点を変えて,非占有準位の研究からフェルミ準位近傍にアプロ-チしようとする実験が有力視されている。本研究ではこれらの測定法の複合化を計り,f電子状態の重要な情報をもたらすフェルミ準位直下の測定を試みようとするものである。現有X線光電子分光装置の一部に逆光電子分光装置を組み込む計画で研究が出発した。この逆光電子分光装置の重要な部分はX線単色計と電子銃である。X線単色計は,明るい分光器が必要である。このために直径25mmφの水晶板を湾曲させ,これらを数枚,凹面に研磨された溶融石英板に貼り付れる構造を試みた。この分光器の設計値はAlKα線で700meVである。次に,電子銃の設計に入った。電子銃の仕様は,(1)電子の加速エネルギ-が可変であること(101500 eV),(2)試料面上での電子ビ-ムサイズを12φにおさえる,(3)高輝度の電子線が得られること,の3点である。これらの仕様を満足させるため3極円筒レンズの組み合わせの電子銃の設計・開発を行った。電子の軌道計算のプログラムの開発が重要な課題であった。また,これまでに多くの課題のあった単色計について設計指針を実現できる可能性がでできた。単色計と電子銃の超高真空槽へのドッツキングも間近であり,総合的に逆光電子分光装置の性能テストができることになる。これによって本格的にf電子系のフェルミ準位直下の状態密度の測定が実現できるものと期待している。逆光電子分光装置のためのX線単色計と電子銃の設計を行った。これらの設計は現有X線光電子分光装置の一部として組みこまれるようなものにした。1.X線単色計の設計現有X線光電子分光装置との複合装置を考えた設計仕様をとった。励起X線は主としてAlKα線を使用している。これに対応させるため単色化は水晶板を用いた。ブラック反射面は、水晶の(1010)面いわゆるYカットと呼ばれる面を使った。分光強度を嫁ぐ目的で、結晶は弯曲して光の収束を良くすることにした。弯曲方法は、工作容易さを考えてヨハン型とした。しかしこのタイプでは弯曲結晶面の有効面積が小さくなる。

この点をカバ-するため直径25mm、厚さ0.2mmのYカット水晶板8板を、良く研磨された半径400mmの凹面溶融石英に貼りつけてX線の集光を良くする方法で製作する。この分光システムによってエネルギ-分解は、ほヾ700meV(AlKα線領域)が得られる。2.電子銃の設計X線領域ばかりでなく真空紫外光領域での逆光電子分光システム用の電子銃を次の仕様を目標に設計した。1)電子の加速エネルギ-が可変であること(101500eV)。2)試料面での電子ビ-ムのスポットサイズが12mm径におさまること。3)高輝度の電子ビ-ムが得られること。以上の条件を満たす電子銃として3極円筒レンズを組合わせることによって設計をした。電子軌道を求める計算プログラムの開発を行い、各電極の電圧配置をパラメ-タ-とした軌道計算によって最適値を求め設計を行った。前年度に設計方針が決定された逆光電子分光装置の水晶分光器および電子銃の具体的な作図と一部その製作を行った。1.逆光電子分光装置の組立,調整水晶格子面の位置および傾き角の微調用のメカニズムを製作した。設計の基本は、水晶格子面の前後の位置の変化によるブラック角の変位を2′以内におさえることである。このためにマイクロメ-タ-・ヘッドを使用することにより、この問題は解決された。さらに傾き角の微調はゴニオ型の変形を考え,マイクロメ-タ-・ヘッドを2つ使用することにより、角度を秒オ-ダ-で微調できるメカニズムが完成した。放出光の集光を良くするために考えられた湾曲水晶を数枚溶融石英板上に貼りつける作業を行った。この貼りつけは、超高真空中で使用でき,また真空槽が焼き出しを行う必要がありこの温度は200°Cになるためにこの仕様に耐えられるものでなければならない。試みとして市販品である接着剤(セロシ-ル)によって貼りつけを行った。充分仕様に耐えるものとはなっておらず,この点の改良が必要である。電子銃の基本設計は完成し,部品の製作に入ったが,やゝ予定がおくれており,年度内の設計仕様のテストは行われていない。ただし、電子銃の制御用のソフトの作成は基本的なものはすでに終了した。逆光電子分光装置の自動化の基本設計ができあがったところである。2.光電子分光複合装置の組上げすでに完成されている光電子分光装置との複合化を目標に、逆光電子分光装置の立上げを急いでいるが,上記(1)のようにやゝ予定が遅れており,複合化は一部を除いて、未完成である。ただし、これら複合化の目途がつき,統合的な逆光電子分光装置の性能テストをまって,本格的にf電子系のフェルミ準位直下の測定が可能になる。
