hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高解像度画像列からの物体形状・姿勢・照明解析

今後は,前年度の成果をもとに,複数手法の統合や高解像度画像への適用を目指す.その際,これまでとは異なる種類の処理対象入力データが必要となるため,新規に購入する高解像度カメラによって取得,またはシミュレータによって生成する.多くのサンプルを得るにはシミュレータによる実験が不可欠であるが,単純なシミュレータでは形状推定の不安定性をもたらす要因を正確に再現できず推定手法の性能を正しく評価できない可能性があるため,実データの重要な特性を再現できるシミュレータを作成する必要がある.なお,視点変化や距離データを扱う統一的推定手法を目指すのは,このような不安定要因に影響されずに安定な推定を行うためであるが,この要因が何であるかは現在のところ特定できておらず,実データを参考に明らかにしていく必要がある.また,計算速度の向上のため,効率的な形状表現法を引き続き検討するとともに,計算手法の整理や今後の計算ハードウェアに適する高並列計算法の実装等も検討する.最近ではコア数の多いCPUが発売されているため,GPUだけでなくCPUによる計算も有力と考えられる.今後は,前年度までの成果をもとに,当初の計画で示した(i)高解像度画像に対応できる効率的計算法の開発・実装と,(ii)手法間の相互運用を容易とする統一された定式化の実現により,従来よりも高度な形状処理の実現を目指す.その要素技術として,効率的で導関数の計算が容易な形状表現法,並列プロセッサの利用とそれに適した計算法の検討,また,従来法では対象としなかった新たな問題設定における性能を検証するためのデータの取得等に関して,前述のように検討を進めており今後の方針についても併せて示した.年度末にもう1件の学会発表の可能性もあったが,これを見送ったため残額が発生した.次年度の助成金と合わせ,代替の発表費用として利用する予定である.年度内の国際会議発表に使用する機会がなかったため残額が発生した.次年度の助成金と合わせ,代替の発表費用として利用する予定である.
小型ハンディＭＲＩスキャナの開発

本研究の目的は、片手で操作できる手持ちのMRスキャナを開発することであった。対象が静磁場の中に入らないため、傾斜磁場を印加することができないため、1断面のみの撮像ができるスキャナを作成した。重さは2 kgとなり、片手で持つことができた。撮影した画像は信号/雑音比が大きく、詳細な診断は不可能であったが、撮影の可能性を示すことができた。研究の目的は、高価で大きな場所が必要な従来のMRIスキャナに代わり、外来診療でも使用可能な小型でハンディタイプのMRIスキャナを開発することである。画像診断に大きく寄与するMRIの高い軟部組織間コントラストを損なうことなく、また断層画像の良さを維持したまま、手軽に使用できるMRIスキャナを作成することが目標であった。まず静磁場発生コイルを作成した。直径20cmで幅が3cmのドーナツ型のプラスチック製リングに銅線を巻き付け、主コイルとなる静磁場発生装置を作成した。コンデンサを介し電流を通じ、電流とコンデンサの値を変化させたときの、コイルの入力インピーダンスと磁場強度の周波数特性を測定した。また、インピーダンス変換回路を付加し、入力インピーダンスを可及的に大きくし、磁界の強度を大きくした。この際の磁場の均一性を、ガウスメータを用いて測定し、コイルの巻き数、コイルの直径、巻く方向に垂直な長さの最適値を検討した。昨年度に作成したコイルによる磁場はかなり不均一となった。磁場の不均一を補正する最も簡単で単純な方法は、小鉄片を磁場強度の低い部位に取り付けることである。本年度は、小鉄片の設置位置とその大きさを工夫し、上記の磁場均一性を100 ppmにまでに改善した。次に、送受信コイルを作成した。RFパルスを照射するための送信コイル、対象からの信号をキャッチするための受信コイルを通法に従って作成した。この送受信コイルの大きさは、昨年度作成した静磁場発生コイルとほぼ同じ大きさで同じデザインでとした。すなわち、直径20cmで幅が3cmのプラスチック製リングに銅線を数回程度巻き付け、送受信コイルとなるRFパルス送受信装置を作成した。これらによって画像取得を試みたところ、大変SN比が低いものの、ある程度コントラストのある画像が得られた。画像診断に大きく寄与するMRIの高い軟部組織間コントラストを損なうことなく、また断層画像の良さを維持したまま、手軽に使用できるMRIスキャナを作成することが目標である。今年度は、静磁場発生コイルを試作した。直径20cmで幅が3cm程度のドーナツ型のプラスチック製環状物に銅線を巻き付け、主コイルとなる静磁場発生装置を作成した。MRI撮像では、この磁場の均一性が最も重要な問題で、この均一性を損なえば画像は取得できない。作成したコイルによる磁場はかなり不均一となった。これにはかなりの試行錯誤が必要で、磁場の均一性を10 ppmとしたかったが、現在の所100 ppm以上となっている。小鉄片の設置位置を工夫し、上記の磁場均一性を10 ppmにまでできれば、次に、送受信コイルを作成する。RFパルスを照射するための送信コイル、対象からの信号をキャッチするための受信コイルを通法に従って作成する。この送受信コイルの大きさは、本年度作成した静磁場発生コイルとほぼ同じ大きさで同じデザインであることが必要と考えられる。すなわち、直径20cmで幅が3cm程度のプラスチック製環状物に銅線を数回程度巻き付け、送受信コイルとなるRFパルス送受信装置を作成する。RFパルスは、今回購入予定のMRI用パルスパワーアンプ・LPPA 17040Wを用いて発生させる。このコントロールには、今回購入予定のRF出力制御用PC・HP57210を用いる。この装置では、矩形波のパルス発生が可能となっている。他に消耗品として、光ファイバー、成型用エポキシ樹脂を購入する。備品、消耗品以外では、研究発表と英文校正費などに使用したい。
口腔癌の浸潤性増殖における細胞膜活性脂質の役割