免疫系と神経系のクロストークに着目した気管支喘息重篤化機構の解明と制御法開発

本研究課題では、ウィルス感染によって生じる気管支喘息の重症化メカニズムの解明および新規治療法開発の研究基盤の構築を目指している。平成30年度では、一般の気管支喘息患者がウィルス感染状態を有する状態を想定したモデルマウスを用いた実験を行い、ウィルス構成成分の一種double stranded RNAを模倣する人工試薬poly I:Cを、気管支喘息モデルマウスの肺内に投与した。その結果、呼吸機能の指標である気道過敏性が亢進し呼吸機能が悪化すること、また肺への好酸球浸潤に加えて、好中球の浸潤を伴った気道炎症が誘導されることが明らかとなった。さらに、気管支肺胞洗浄液には、気管支喘息を重症化させるサイトカイン(TSLP, IL-25, IL-33など)が高濃度に含まれることが確認された。さらに、肺組織内の免疫細胞群の性質をフローサイトメトリーで解析すると、poly I:C投与によって喘息病態が悪化したマウスでは、樹状細胞やマクロファージの細胞表面上に神経ペプチド受容体NK2Rが発現していることが明らかになった。このNK2R発現増強はT細胞やB細胞では弱く、樹状細胞やマクロファージに選択的な現象であることも確認された。現在、このNK2Rが、poly I:Cによって引き起こされる重症喘息においてどのような役割を果たしているか、NK2Rのリガンドであるneurokinin A、あるいは阻害剤などを用いて更なる検討を行っている。ウィルス構成成分を模倣するpoly I:Cを投与することによって、気管支喘息の病態が重症化される際に、肺におけるサイトカイン産生、特にTSLP、IL-25、IL-33といった、重症喘息患者で認められるサイトカイン群の産生増大が認められた。また、一方で、樹状細胞やマクロファージの細胞表面上に神経ペプチド受容体が発現する知見が得られた。今後、気管支喘息の重症化機構の一端を解明する上で、重要な解析結果と思われるため、計画通りに進行していると考えている。上述したサイトカインの産生増大と、神経ペプチド受容体発現増大の関連性を、サイトカイン中和抗体および神経ペプチド阻害剤等を用いて、poly I:Cが誘導する気管支喘息重症化メカニズムを解析していく予定である。本研究課題で作製した気管支喘息重症化モデルでは、肺内におけるTSLP、IL-25、IL-33といったサイトカイン産生の増大と、樹状細胞やマクロファージの細胞表面上に発現する神経ペプチド受容体の発現亢進が特徴的である。そのため、神経ペプチド受容体が気管支喘息重症化にどのような役割を果たすかについて解析を継続する予定である。また、poly I:C投与後の神経ペプチド受容体発現の経時変化やサイトカイン依存性等を解析して、詳細な分子メカニズムについて精査していく予定である。気管支喘息の重症化には様々な要因が考えられているが、その一つにウィルス感染が挙げられる。本研究課題では、ウィルス感染によって生じる気管支喘息の重症化メカニズムの解明および新規治療法開発の研究基盤の構築を目指す。平成29年度では、ウィルス感染が引き起こす重症気管支喘息のモデルマウスの作製を行った。本研究ではウィルス感染状態を構築するために、ウィルス構成成分の一種double stranded RNAを模倣する人工試薬poly I:Cを、一般的な気管支喘息モデルマウスの肺内に投与した。その結果、呼吸機能の指標である気道過敏性を測定したところ、通常の気管支喘息モデルマウスの気道過敏性に比べて、polyI:Cを投与された重症喘息モデルマウスの気道過敏性が顕著に亢進し重症化することがわかった。また、気管支肺胞洗浄法により肺内の浸潤細胞を解析した結果、通常の喘息では好酸球浸潤が優位な気道炎症であったのに対し、polyI:Cを投与した重症喘息モデルでは、好中球の浸潤を伴った気道炎症に変化することが明らかとなった。加えて、気管支肺胞洗浄液のサイトカインを測定したところ、重症喘息モデルではウィルス応答性免疫反応に関するサイトカインの産生増大が確認された。