活性型スフィンゴ脂質として注目されているSphingosin-1-phosphate(S1P)は、生理活性物質として腫瘍細胞の増殖、浸潤および細胞移動の機能亢進などに関与するとされている。S1Pの産生や調節に深く関わるSphingosin kinase-1(SphK1)は、その発現が他臓器において細胞増殖、アポトーシス、血管新生、予後等への関連が報告されてきたが、口腔扁平上皮癌におけるSphK1高発現の正確な役割は十分に明らかにされていない。本研究では、口腔扁平上皮癌におけるSphK1発現と腫瘍細胞の増殖、浸潤および生命予後との関係を明らかにすることを目的とした。SphK1の高発現群と低発現群による比較検討では、腫瘍細胞の増殖に関して関連性を見出すことはできなかったが、SphK1の高発現群が浸潤様式の強い浸潤能を示す口腔扁平上皮癌と一致してみられ、また年齢、性別、原発部位およびステージ分類とは有意差を認めなかったが、臨床的に生命予後への影響を及ぼす転移との関連性が示唆された。多変量解析法では、SphK1が独立した予後決定因子ではなかったが、SphK1発現は口腔扁平上皮癌の腫瘍進展を評価するうえで重要な客観的因子となり、また生命予後を推測し得る可能性が考えられた。SphK1発現は、口腔扁平上皮癌患者の適切な治療選択の指標に役立ち、さらに治療抵抗性患者に対する今後の標的因子となり得る可能性が示唆された。細胞膜リン脂質代謝酵素の一つであるsphingosine kinase(SphK)-1は、ceramide/shingosine-1-Pバランスの調整によりさまざまな生体現象に関与し、腫瘍ではがん細胞の増殖とアポトーシスに重要な役割を演ずるとされてきた。SphK-1の口腔扁平上皮癌における浸潤増殖への関与の可能性を検討するため、口腔扁平上皮癌69例のSphK-1発現とがん細胞の浸潤性発育・生命予後との関係に加え、その生物学的意義を検討し、以下の成績を得た。1.口腔扁平上皮癌69例中38例(55%)に浸潤先進部腫瘍細胞におけるSphK-1の高発現を認めた。2.浸潤様式gradeIII/IV群、間質の線維芽細胞高反応群、頚部リンパ節転移陽性群でSphK-1の有意な高発現を認めた。3.SphK-1高発現群は、低発現群と比較し有意に生命予後不良で、単変量解析では病期、vimentin発現と共に有意な予後因子であった。4.SphK-1の発現は、Eーcadhelinの発現低下、Vimentinの高発現と関連を示したが、Ki67標識率との有意な関連は認めなかった。以上の所見から、SphK-1は口腔扁平上皮癌の浸潤先進部腫瘍細胞に高発現し、腫瘍細胞のEpithelial-Mesenchymal Transition(EMT)と周囲間質細胞への活性化を介した浸潤性増殖と生命予後に関与すると考えられ、SphK-1は口腔扁平上皮癌の発育制御に向けた標的分子である可能性が示唆された。口腔扁平上皮癌69例における腫瘍浸潤先進部でのSphK-1発現と生命予後との関わりを検証し、SphK-1の生物学的意義を検討した。活性型スフィンゴ脂質として注目されているsphingosin-1-phosphate(S1P)は、生理活性物質として腫瘍細胞の細胞増殖、アポトーシス抑制が認められており、さらに浸潤や細胞移動の機能亢進に関与するとされている。S1Pの産生や調節に深く関わるsphingosin kinase-1(SphK1)の口腔扁平上皮癌における正確な役割は未だ明らかではなく、本研究で口腔扁平上皮癌におけるSphK1発現と腫瘍細胞の増殖、浸潤および生命予後との関連を検討し以下の成績を得た。1. SphK1高発現群と低発現群における比較において、臨床的に年齢、性別、原発部位およびステージ分類に有意差は認めなかったが、リンパ節転移の有無に有意差が認められた。2.浸潤様式と強い相関を認め、SphK1発現と浸潤様式を系統的に検討すると、grade 2などの低gradeでは腫瘍浸潤先進部の腫瘍細胞に弱く発現するのに対し、grade 4Cなどの高gradeでは索状に浸潤する腫瘍細胞に一致して強い発現が認められた。3.生命予後はSphK1の高発現群と低発現群を5年生存率(Kaplan-Meier解析)で検討した結果、SphK1の高発現群は45.1%で低発現群の73.1%と比較して有意に予後が不良だった。以上の結果から、臨床的に生命予後へ影響を及ぼす転移との関係がみられた。SphK1発現は口腔扁平上皮癌の腫瘍進展を評価するうえで重要な客観的因子となり、生命予後を推測し得る可能性が示唆された。本研究において、SphK1の高発現が特に強い浸潤能を示す浸潤様式の口腔扁平上皮癌と一致してみられ、SphK1によって発現誘導されたS1Pによる腫瘍浸潤との関連性を検証し、生物的意義を検討した。

S1Pの産生や調節に深く関わるSphingosin kinase-1(SphK1)は、その発現が他臓器において細胞増殖、アポトーシス、血管新生、予後等への関連が報告されてきたが、口腔扁平上皮癌におけるSphK1高発現の正確な役割は十分に明らかにされていない。本研究では、口腔扁平上皮癌におけるSphK1発現と腫瘍細胞の増殖、浸潤および生命予後との関係を明らかにすることを目的とした。SphK1の高発現群と低発現群による比較検討では、腫瘍細胞の増殖に関して関連性を見出すことはできなかったが、SphK1の高発現群が浸潤様式の強い浸潤能を示す口腔扁平上皮癌と一致してみられ、また年齢、性別、原発部位およびステージ分類とは有意差を認めなかったが、臨床的に生命予後への影響を及ぼす転移との関連性が示唆された。多変量解析法では、SphK1が独立した予後決定因子ではなかったが、SphK1発現は口腔扁平上皮癌の腫瘍進展を評価するうえで重要な客観的因子となり、また生命予後を推測し得る可能性が考えられた。SphK1発現は、口腔扁平上皮癌患者の適切な治療選択の指標に役立ち、さらに治療抵抗性患者に対する今後の標的因子となり得る可能性が示唆された。本研究で得られた結果から、口腔扁平上皮癌におけるSphK1高発現が適切な治療選択の指標となり、またSphK1が治療抵抗性に対する今後の標的因子になり得る可能性を検討するため、浸潤先進部でのSphK1とS1Pの各レセプターそれぞれの役割をin vitroで検証する。現有の研究試薬の一部を供用して使用することができたため、743円の次年度使用額が発生した。現有試薬の一部を共用することができたため、35,148円の次年度使用額が発生した。結果の再現性を確認するため無作為抽出反復実験において、次年度の交付額に加え必要な物品購入に使用する。本研究で得られた結果の再現性を確認するため反復実験を計画しており、検証に必要な備品や薬品を当該年度の交付決定額に加え次年度使用額を使用する。
がん発症においてNK細胞はどのような免疫監視機構を果たしうるか?

本研究は、最近私達が見いだした新規のNK変異マウスであるnkdマウスと、腫瘍の高発系である癌抑制遺伝子欠損マウスを組み合わせることにより、がん発症の過程においてNK細胞がどのような免疫監視機能を果たすのかを明らかにすることを目的として行った。そのために、まずがん発症の過程においてNK細胞が果たす免疫監視機構を解析するためのモデルマウスの樹立を試みた。residentNK活性を欠損するC57BL/6nkd/nkd(以下nkdマウス)とRAG2欠損マウスを交配し、免疫不全マウスRAG2-/-nkd/nkd(以下RAG/nkdマウス)を樹立した。フローサイトメトリーによる解析の結果、RAG/nkdマウスの末梢リンパ組織にはNKl.l陽性NK細胞が存在せず、^<51>Cr放出法を用いた細胞傷害実験の結果、residentNK活性を欠損することが明らかとなった。RAG/nkdマウス由来の牌細胞をin vitroで培養すると、MHCクラスI依存的細胞傷害活性を獲得したことから、このマウスはT、B、NK細胞による恒常的免疫監視が機能せず、誘導可能なNK活性を有することが明らかとなった。従って、RAG/nkdマウスは、サイトカインで刺激した場合においてのみNK細胞に限って細胞傷害活性を獲得する免疫不全マウスであり、がん発症の過程におけるNK細胞の関与を解析するのに有用なモデル動物と考えられる。今後(1)T、B、NK細胞による免疫監視機構が働かなくなったとき、自然発症腫瘍の頻度および種類は変化するか?(2)腫瘍発生過程においてNK細胞の活性化が実際に起こっているのか?(3)NK細胞の免疫監視機能に内在性サイトカインは重要か?の3点について、腫瘍移植実験および腫瘍高発系マウスとの交配によって興味深い知見が得られるものと期待される。
多層構造完全並列導波管給電によるスロットアレーの偏波共用化の実現

60GHz帯で四層導波管並列給電構造を有する16x16素子偏波共用スロットアンテナを設計し,両入力ポート間のアイソレーションは周波数5964GHzにおいて60dB以上を実現でき;垂直と水平直線偏波放射時に周波数60.363GHzにおいて80%以上の高いアンテナ効率を実現した。高いアイソレーション特性と偏波識別度及び高い開口効率を実現する偏波共用型導波管スロットアンテナの設計手法を確立した。初年度で設計した16x16素子偏波共用四層構造並列給電導波管スロットアンテナの開口効率は80%に到達できず、主偏波面と45/135度斜めカット面では高いサイドローブが出現することが確認された。特性の更なる改善として最終年度では、まずアレーアンテナの素子間隔に注目し、従来の4.2mm(0.86λ)から3.4mm(0.7λ)に徐々に減少させたところ、素子間隔の減少に従い、主偏波のグレーティングレベルがほぼ変わらないことに対して、交差偏波の方が大幅な低減が得られた。続いて放射素子となるクロススロットの電界分布に注目したところ、主偏波について基本モード以外の高次モード成分も励振されたため、非対称な分布となっていたことが主偏波のグレーティングレベルが悪化する要因であることを判明した。改善策として、放射素子間隔を4.2mmから3.9mmに、キャビティ高を1.2mmから2.1mmに、スロット長3.1mmから2.7mmに変更する上で16x16素子並列給電五層構造導波管偏波共用スロットアンテナを再設計した。HFSSによる全構造解析の結果として、両入力ポート間のアイソレーションは周波数59 64 GHzにおいて60 dB以上を実現でき;周波数60.3 63 GHzにおいて各偏波放射時の80%以上の高い開口効率を実現した。多層構造導波管並列給電による偏波共用スロットアンテナの動作原理を十分に把握した上で、高いアイソレーション特性と偏波識別度及び高い開口効率を実現する設計手法を確立した。再設計したアンテナの試作について、拡散接合における位置ずれを低減するために全てのレイヤに対して0.3mm厚銅薄板をエッチング加工する代わりに、導波管層(1.2mm厚)とキャビティ層(2.1mm厚)をそのまま放電加工した後に拡散接合するプロセスに変更する。本研究は60 GHz帯で多層構造完全並列導波管給電回路を組み合わせて給電素子と放射素子共にクロススロットを導入することで,高いアイソレーションと偏波識別度を有する直線偏波共用アンテナの実現を目指した。まず,基本構造素子となる2x2素子サブアレーの実現を試みた。設計周波数は61.5 GHzで,放射素子間隔は4.2 mmとなる。給電部に関して,給電導波管の中心軸にクロススロットを配置することで理論的に高いアイソレーションの実現を可能とする。一方で多層給電回路のレイヤ構造を工夫して,スロット厚さ、幅を最適化したことで良好な反射特性と高いアイソレーションを実現した。放射部に関して同じくクロススロットを放射素子に採用したことで高い偏波識別度を実現した。次に,16x16素子並列給電四層構造偏波共用導波管アンテナの設計を行なった。開口面積は67.2 mm四方で,全体厚さは6.3 mmで薄型化を実現できた。HFSSによる全構造解析の結果:反射特性についてVSWRが1.5以下の比帯域は垂直と水平直線偏波放射時にそれぞれ5 %と8.1 %であり;両入力ポート間のアイソレーションは周波数全域の5866 GHzにおいて55 dB以上に実現でき;最大アンテナ利得と効率は垂直と水平直線偏波放射時にそれぞれ61.5 GHzで利得32.5 dBi、効率75%と62.8 GHzで利得32.5 dBi、効率72%であり;利得1 dB低下時の比帯域は同様に各偏波放射時それぞれ7.15 %と8.78 %であった。結論には,60 GHz帯で高利得・高効率な並列給電多層構造導波管スロットアンテナを設計したと共に,高いアイソレーションと偏波識別度を有する良好な偏波共用アンテナの設計にも成功した。更に,設計したアンテナを金属銅薄板の拡散接合技術による試作を行なった。現在はアンテナ評価の最中である。動作原理および構造の基礎検討として、給電部と放射部にクロススロットを採用することで高いアイソレーションと偏波識別度の実現に成功した。60GHz帯で16x16素子偏波共用導波管スロットアレーの設計を行い、アイソレーションは周波数全域5866 GHzにおいて55 dB以上に実現でき;各偏波放射時のVSWRが1.5以下の比帯域はそれぞれ5 %と8.1 %であり;最大アンテナ効率は利得1 dB低下時の比帯域はそれぞれ7.15 %と8.78 %であった。現在は金属銅薄板の拡散接合技術で試作したアンテナの評価中である。

初年度はアンテナ動作原理の確認と16x16素子偏波共用アンテナの設計を行うことで,高いアイソレーションと偏波識別度の実現に成功した。放射素子となるクロススロットとその励振用キャビティの結合で、斜め方向に高いサイドローブが出現することも確認された。今後はアンテナの帯域・放射効率を評価基準にスロット幅、キャビティ形状の最適化を行う予定である。また、拡散接合技術による四層構造アンテナ試作は初めてのチャレンジとなるため、層間の電気的接触性と接合の安定性に不安要素を残した。今年度は8x8, 4x4素子など小開口アンテナの設計と試作も行い、製作上での工夫を検討する。成功した後に広帯域化構造の検討及び大規模アレーの実現を試みる。提案構造と設計手法の確立を目指すと共にアンテナ試作と実験による検証を重視する。電波暗室でのアンテナ指向性・利得測定や近傍界測定装置によるスロットアレーの励振分布を直接評価して改善を図る。よってアンテナの試作費と実験設備備品費を計上する。また積極的に国内・外の学術会議で成果発表し,導波管スロットアンテナの分野で権威でもあるアメリカ・カリフォニア州立大学の研究者などと積極的に意見交換する。よって旅費を計上する。
航空機後流現象活用のための数値計算とPIV計測による後流解析法の確立