これらの特徴は、臨床研究で報告されている重症気管支喘息の所見に酷似しているため、ヒトの病態に反映できるモデルと考えている。さらに、重症気管支喘息モデルマウスと通常の気管支喘息モデルマウスの差異について解析を行ったところ、肺組織内の免疫細胞に発現する神経伝達物質の受容体が、重症気管支喘息モデルマウスの方で有意に増大していることが明らかになり、この受容体発現について更なる解析を遂行している。気管支喘息を罹患している患者がウィルス感染を起こす状況を想定して、すでに気管支喘息が成立しているフェーズで、ウィルス構成成分を模倣するpoly I:Cを投与したところ、呼吸機能が低下し、肺における好中球浸潤が認められ、ヒトの病態を反映し得る重症気管支喘息モデルマウスを作製することができた。肺におけるサイトカイン産生についても変化が認められ、気管支喘息を悪化させる免疫反応が誘導されていると推察された。従って、気管支喘息重症化モデルマウスの構築は当初の計画通りに達成されたと考えている。また、肺組織内の免疫細胞に神経物質の受容体が発現する等の解析結果が得られたため、この現象が気管支喘息の重症化にどのように関わるか解析を進めていく予定である。

その結果、呼吸機能の指標である気道過敏性が亢進し呼吸機能が悪化すること、また肺への好酸球浸潤に加えて、好中球の浸潤を伴った気道炎症が誘導されることが明らかとなった。さらに、気管支肺胞洗浄液には、気管支喘息を重症化させるサイトカイン(TSLP, IL-25, IL-33など)が高濃度に含まれることが確認された。さらに、肺組織内の免疫細胞群の性質をフローサイトメトリーで解析すると、poly I:C投与によって喘息病態が悪化したマウスでは、樹状細胞やマクロファージの細胞表面上に神経ペプチド受容体NK2Rが発現していることが明らかになった。このNK2R発現増強はT細胞やB細胞では弱く、樹状細胞やマクロファージに選択的な現象であることも確認された。現在、このNK2Rが、poly I:Cによって引き起こされる重症喘息においてどのような役割を果たしているか、NK2Rのリガンドであるneurokinin A、あるいは阻害剤などを用いて更なる検討を行っている。ウィルス構成成分を模倣するpoly I:Cを投与することによって、気管支喘息の病態が重症化される際に、肺におけるサイトカイン産生、特にTSLP、IL-25、IL-33といった、重症喘息患者で認められるサイトカイン群の産生増大が認められた。また、一方で、樹状細胞やマクロファージの細胞表面上に神経ペプチド受容体が発現する知見が得られた。今後、気管支喘息の重症化機構の一端を解明する上で、重要な解析結果と思われるため、計画通りに進行していると考えている。上述したサイトカインの産生増大と、神経ペプチド受容体発現増大の関連性を、サイトカイン中和抗体および神経ペプチド阻害剤等を用いて、poly I:Cが誘導する気管支喘息重症化メカニズムを解析していく予定である。この重症気管支喘息モデルマウスを用いて、気管支喘息の重篤化メカニズムの解明と新規治療分子の探索を進める予定である。特に、肺組織内の免疫細胞が発現する神経伝達物質の受容体がどのような役割を果たすかに焦点を当て研究を遂行する。また、様々な抗ウィルス応答性サイトカインの産生が行われる肺組織内で、どのようなサイトカインに依存して気管支喘息の重症化が誘導されているかをノックアウトマウスや中和抗体等を用いて解析する予定である。さらに、肺組織内から各種免疫細胞を単離し、詳細な性状解析を行い、重症気管支喘息の発症メカニズムに関する分子機構についても追究する予定である。本研究課題で作製した気管支喘息重症化モデルでは、肺内におけるTSLP、IL-25、IL-33といったサイトカイン産生の増大と、樹状細胞やマクロファージの細胞表面上に発現する神経ペプチド受容体の発現亢進が特徴的である。そのため、神経ペプチド受容体が気管支喘息重症化にどのような役割を果たすかについて解析を継続する予定である。また、poly I:C投与後の神経ペプチド受容体発現の経時変化やサイトカイン依存性等を解析して、詳細な分子メカニズムについて精査していく予定である。短期間で重症気管支喘息モデルマウスの作製が達成されたため、当初の予想よりも低額で初年度を終えた。