H30年度は,後流現象解析数値計算法の研究における次の3つの課題,1)後流積分法の長所を生かした抵抗値算出2)超音速飛行する翼後流の解析3)後流積分抵抗計算インターフェースの作成を行った.1)については,自作した後流積分抵抗算出ソフトを航空機や翼周り流体場の様々な数値計算結果に機能させて,後流積分法の長所を生かした抵抗計算が各種流れ場に適用できることを示した.長所として「3次元物体形状の複雑さに左右されることなく物体後流の物理量を2次元平面上で簡単に積分すれば抵抗値が求まる」「形状抵抗+波動抵抗+誘導抵抗への抵抗分解が可能」,「数値手法や格子分布などの離散化誤差による擬似抵抗の除去可能」,「抵抗原因となる物理要素の可視化」が挙げられる.各種の流れ場計算結果に対して後流積分を行い,上述した長所が得られていることを確認した.ボクセル格子を用いた流れ場計算のケースにおいては,物体表面での積分が必要な抵抗計算法では精度の良い値が得られないが,後流積分では良い値が得られることが確かめられた.また,後流積分領域の設定を適切に選ぶことで擬似抵抗の除去を行う事が出来,より精度の高い抵抗計算が可能であることを示した.2)は当初計画していなかったが,超音速機開発が世界レベルで活発化してきたことから,音速から超音速にかけての流れ場における後流現象解析を矩形翼に関して行った.後縁衝撃波や音速近辺での後流に生成される衝撃波の興味深い現象が明らかになった.3)については,「抵抗原因となる物理要素の可視化」画面と連携させて,後流積分による抵抗計算と抵抗分解を行う,ユーザーフレンドリーな後流積分計算システムを作成した.非定常流体場の後流積分法の確立までには至らなかったが,抵抗原因の可視化を通じて数値解の質的評価が出来る可能性を示唆する結果も得られ,有意義な研究成果が得られた.H.28年度においては,次の3つの課題に取り組んだ.1)翼や翼胴の後流の高精度数値解析指針策定後流現象の数値解析について,格子密度が計算結果の流体現象に与える影響を調査した.機体後方の格子分布を段階的に細分化しながら,主に抵抗値や後流現象を観察した.物体表面垂直方向の最小格子間隔⊿Zや遠方境界位置Zmax,境界条件の取扱いなどが影響することが分かった.例えば,Reynolds平均Navier-Stokes(RANS)計算の場合の⊿Zは0.02÷(一様流のレイノルズ数の平方根)程度細かいことが必要であることが分かった.予想外の収穫としては後退角の後流現象に与える顕著な影響の発見が挙げられる.2) PIV圧力推定改良(翼胴への適用,測定誤差除去処理ツール)計測誤差を人為的に入力データに混入させPIVPOSTで圧力推定した.誤差は実際の物理現象よりも空間的周波数が高いと思われるので,計測データを空間周波数で分解し,フィルター処理で除去した結果,誤差の影響が極めて小さくなる事を確かめた.また,複雑な後流に対するPIVPOSTの適用性を確かめた.翼胴機体や尾翼付き機体の後流の圧力推定にも適用し結果を検討し良好な推定結果を得た.3)後流積分で空力性能を算出するFF(Far Field)法の調査と簡単な対象での試験計算後流積分において世界的に最先端であるONERA(フランスの航空宇宙研究機関)の研究成果である文献を調査し,その内容に基づきFF法空力係数算出ソルバーの開発に着手した.初期バージョンの作成は終了した.作製した初期バージョンを用い,翼の後流や翼胴機体の後流を用いて抵抗を算出し従来の方法から得た値と比較した.初期バージョンの結果として,まだ多少の誤差はあるが今後の改良で精度向上の見込みのある結果を得た.前項の「研究実績の概要」のところで示した,3つの課題のうち,1)翼や翼胴の後流の高精度解析指針策定について,乱流モデルや遷移位置モデルのパラメトリックスタディの計算を種々行う予定であったが計算実行したシミュレーション数が十分でなく,有効な乱流モデル利用の指針を示せるためのデータがまだ揃っていない.そのため「やや遅れている」とした.また,H.28年度末までに査読付き学術雑誌論文を出版する予定であったが,投稿は行ったものの現在審査中であることも遅れと判断した.遅れの原因は,パラメトリックスタディのためのプログラム修正に予想より人手がかかってしまったこと.更に,これらの計算のために使用予定していたワークステーションの故障,また,業者との打ち合わせが不十分で新規購入の計算機の納入が遅れたためである.H.29年度において本研究では次の3つの課題,1)研究中のPIV圧力推定コードの複雑問題への適用,2)CFDによる後流解析のための指針構築に向けての検証3)後流面や遠方境界での物理量の測定により流体中を移動する物体にかかる抵抗値の算出方法(FF法,後流積分法などがある)の検証と抵抗分解結果の物理現象の対応検証に取り組んだ.1)については,複雑問題として実機に近い航空機翼胴形態の風洞実験用モデル.および,商用自動車の1/4モデルの後流面に対しPIV圧力推定を行った.航空機後流に対しては定量的にも精度の良い結果を得られた.自動車後流に対しては剥離等の速度変動が複雑であるためPIV計測データに誤差が残り,定性的には良好な圧力推定は出来たが,定量的には誤差が20%を超える領域もあり満足な結果は得られなかった.2)後流現象のCFD解析についてさらなる詳細検証を行った.

主流方向の格子分布の粗密は抵抗値に大きく影響することが分かった.また,乱流モデルが後流現象に与える影響を調査した.主に物体にかかる空気力や抵抗値,後流現象を観察した.局所的な正確な現象解析を行うことは重要で,格子解像度を高くする必要がある.しかし,一方で現象捕獲を正確に行うことが必ずしも積分量である抵抗や揚力の値には影響しないことも分かった.3)翼や翼胴機体周りの流体シミュレーションの結果を対象に,自作のFF法および後流積分法による抵抗計算を各種試行した結果を比較・検討しCFDによる抵抗値予測精度向上のための解析を行った.簡便に応用できる後流積分法を用いて精度の良い抵抗計算が行えるようになり,形状抵抗と誘導抵抗への抵抗分解も可能になった.興味深い新しい知見も数々得ることが出来た.特にエンタルピー抵抗については新しい発見があり,後流積分抵抗計算を通じてCFD数値解の質的評価が出来る可能性を見出した.「研究実績の概要」で示した,1)3)の3つの課題について中間的ではあるかも知れないが,成果と結論を得ることが出来た.もちろん成果や結論の中には,PIV速度データの誤差処理のように当初予定していた攻略法では不十分な結果しか得られないことが判明し,完全解決には至らず,新しい課題を提起しなければならないものもある.本研究実施者は,このような新しい課題によって新しいCFD技術の展開が開けるものと期待し,前向きにとらえ「遅れている」とは判断しなかった.また,H.29年度中に3本の論文が査読付き学術雑誌にアクセプトされ現在ONLINEにて早期公開されている.H.29年度後半の成果をH.30年4月および7月の国内学会で発表することが決定している.H30年度は,後流現象解析数値計算法の研究における次の3つの課題,1)後流積分法の長所を生かした抵抗値算出2)超音速飛行する翼後流の解析3)後流積分抵抗計算インターフェースの作成を行った.1)については,自作した後流積分抵抗算出ソフトを航空機や翼周り流体場の様々な数値計算結果に機能させて,後流積分法の長所を生かした抵抗計算が各種流れ場に適用できることを示した.長所として「3次元物体形状の複雑さに左右されることなく物体後流の物理量を2次元平面上で簡単に積分すれば抵抗値が求まる」「形状抵抗+波動抵抗+誘導抵抗への抵抗分解が可能」,「数値手法や格子分布などの離散化誤差による擬似抵抗の除去可能」,「抵抗原因となる物理要素の可視化」が挙げられる.各種の流れ場計算結果に対して後流積分を行い,上述した長所が得られていることを確認した.ボクセル格子を用いた流れ場計算のケースにおいては,物体表面での積分が必要な抵抗計算法では精度の良い値が得られないが,後流積分では良い値が得られることが確かめられた.また,後流積分領域の設定を適切に選ぶことで擬似抵抗の除去を行う事が出来,より精度の高い抵抗計算が可能であることを示した.2)は当初計画していなかったが,超音速機開発が世界レベルで活発化してきたことから,音速から超音速にかけての流れ場における後流現象解析を矩形翼に関して行った.
核内レセプターによる蛋白質分解機構の解析

核内レセプターは、ビタミンA,Dなどの脂溶性ビタミン、性ホルモン、脂質などを結合物質とする細胞内受容体であり、多様な生理機能を制御する。本研究者は、核内レセプターの1つである、エストロゲンレセプター(ER)を分解誘導するE3ライゲースCHIPを見出し、CHIPの発現と乳癌の増悪に負の相関があることを明らかにした。さらに、ERがエストロゲン依存的に標的蛋白質の分解を促すことにより、乳癌の転移を抑制する機能を有することを見出した。核内レセプターの1つである、エストロゲンレセプター(ER)がTGFβ経路の細胞内メッセンジャーであるSmadと結合し、ユビキチン化と分解を誘導することを見出した。TGFβは癌の転移を促進するが、ERはTGFβシグナルを抑制することによって癌の転移を強く抑制することが明らかになった。また、ERをユビキチン化するユビキチンリガーゼCHIPを見出し、CHIPの発現と乳癌の増悪に負の相関があることを明らかにした。さらに、乳癌細胞中のCHIPの発現量を増加もしくはRNAiによって減少させ、乳癌の腫瘍形成と肺転移に対する影響を検討した。その結果、CHIPの発現量増加は、乳癌の腫瘍形成と肺転移を強力に抑制し、逆に、発現量低下は腫瘍形成と転移を促進することが明らかになった。さらに、CHIPの乳癌増悪抑制メカニズムを探るため、CHTPの標的となる蛋白質を探索し、Amplified In Breastcancerl(AIB1)を同定した。CHIPはAIB1をユビキチン化し、分解を誘導することで乳癌の転移を抑制することが明らかとなった。核内レセプターの1つである、ビタミンDレセプター(VDR)がTGFβ経路の細胞内メッセンジャーであるSmadと結合し、TGFβシグナルを1a,25依存的に抑制させた。その結果、Smadの標的遺伝子であるPAI-1のmRNA量を減少させることを明らかにした。さらに、1a,25はVDR依存的に、大腸癌細胞の転移・浸潤能を抑制することを明らかにした。また、エストロゲンレセプター(ER)のリガンドがERβを介して転写因子KLF5の転写を制御することを見出した。ERリガンドのうちの1つである、ICI 182,780(ICI)によりKLF5による転写は活性化され、エストロゲン(E2)により抑制された。次に、KLF5の標的遺伝子の探索をおこなった結果、アポトーシス誘導転写因子であるFOXO1を同定した。ICIによりFOXO1のmRNA量は増加し、E2により減少することが明らかとなった。このFOXO1のmRNA量の増加は、ERβを介したCBPのリクルートによるものであり、減少は、ERβを介した分解によるものであることを明らかにした。この分解にはWWP1が関与することを明らかにした。ERβ、KLF5とWWP1は3者複合体を形成し、この複合体の割合がE2依存的に増加することで、KLF5のユビキチン化量が増加し、E2依存的に分解が誘導されることを明らかにした。次に、担癌マウスモデルを用いた実験により、KLF5は前立腺癌の腫瘍形成に対して抑制的に働くことを明らかにした。さらに、E2は前立腺癌の腫瘍形成を促進し、ICIは抑制することが明らかになった。このERリガンドによる制御は、ERβとKLF5を介していることをRNAiの実験により明らかにした。また、E2添加時の腫瘍においてKLF5のタンパク質量が減少していたことから、このE2による前立腺癌の腫瘍形成亢進はERβを介した、KLF5の分解によるものであることが明らかになった。
微生物認識機構・エフェクター分子産生の制御による炎症性腸疾患治療法の開発