地震流言騒動から考えるメディアリテラシー教育と防災意識の向上

研究の目的)大地震が発生するといった噂(地震流言)については、平成20年度科学研究費補助金(奨励研究)において山形県の事例を調査研究している。しかし、近年発生した地震流言は山形県以外にもある。例えば、2007年には富山県で、2008年には愛知県でも発生している。本研究ではこうした事例について、風化してしまう前に現地調査を行い、その全体像を明らかにする。そしてその調査結果から、地震流言など不確実な情報に惑わされないためのメディアリテラシー教育や、防災意識の向上に貢献する。研究方法)近年発生した地震流言について、インターネット上の情報および過去の地方新聞の記事を調査した。そのなかで本研究の対象とする地震流言を、2004年の秋田市、2005年の福岡市、2007年の富山市、そして2008年の岡崎市とした。調査方法は地震流言を取り上げた地方メディアや市役所、さらに地方気象台に対する聞き取り調査とした。またそれと並行して、47都道府県および秋田市等の教育委員会を対象に、地震流言とメディアリテラシー教育に関するアンケート調査を行った。研究成果)4ついずれの事例についても、インターネットや新聞記事の情報以外の新たな情報を得ることができた。例えば富山市の事例では、呉羽山断層という具体的な断層が噂の内容に含まれていたことや、噂が広がる以前にこの断層のことをテレビ番組で複数回取り上げていたことなど、噂が広まる背景として山形県の事例に共通する事実があったことが明らかとなった。また、岡崎市の事例では、噂の前日と当日に地盤が弱い自宅から、耐震的に安心できるホテルに泊まった市民が実際にいたことや、市の防災課に対して、真剣に地震発生を心配して問い合わせをしていた市民がいたことなどがわかった。さらに、通常どんなにお願いしても広まらなかった防災への備えが、この噂で一気に広まったという皮肉な現実もあった。
ゲーム世界で形成された人物イメージが現実世界の人間関係に及ぼす影響

今回の研究では、複数人参加型ゲームを用いて、テレビゲーム中のプレイ態度が相手プレイヤからの人物評定とプレイ終了後の現実世界での協力的行動の生起に与える影響を検討した。結果として、(1)テレビゲームを介して対人認知が変容すること、たとえば、他者のプレイ態度が協力的であれば、その人物への評定(対人認知)は肯定的になること、(2)テレビゲーム中の妨害的プレイが、テレビゲーム終了後の相手プレイヤからの協力的行動を抑制し得ること、が示唆された。平成25年度の研究の目的のひとつは、前年度に引き続き、複数人参加型テレビゲームにおいて他参加者によるプレイ態度(協力的プレイ)がその参加者に対する対人認知に与える影響を実証すること、および、対人認知に作用するその他の要因を検討することであった。平成25年度の実験では、ゲームキャラクタの強さ(敵からの攻撃に対する打たれ強さ)を要因とした実験を実施した。この要因は、ゲームにおける他者からの協力の重要性を操作するために導入された。実験の結果として、前年度の実験結果と同様に協力的プレイによって対人認知が好感的になることが示された。しかし、ゲームキャラクタの強さは対人認知に影響しないこと、つまりゲームにおける他者からの協力の重要性が必ずしも対人認知に影響しないことが示唆された。平成25年度の2つ目の研究は、テレビゲーム中の事象(得点、失点など)による心理的変化をとらえるための生体反応を検討することであった。この目的のために、同じ時系列課題(時系列コンテンツ)の中でも、情動を喚起しやすい動画視聴を課題として、情動変化の主観的評価と生体反応計測(心拍数変動、皮膚電気活動)との対応を検討する実験を実施した。実験の結果として、情動の主観的評価を実験的に操作できることが示されたが、主観的評価と生体反応との明確な関係性は見いだせなかった。コンテンツに対する主観的評価と生体反応との関係性の検討は、次年度(平成26年度)も継続することとした。平成24年度の研究の第一の目的は、複数人参加型テレビゲームにおける、他参加者による協力的プレイが対人認知に与える影響を実証することであった。