本研究から,微生物由来の活性物質をトランスポーターなどの腸上皮細胞膜分子が認識し,腸管組織の恒常性維持するという新しい宿主-細菌相互作用機構の存在が明らかになった.この機構は主にバシラス菌や乳酸菌などのプロバイオティクスが産生する活性物質の作用を仲介する.また,これら微生物由来の活性物質は腸管保護作用や抗炎症作用を有することも示した.一方,内因性抗菌ペプチドであるhuman defensin (HD)-5および-6に抗炎症作用があることを明らかにし,さらにHD-5はアミノ酸の一種であるイソロイシンによって分泌が誘導されることを示した.これらの成果から,細菌由来の活性物質やHD-5などの抗菌ペプチド,およびその誘導作用を持つアミノ酸(イソロイシン)を用いた,新規腸管障害治療法の開発が期待される.(1)腸管上皮の微生物認識機構の解析、(2)Paneth細胞に代表されるエフェクター細胞による抗菌物質の産生、分泌機構の解析、(3)抗菌物質による抗炎症作用の検証、の3項目について研究を行ってきた。本研究から,微生物由来の活性物質をトランスポーターなどの腸上皮細胞膜分子が認識し,腸管組織の恒常性維持するという新しい宿主-細菌相互作用機構の存在が明らかになった.この機構は主にバシラス菌や乳酸菌などのプロバイオティクスが産生する活性物質の作用を仲介する.また,これら微生物由来の活性物質は腸管保護作用や抗炎症作用を有することも示した.一方,内因性抗菌ペプチドであるhuman defensin (HD)-5および-6に抗炎症作用があることを明らかにし,さらにHD-5はアミノ酸の一種であるイソロイシンによって分泌が誘導されることを示した.これらの成果から,細菌由来の活性物質やHD-5などの抗菌ペプチド,およびその誘導作用を持つアミノ酸(イソロイシン)を用いた,新規腸管障害治療法の開発が期待される.本年度の研究成果を目的別に示す.(1)腸管上皮の微生物認識機構(2)パネート細胞に代表されるエフェクター細胞による抗菌物質の産生・分泌機構Humandefensin 5(HD-5)の特異的抗血清を作成し,クローン病患者の陰窩におけるHD-5の発現を検討した.その結果,通常ではtrypsinによりproHD-5からmature HD-5が形成されるのに対し,本疾患患者のHD-5はtrypsinにより分解されてしまうことが明らかとなった.すなわち,クローン病患者における自然免疫異常に,HD-5の構造異常が関与すると考えられ,この成果の一部をBiochem Biophys Res Commun(358;349-355,2007)に公表した.(3)抗菌物質の産生・分泌を促進・抑制する調節機構経口投与で消化管内においてtypsin抵抗性の殺菌活性を有するrecommbinant HD5の作成が可能となり,Preliminaryな検討によりマウスDSS腸炎やIL-10欠損マウス腸炎に対する治療効果が認められた.現在も,種々の腸炎モデルにおける治療効果について検討中である.本年度の研究成果を目的別に示す.(1)腸管上皮の微生物認識機構本年度は,炎症性腸疾患患者の腸管組織におけるOCTN2発現解析を継続し,活動期の炎症性腸疾患患者では発現が増加していたことが増加していることを明らかにした.また,新規乳酸菌の培養上清が,腸管上皮にheat shock proteinを誘導し,腸管保護活性があることを明らかにした.現在,培養液中に含まれる活性物質の同定・構造解析を行っている.(2)パネート細胞に代表されるエフェクター細胞による抗菌物質の産生・分泌機構前年度までの研究によりクローン病患者の中にシステイン結合に異常を持つHumandefensin 5(HD-5)を産生する例が存在し,このHD-5はtrypsinにより分解されてしまうため抗菌活性を失うことが明らかになった.さらに本年度はHD-5の構造異常の検出頻度を調べ,およそ半数のクローン病患者において,この異常か認められることが分かった.また, HD-5の構造異常が認められない患者においても高頻度にHD-5蛋白の発現低下が認められることから,クローン病の自然免疫異常に, HD-5の構造および発現異常が関与すると考えられた.(3)抗菌物質の産生・分泌を促進・抑制する調節機構本年度は経口投与で消化管内においてtrypsin抵抗性の殺菌活性を有するrecombinant HD5を正常マウスに投与し,その腸管洗浄液を解析した結果, reoombinant HD5は大腸内に到達していることが明らかになった.致死量のDSSを投与したマウスにrecombinant HD5を経口技与した結果,生存期間の延長を認めた.以上から, recombinant HD5は,腸炎に治療効果を示すことが示唆された.本年度の研究成果を目的別に示す.(1)腸管上皮の微生物認識機構本年度は,炎症性腸疾患患者の腸管組織におけるOCTN2発現解析を継続し,活動期の炎症性腸疾患患者では蛋白発現が増加していることを,免疫染色,western blottingにより明らかにした.また,新規乳酸菌SB8803には腸管保護活性があり,マウス腸炎モデルにおける組織学的炎症の軽減すること,腸炎発症に伴う炎症性サイトカインの過剰発現を抑制することを明らかにした.さらに本菌の培養上清を分離・精製し生理作用を検討した結果,この生理作用を仲介する菌由来の活性物質の同定に成功した.また,この活性物質がin vitroおよびin vivoの系において,細胞防御蛋白でるHeat shock proteinの誘導作用,酸化ストレスに対する腸管保護作用を有し,実験腸炎に対する治療効果を持つことを明らかにした(特願2010-089469)

(この成果の一部は現在投稿中).(2)パネート細胞に代表されるエフェクター細胞による抗菌物質の産生・分泌機構Humandefencin 5(HD5)は,腸管上皮細胞にIL-8を誘導することが明らかになった.一方,HD5の前駆体であるpro-HD5にはIL-8誘導作用は無く,サルモネラ菌や病原大腸菌に対する抗菌活性も弱いことが明らかになった.すなわち,HD5の効果発現には蛋白分解酵素(trypsin)による成熟化が必要であると考えられた(Ishikawa C, et al.J Innate Immunity, 2009).また,各種腸炎モデルにおいて,HD5の投与が炎症抑制効果を発揮することや,致死的腸炎モデルにおいて延命効果を示すことを明らかにした.
界面エンジニアリングによる二酸化チタン薄膜の表面電子状態制御法の確立

酸化物半導体における表面電子状態の精密制御は、表面の機能を利用したガスセンサなどの電子デバイス、および触媒の機能を向上させる上で必要不可欠な技術である。本研究では、電荷不連続性の精密制御(界面エンジニアリング)を行った酸化物薄膜の表面電子状態の制御手法を確立することを目的とした。界面構造を制御したLaFeO3薄膜/SrTiO3基板ヘテロ構造において、界面の終端構造の違いによって、LaFeO3薄膜の電子状態が大きく変化したことを見出した。このことは、界面構造制御による表面電子状態制御ができていることを意味している。本研究では、電荷不連続性の精密制御および界面歪み印加(界面エンジニアリング)を行った酸化物薄膜の表面電子状態を光電子分光測定により直接決定する。これにより、界面構造とそれにより誘起される表面電子状態との相関関係を特定し、その知見に基づいた酸化物半導体の仕事関数変調方法を確立することを目的とする。初年度では、界面構造を制御したTiO2薄膜/LaAlO3基板ヘテロ構造を作製し、TiO2薄膜の表面電子状態および内部電場について光電子分光測定を用いて詳細に調べることに取り組んだ。しかしながら、ワイドバンドギャップであるLaAlO3基板は絶縁性が高く、光電子分光測定が困難であることがわかった。そこで研究対象を見直し、界面構造を制御したLaFeO3薄膜/SrTiO3基板ヘテロ構造を作製し、光電子分光測定を行った。その結果、界面の終端構造の違いによって、LaFeO3薄膜の電子状態が大きく変化した。このことは、界面構造制御によって表面電子状態が制御されていることを意味している。次年度では、この界面構造をさらに制御するとともに、界面構造制御技術を他の酸化物界面へ展開することで、仕事関数変調方法の確立を目指す。仕事関数を評価するために、光電子分光測定を進めていたが、参照物質でさえも正しい測定値が得られないことがわかった。この原因を調査したところ、予期せぬ電場の影響が生じていることが明らかとなり、その対策を進めている。本年度では、前年度に引き続き界面構造を制御したLaFeO3薄膜/SrTiO3基板ヘテロ構造における光電子分光を用いた評価から、仕事関数測定およびその変調方法の確立を目指した実験に取り組んだ。しかしながら、光電子分光装置の故障が生じ、正しい値が測定できないということが判明したため、評価については遅れている。平行して、他の鉄系酸化物La1/3Sr2/3FeO3について、面方位と膜厚を制御による電子状態変化に着目した研究に取り組み、特有の電荷秩序を伴う電子相図を作成した。次年度では、故障した装置の修理を行うと共に、鉄系酸化物薄膜の仕事関数変調方法の確立を目指す。前年度までに判明していた、仕事関数装置における電場の影響について調査していたが、装置そのものの電源の故障が起きたため、この修理を進めている。詳細な膜厚制御、界面終端構造の制御の結果から、界面の極性反転に応じて、確かにLaFeO3の内部ポテンシャルが反転したことが明らかとなった。この結果は、これまでに同様の系において、光電極反応や電気化学的手法によって評価された報告と定性的に対応している。