市販の複数人参加型テレビゲームのゲームデザインを検討した結果、協力的プレイが認識され易いゲームデザインの要因として、「他参加者による協力的プレイの発生が、視覚エフェクトや効果音によって認識し易くなっていること」、「協力的プレイが、得点やライフゲージが変化するという一種の数値形式で認識できること」などが考えられた。これらの要因を満たすゲームを選定し、協力的プレイによる対人認知への影響を実証する実験を行った。実験では、他参加者が意図的に協力的プレイを実行する条件と協力的プレイを実行しない条件を設定し、両条件間で他参加者に対する人物評定を比較した。その結果、意図的に協力的プレイを実行する条件の方が対人認知が好感的になることが示された。この結果に加えて、対人認知の変容に対して、「プレイヤ(評定者)自身のゲームに対する熟達度」、「プレイ回数」が影響することが示された。他方、いくつかのテレビゲームにおいては、プレイヤは自分自身が操作するキャラクターのデザインを変更することが可能である。他参加者との接触が前提となっている場合、プレイヤがゲームプレイの目的や他参加者に応じて、プレイ態度のみならず、自分自身が操作するキャラクターのデザインも変更することが考えられる。キャラクターデザインは対人認知に影響することが考えられるので、平成24年度の第二の研究として、この点を検証した。平成26年度の研究の目的のひとつは、平成25年度に引き続き、時系列コンテンツ課題(テレビゲーム・プレイ、動画視聴など)中の事象(得点、失点など)による心理的変化をとらえるための生体反応の解析手法を検討することであった。平成25年度と同様に、情動を喚起し易い時系列コンテンツとして動画を使用し、生体反応として特に心拍変動に注目した。しかし、使用した動画の内容に応じて主観的評価は変化するにもかかわらず、心拍数変動は主観的評価との関係性を示さなかった。交感神経活動の指標とされている「LF/HF」(心拍数変動の低周波数成分と高周波数成分との比)も、動画に対する主観的評価との関係性を示さなかった。平成26年度の2つ目の研究では、コンピュータ・ネットワークを介した非対面状況のコミュニケーションを通じて形成される対人認知の要因のひとつとして、相手の行動に対する反応の迅速性に注目した。この要因を検討するために、国内で最も普及しているSNS (ソーシャルネットワーキングサービス)を模したシステムを作成し、そのSNSの送受信画面上に簡潔な返事("OK"、"No"など)をワンクリックで送信できるアイコンを付加した効果を検討した。システムの評価実験の結果、アイコンを付加したシステムに対して、「やりとりしやすくなる」や「コミュニケーションがうまくいった」という評価を得た。この結果は、相手の行動に対して迅速に反応することが良好な対人認知の形成の要因となり得ること、したがって、迅速な反応を可能とするインタフェースの重要性を示すと考えられる。平成27年度の研究の目的のひとつは、前年度に引き続き、時系列コンテンツ課題(テレビゲームプレイ、動画視聴など)による心理的変化をとらえるための生体反応の解析手法を検討することであった。前年度までに、喚起される情動を統制し易いコンテンツとして動画を採用し、比較的安定して計測できる生体反応として心拍変動に注目してきたことから、平成27年度も動画視聴による心拍変動の解析手法を検討した。特に、近年になって提案されたローレンツプロット解析による交感神経系と副交感神経系活動の個別評価を試みた。

この解析手法は従来の手法に比べて比較的短時間の変化を捉えることができるという利点を持つ。しかしながら、動画によって情動を喚起することはできたものの、これらの情動から予測される神経系の活動の相違と心拍変動との対応関係を明らかにすることはできなかった。情動と心拍変動との対応関係を見出せなかった一因として課題としての動画視聴時間が不十分であることが考えられたが、場面展開が速い時系列コンテンツによる心理的変化を心拍変動で評価するためには、さらなる検証が必要である。本研究課題名に示されている「テレビゲームプレイが現実世界の人間関係に及ぼす影響」に関して、実験室で2人同時でゲームをプレイした実験参加者が後日にプレイ相手の作業に協力するために再び実験室に来る意思を示すか否かによって検証した。実験の結果として、妨害的なプレイスタイルであったプレイ相手に対して協力の意思を示した実験参加者の割合は、非干渉的なプレイスタイルであったプレイ相手に対して協力の意思を示した実験参加者の割合よりも低かった。この結果は、ゲームプレイのスタイルによってその後の協力行動が左右されることを意味し、その後の人間関係への影響を示唆する。今回の研究では、複数人参加型ゲームを用いて、テレビゲーム中のプレイ態度が相手プレイヤからの人物評定とプレイ終了後の現実世界での協力的行動の生起に与える影響を検討した。結果として、(1)テレビゲームを介して対人認知が変容すること、たとえば、他者のプレイ態度が協力的であれば、その人物への評定(対人認知)は肯定的になること、(2)テレビゲーム中の妨害的プレイが、テレビゲーム終了後の相手プレイヤからの協力的行動を抑制し得ること、が示唆された。平成26年度中に、研究課題に適したコンテンツ(ゲームタイトル等)を選定し、主観的評価と生体反応との対応関係を見出し、その関係性を用いてゲームプレイ中に心理的変化が生じたポイントを推定する実験を実施する予定であった。しかし、市販のコンテンツを使用した実験では、主観的評価と生体反応との対応関係を見出せない可能性が高まった。そこで、計画を変更し、生体反応解析手法の再検討および研究課題に適したゲーム・コンテンツ作成に取り組んだため、実験の実施が先送りとなった。実験心理学平成26年度に引き続き、主観的評価と生体反応の変化との対応関係の検討を行う。旧来の生体反応解析手法に加えて、ローレンツプロット解析による心拍数変動の解析を試みる。並行して、より大きな心理的変化と生体反応を惹起する実験用コンテンツの選定を進めていく。今年度の前半に解析手法と実験用コンテンツを決定し、後半には生体反応から心理的変化が生じたポイントを推定する実験を実施する。テレビゲーム中の事象(得点、失点など)による心理的変化を生体反応の変化として計測する研究課題の実施に際して、その前段階である情動変化の主観的評価と生体反応(心拍数変動、皮膚電気活動)との対応の検討が不十分であった。この検討事項は、次年度(平成26年度)に引き継ぐこととした。
赤外反射吸収法によるけい皮酸長鎖誘導体LB膜の構造と光反応性に関する研究

本研究ではケイ皮酸(CA)およびケイ皮酸長鎖誘導体(C_<22>CA)からなるLangmuir-Blodgett(LB)膜を銀基板上に種々の条件で作成し、その光反応に伴う構造変化を赤外反射吸収法で調べることで、結晶状態と異なる単分子膜特有の分子集合状態およびその分子構造と光反応機構との関連について明らかにすることを試みた。その結果、以下のことが明らかになった。[1]CAの結晶はtrans-DIMERとcis-DIMERの2種類の構造からなる。両構造のエンタルピー差は356cal mol^<-1>となる。[2]C_<22>CAの結晶はcis-DIMERの構造からなり、紫外光照射により二量化反応する。
クモ膜下出血後の髄液内炎症性サイトカインの動態と正常圧水頭症の成因に関する研究

クモ膜下出血患者の髄液TGF-β1濃度を、正常圧水頭症を併発した患者と、しなかった患者の間で比較すると有意差が存在する。(1994)今回の研究でクモ膜下出血後くも膜下腔に遊離された白血球よりIL-6,TGF-β1などの炎症性サイトカインが多量に放出され、引き続いてCRPが上昇してくることがわかった。また出血後2週後の髄液中には活性型のTGF-β1が明らかに増加しており、これがクモ膜下出血後のくも膜下腔の繊維化に重要な役割を果たしている可能性があることがわかった。(2001)実験的にもマウスの髄膜腔内にhuman recombinant TGF-β1を注入すると3週以降に容量依存性に脳室拡大が出現し交通性水頭症ができる。(1994)また、同種血清をマウス髄腔内に注入しても、同様の交通性水頭症が誘導され、これは抗ヒトTGF-β1ウサギ抗体で阻止できた。(1997)マウスの髄膜を電子顕微鏡で観察すると髄注後約2週間でくも膜下腔に繊維芽細胞が遊走してきてくも膜下腔の繊維化がおこる。(1998)TGF-β1注入により水頭症が発生したマウスのくも膜下腔にインクを注入すると、シャム群では10分以内に髄液が頚部リンパ節に流出が確認されるのに対し、水頭症群では有意の流出遅滞が見られ、くも膜下腔の繊維化が髄液の流れを阻害していることが明らかとなった(1999)また、ラットの側脳室にhrTGF-β1を注入すると、同様にクモ膜下腔の繊維化がみられ、Morris水迷路で空間認識能が低下していた。