このことは、界面構造制御による表面電子状態制御ができていることを意味している。まず装置の改良を行い、正しく仕事関数測定ができるようにする。得られた仕事関数測定結果をもとに、界面構造制御との相関について、定量的な議論を進めていく。また、他の界面にも展開することで、その普遍性について調べていく。まず装置の修理を行い、定常状態になるようにする。その後、前年度までに調べた電場を遮蔽するためのシールドなどを開発し、正しい測定ができるようにする。酸化物エレクトロニクス本研究における光電子分光測定装置のハードウェア上の問題点が明らかになったため、当初予定していた物品購入を見送った。本研究における光電子分光測定装置の電源の故障が起きたため、当初予定していた物品の購入を見送った。次年度では、光電子分光装置の改良を行う。具体的には、試料周りの電場の影響が少ない試料固定台座、直線導入器、および電流導入端子などの購入に充てる。具体的には、試料周りの電場の影響が少ない試料固定台座、シールド、電流導入端子などの購入に充てる。
血小板膜糖蛋白GPVの分子生物学的蛋白化学的解析

トロンビンによる血小板活性化メカニズムにおいて、血小板膜糖蛋白GPVはGPIbとともに中心的役割を演じている。GPVを介するトランスメンプランコントロール機構解明を目的にGPVを分離、精製し、その物理化学的性状について検討するとともに、抗GPV抗体を作製し、血漿中に含まれるGPV及びそのフラグメントの定量を試みた。ヒト血小板を成分採血装置により集め、洗浄後、高塩濃度の緩衝液にてGPVを抽出した。硫安沈澱施行例、ファルマシア社FPLCシステムを用い、Superose12カラム、Mono Qカラムにて分離を進めた後、最終的にWGA-SepharoseによるアフィニティークロマトグラフィーによりGPVを精製した。精製GPVはSDS-PAGEにてPAS及びクマシーブルー陽性の単一バンドとして認められ、分子量は85KDと算定された。C_<18>reversephaseカラムにより精製度を検討したが、単一のpeakを認め、全収量は2×10^<11>個血小板あたり約110μgであった。精製GPVはトロンビンにより水解され、分子量約65KDのフラグメント(GPVfl)と考えられるバンドに移行したが、Endoglycosidase F処理では変化を認めなかった。等電点電気泳動の結果、GPVはpl5.56.5の間に複数のバンドを形成し、heterogenityが認められた。精製GPVを用いて家兎に免疫し、抗GPVポリクロナール抗体を作製した。抗体は一部ヒト免疫グロブリンとの交叉反応が認められたため、これを吸着除去した。精製抗体はGPV及びGPVflとのみ特異的に反応が認められた。抗GPV抗体を用い、EL1SA法にて血漿中のGPV及びGPVflの定量を試みたところ、正常者血漿中にもGPVの存在が確認され、一部の血栓症患者では病態に応じて増減を示し、血栓性疾患の予知、あるいは診断に有用であると考えられた。
ヘリウム液面電子を使った原子状水素2次元希薄気体の超流動状態の研究

ヘリウム液面上に浮かべた2次元水素原子気体の状態を調べるため、2次元電子を同じヘリウム液面上に共存させてセンサーとして用いた。液面垂直方向に強磁場をかけ、振動電場で2次元電子密度に揺らぎを生じさせると、エッジマグネトプラズモン(ENP)とよばれる2次元電子に特徴的な振動モードを励起することができる。EMP信号の減衰率は電子の移動度によって決まり、電子の移動度は電子の散乱課程に強く影響される。このことから、本研究では電子と水素原子の散乱がEMP信号の減衰率を大きくすると予想し、電子-水素原子2次元共存系でEMP信号測定を行った。前年度までに以下のことを明らかにしてきた。(1)水素原子と電子を共存させると、水素原子による電子付着反応と水素原子同士の再結合反応のため、それぞれの密度が時間とともに減少する。(2)強い磁場をかけてスピン偏極させることにより、電子付着と再結合の反応速度が両方とも抑制される。(3)密度が時間とともに減少する環境において、新たに開発したパルスEMP法による短時間の測定を連続して行うことが有効である。これらをふまえて、温度1K以下の液体ヘリウム表面に電子と水素原子を共存させた2次元系をつくり、液面垂直方向に5Tの磁場をかけて反応速度を抑制した。パルスEMP法で信号の減衰率を測定したところ、共存水素原子の存在に影響されないことがわかった。このことは、電子と水素原子の散乱断面積がきわめて小さいことを意味している。測定結果と我々の実験精度から散乱断面積の上限値は0.01nm以下(2次元の散乱断面積だから長さの次元をもつ)と見積もられた。散乱断面積がなぜこんなに小さいのか、理論的考察を進めている。本研究は、液体ヘリウム表面上に形成された2次元原子状水素気体の超流動状態を、同じ液面に共存させた2次元電子の移動度を使って研究することを目的としている。これまでに原子状水素と電子を共存させると水素原子への電子付着反応がおこるため密度の減少がおこり、系が不安定であることがわかっていた。平成16年度は電子付着反応のメカニズムを明らかにし、できるだけ反応がおこらなくなるような条件を見つけることに主眼をおいた研究を行い、水素原子と電子の2次元共存系を安定化することに成功した。以下、研究内容について述べる。水素マイナスイオンのふたつの電子はスピンシングレットである。したがって強い磁場で水素原子の電子と液面電子のスピンを同じ向きにそろえると電子付着反応がおこりにくくなることが予想される。私たちはスピン偏極効果を調べるために電子付着反応速度の磁場依存性を最大11Tまで測定した。予想通り反応速度は磁場で抑制され、共存系の寿命を10000倍程度も長くすることができた。定量的な測定により、速度係数が磁場の2乗に反比例することがわかった。水素原子の超微細状態のうち電子スピンが反対を向いている成分を微少に含む固有状態が電子との反応に寄与しているというモデルで実験結果を説明できた。この成果をふたつの国際会議(OFS2004,ISSP-9)で公表した。さらに電子と水素原子の相互作用を調べるために、磁場中の電子付着反応速度の温度依存性を測定した。速度係数が温度を下げると緩やかではあるが大きくなる珍しい反応であることがわかった。これをうまく説明するモデルを得るまでには至っていないが、電子の周りの電場が水素原子の電気双極子を誘起することが原因ではないかと考えている。本研究課題の目標である水素原子2次元希薄気体の超流動状態の検出にむけて、超流動ヘリウム表面に浮かべた2次元電子が同じ液面に共存させた水素原子の状態を調べるための感度のよいプローブとして有効に機能することをたしかめる実験を行った。電子と水素原子の共存系では、水素原子への電子付着反応がおこるため、両者の密度が時間とともに減少する。強磁場でスピン偏極させることにより電子付着反応を抑制できることが前年度の本研究の成果でわかっている。本年度は強磁場中で電子の移動度を測定し、共存させた水素原子気体の状態を知ることを目的として研究を行った。強磁場中において2次元電子系にはエッジマグネトプラズモン(EMP)とよばれる特徴的な振動モードが存在する。従来のCW法によるEMP共鳴では、周波数挿引で測定している間に電子と水素原子の密度が変化してしまうため都合が悪い。共存系の密度は数十秒程度の時間スケールで減少するので、系の状態をリアルタイムでモニターするためにはそれよりも十分短時間の測定を繰り返し行うことが不可欠である。私たちはパルスでEMP振動を励起し、10msごとにEMPの信号を得ることに成功した。EMPの減衰率は電子の移動度に依存する。ヘリウム液面に電子だけが存在する場合と水素原子を共存させた場合とでは減衰率に大きな違いが見られることがわかった。このことは液面電子が2次元水素原子気体の存在をしっかりと感じていることの証拠である。現在測定データの解析を進めていて、水素原子が電子の移動度に与える影響を定量的に理解することにつながると期待している。