さらにラットの側脳室にNa^+,K^+-ATPaseの阻害剤であるouabainを注入すると空間認識能が可逆的かつ容量依存性に抑制されることを見い出した。またラットの脳室内にTGF-β1を投与すると、脳室拡大がないにもかかわらずくも膜細胞のNa^+,K^+-ATPase活性が低下し、空間認識能が抑制されることも見い出した。これらの実験やこれまでの研究から我々は正常圧水頭症の病態は脳脊髄液の灌流障害による脳室拡大というよりも余剰のneurotransmitterやneuronやgliaの代謝産物を含む脳の細胞外液の排泄不全がこの病態の本質であると考えられる。髄液内IL-6はクモ膜下出血直後に最高値を示し、それらは好中球と単球から産生されていた。一方、ELISAでの髄液IL-1β値は常に低値を示したものの、フローサイトメトリーでは単球やリンパ球で検出可能であった。髄液CRP濃度は出血後2から3日目に最高値となった。TGF-β1濃度もまたELISAでは出血後1日以内に最高値となるが、それは血小板から放出される非活性型のためであった。25KDaのTGF-β1は出血後少なくとも15日間は検出可能であり、その一部は好中球、単球からも産生されていた。

今回の研究ではクモ膜下出血時に放出された白血球がIL-6やTGF-β1を産生することによってくも膜下腔での出血後の炎症反応に重要な役割を演じていることが示唆された。クモ膜下出血後の髄液中で様々な炎症性サイトカインが上昇し、その一部が髄腔内の白球から放出されることは前年度報告した。本年度Neurological Researchに採用され、現在印刷中である。本年度は正常圧水頭症に認められる可逆性の痴呆症を動物実験で解析した結果を報告する。TGF-β1はマウスに交通性水頭症を惹起する。同様の実験をラットで行うとマウスの実験時に見られるような水頭症は脳室拡大は認めないが、クモ膜下腔の繊維化が見られ、さらにそれらのラットでは空間認識能の障害が明らかに見られた。そこでの研究ではクモ膜下腔の繊維化が空間認識能に与える影響について検討した。13週令の雄Wisterラットの脳室内にhuman recombinant TGF-β1を直接または浸透圧ポンプを用いて24時間で注入し、3ヶ月後モリス水迷路で空間認識能を測定した。次に断頭して脳室径やクモ膜下腔の超微構造、Na^+K^+-ATPase活性を組織学的に検討した。他のラットではNa^+K^+-ATPaseの阻害剤であるouabainを7日間持続注入ポンプで注入し、注入中と注入後3週後に同じようにMorris水迷路を行った。その結果、TGF-β1注入ラットでは空間認識能が障害されるとともに組織学検査では能室拡大はないもののクモ膜下腔の繊維化とともにくも膜細胞のNa^+K^+-ATPaseが失活していた。Ouabain注入ラットでは容量依存性に空間認識能が障害されるとともにくも膜細胞のNa^+K^+-ATPaseがouabain注入中のみ失活し3週間後には空間認識能が正常に戻るとともになんらの組織変化も見られなかった。全てのグループの泳速にも有意差は認めなかった。これらの結果からNa^+K^+-ATPase活性とクモ膜下腔の脳脊髄液の流れが空間認識能の維持に必要であることが示唆された。クモ膜下出血患者の髄液TGF-β1濃度を、正常圧水頭症を併発した患者と、しなかった患者の間で比較すると有意差が存在する。(1994)今回の研究でクモ膜下出血後くも膜下腔に遊離された白血球よりIL-6, TGF-β1などの炎症性サイトカインが多量に放出され引き続いてCRPが上昇してくることがわかった。また出血後2週後の髄液中には活性型のTGF-β1が明らかに増加しており、これがクモ膜下出血後のくも膜下腔の繊維化に重要な役割を果たしている可能性があることがわかった(2001)実験的にもマウスの髄膜腔内にhumanrecombinant TGF-β1を注入すると3週以降に容量依存性に脳室拡大が出現し交通性水頭症ができる。(1994)また、同種血清をマウス髄腔内に注入しても、同様の交通性水頭症が誘導され、これは抗ヒトTGF-β1ウサギ抗体で阻止できた。(1997)マウスの髄膜を電子顕微鏡で観察すると髄注後約2週間でくも膜下腔に繊維芽細胞が遊走してきてくも膜下腔の繊維化がおこる。(1998)TGF-β1注入により水頭症が発生したマウスのくも膜下腔にインクを注入すると、シャム群では10分以内に髄液が頚部リンパ節に流出が確認されるのに対し、水頭症群では有意の流出遅滞が見られ、くも膜下腔の繊維化が髄液の流れを阻害していることが明らかとなった。(1999)また、ラットの側脳室にhrTGF-β1を注入すると、同様にクモ膜下腔の繊維化がみられ、Monrris水迷路で空間認識能が低下していた。さらにラットの側脳室にNa^+, K^+-ATPaseの阻害剤であるouabainを注入すると空間認識能が可逆的かつ容量依存性に抑制されることを見い出した。
病変部蛍光イメージ自動識別機能付き近紫外線励起固有蛍光診断装置の開発

われわれは1991年科学研究費補助金一般研究Bで暗視装置ナイトビュアーを用いた病変蛍光スペクトル分析装置を開発した。その結果、口腔癌では励起波長410nmで630nmと680-690nmの2つのピークを持つ特異的な二峰性の蛍光スペクトルを認め、口腔癌を非侵襲で即時診断が可能との結論にいたった。しかし、この装置は腫瘍の有無の検索には有用であるが、病変の全体像を捉えどの部分に癌があるのかを診断することは困難であった。そこで、われわれは、これらの結果をふまえこの蛍光物質の成分を明らかにし、健常口腔粘膜や口腔病変の蛍光スペクトルパターンを類型化し、口腔悪性腫瘍のスペクトルパターンを示す部位を蛍光強度により区分・表示し、癌の浸潤範囲を自動的に識別し、明示できる機器を開発することにした。今回新たに開発した病変イメージング蛍光診断装置(FLP-700)は、口腔癌の全体像を捉えることが可能となり、非侵襲で即時診断が可能であった。また癌で特異的二峰性を示す物質は何かを、極微量物質分析法であるキャピラリー電気泳動により分析した。その結果、いくつかのポルフィリンが検出できた。症例によりコプロポルフィリンであったり、プロトポルフィリンであったり、亜鉛プロトポルフィリンであった。これは、1.生体の免疫能や基礎疾患、病理組織学的診断や悪性度、病期などと関係がある変化の結果なのか。2.患者個々に異なり中途で変化しないものなのか。3.検出できるポルフィリンは一つしかない場合と、いくつか検出できるものとあるのは、なぜか。など多くの課題を示唆するものであった。今後さらに症例を増やして、臨床情報・病理・予後・その他多くの背景因子との相関が見いだせれば、今後の癌の研究に役立つものと考えられる。我々が平成3・4年度科研費一般研究Bにより開発した紫外線励起固有蛍光撮影装置(現有)では撮影範囲が12.6mm^2と小さかった。本研究により開発した装置では、内視鏡を用いることにより観察範囲がより大きくなり、口腔癌などでモニター上での病変全体像の観察を可能にした。開発した装置の概要を示す。モニター上に白色光による病変部全体像が写し出され、ポインターで表示された部分の蛍光スペクトル解析を行う。内視鏡を使うことにより、口腔咽頭、喉頭などでも蛍光スペクトル観察のみならず、白色光による病変の全体像の観察が可能になった。光源としてキセノンランプを使い干渉フィルターにより励起光とした。暗室だけでなく明室でも撮影が可能になるように回転チョッパーを用いた。病変部からの白色光と蛍光は、白色像の得られる観察系と蛍光スペクトルを表示するスペクトル系の二つに光学系に分け、モニター上に示すポインター部位の蛍光スペクトルを解析する。この際、XYステージを用いて光学ファイバーをXY軸方向に移動させることでモニター上の病変部の一部分のみの蛍光スペクトル測定を可能にした。干渉フィルターを用いて励起波長を400nmあるいは405nmとする予定であるが、フィルター製作で現在のところ期待するものが出来ておらず、開発中である。ファイバー刺入できるアプリケーターを同時に開発した。これにより光が到達しないような深在性の病変でも診断可能になると考える。二峰性物質の解明については、サンプルに用いる新鮮未処置の生体試料が3-5mm角と極小量なため、抽出した蛍光物質の分離には高感度微量分析法であるキャピラリー電気泳動(CE)を用いた。3例においてCEを行ったところ、1例はプロトポルフィリンのピークと一致したが。