EMP信号の減衰率は電子の移動度によって決まり、電子の移動度は電子の散乱課程に強く影響される。このことから、本研究では電子と水素原子の散乱がEMP信号の減衰率を大きくすると予想し、電子-水素原子2次元共存系でEMP信号測定を行った。前年度までに以下のことを明らかにしてきた。(1)水素原子と電子を共存させると、水素原子による電子付着反応と水素原子同士の再結合反応のため、それぞれの密度が時間とともに減少する。(2)強い磁場をかけてスピン偏極させることにより、電子付着と再結合の反応速度が両方とも抑制される。(3)密度が時間とともに減少する環境において、新たに開発したパルスEMP法による短時間の測定を連続して行うことが有効である。これらをふまえて、温度1K以下の液体ヘリウム表面に電子と水素原子を共存させた2次元系をつくり、液面垂直方向に5Tの磁場をかけて反応速度を抑制した。パルスEMP法で信号の減衰率を測定したところ、共存水素原子の存在に影響されないことがわかった。このことは、電子と水素原子の散乱断面積がきわめて小さいことを意味している。測定結果と我々の実験精度から散乱断面積の上限値は0.01nm以下(2次元の散乱断面積だから長さの次元をもつ)と見積もられた。散乱断面積がなぜこんなに小さいのか、理論的考察を進めている。
DNA損傷応答のシグナル伝達におけるミスマッチ修復機構の機能解明

本研究では遺伝性非ポリポーシス大腸癌(HNPCC)の原因分子であるミスマッチ修復タンパク質MLH1およびPMS2が、DNA損傷のシグナル伝達においてどのような機能を持つのかを明らかにすることを目標とした。代表者はすでにPMS2とアポトーシス誘導能をもつp73が結合することを報告しているが、本研究によりMLH1-PMS2-p73は3量体を形成せず、MLH1-PMS2複合体、p73-PMS2複合体はそれぞれ存在することを示した。また、PMS2のコドン500-707がp73との結合部位であることを明らかとし、MLH1との結合部位であるコドン675-850に近接することから、この二つの複合体が競合的に存在することが示唆された。しかし、MLH1はDNA損傷後のp73依存性アポトーシス誘導に必要とする報告があり、MLH1はPMS2-p73複合体形成を促進するか、阻害するかが問題となった。MLH1はPMS2と結合して安定な複合体を形成することが知られ、HNPCC患者で報告されたMLH1の変異によりPMS2は安定化されず、結果的にPMS2-p73の結合体も減少することが予想された。そこで、変異型MLH1が共存するときのPMS2-p73複合体量を比較すると、I25F, P28L, G62K, N64SなどのMLH1のATP結合部位付近の変異はPMS2-p73の複合体形成を促進し、E587G, K618T, R659P, A681T, W714Xなどの変異は減少させることが判明した。HNPCCで報告されたMLH1の変異により、ミスマッチ修復機能とアポトーシス誘導機能がどのように阻害されるかと検出する目的で101種類のMLH1のミスセンス変異を作製し、酵母を用いた機能解析と生化学的なミスマッチ修復能解析し、一部の変異に対し一過性に過剰発現しシスプラチンによる損傷を加えた時のアポトーシス誘導を解析した。DNAミスマッチ修復欠損細胞はシスプラチンやアルキル化剤などがある種のDNA損傷に対し耐性を獲得することが知られ、その機序としてミスマッチ修復機構がp53依存症、p53非依存症のアポトーシスを誘導すると考えられている。我々はこれまでにミスマッチ修復タンパク質PMS2とp53ファミリーのひとつであるp73が複合体を形成することを報告し、ミスマッチ修復機構とp73に依存したアポトーシス誘導経路が存在することを明らかにした。本研究ではさらに遺伝性非ポリポーシス大腸癌(以下HNPCC)家系で報告された変異型MLH1が細胞内に存在するときにPMS2-p73の複合体形成にどのような影響があるかを検討する目的で以下の実験をおこなった。293T細胞にPMS2、p73、MLH1を発現し、それぞれの複合体形成を免疫沈降により解析した。また、シスプラチンを加えたときに複合体形成の変化を同様に検討した。MLH1欠損大腸癌細胞株HCT116に変異型MLH1を発現し、シスプラチン処理した場合のp73のタンパク質量の変化、アポトーシス誘導を調べた。その結果、変異型MLH1の中にはPMS2と結合できないものが、その他に逆にPMS2-p73の複合体形成を増加させるものがあることがわかった。