hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光波パルス時間制御によるフォノンポラリトン波長変換極限と強電界テラヘルツ波発生

本年度は高電界強度テラヘルツ波発生に向けたニオブ酸リチウム結晶中のフォノンポラリトンから高効率にテラヘルツ波を取り出すために必要な冷却効果によるフォノンモードのダンピング抑制、結晶組成との関連、フォトリフラクティブ効果の影響など高強度励起条件における非線形光学結晶の組成や品質による影響を調べた。室温下におけるテラヘルツ波パラメトリック発生での主な損失はフォノンモードのダンピングに起因する。そのため結晶冷却によるダンピング抑制が高電界強度テラヘルツ波発生に必要である。本年度は液体窒素温度の77Kまでニオブ酸リチウム結晶を冷却した条件でテラヘルツ波パラメトリック発生を行った。冷却によって損失を約1/3に抑制した結果、室温下でのテラヘルツ波出力と比べて得られたテラヘルツ波出力は2THzで約3倍を達成した。得られたテラヘルツ波を集光したところほぼ回折限界まで集光でき、電場強度に換算して10MW/cmの高電界強度を達成した。また、フォノンポラリトンを介した波長変換における光ーテラヘルツ波波長変換ではテラヘルツ波と光学・音響フォノンモード結合が波長変換効率に大きな影響を与えることが分かっているためコングルエント組成とストイキオメトリック組成のテラヘルツ波パラメトリック発生への影響を検証した。実験では異なる励起条件(パルス繰り返し周波数200Hzおよび100kHz)でテラヘルツ波発生を行ったところ、コングルエント組成ではフォトリフラクティブ効果が発生しテラヘルツ波出力が制限されることがわかった。コングルエント組成の結晶におけるフォトリフラクティブ効果の発生閾値は平均入力光強度50kW/cm2、繰り返し周波数100kHzであった。一方で、ストイキオメトリック組成の結晶ではフォトリフラクティブ効果は起きなかったことから、高強度励起時におけるストイキオメトリック組成の有効性がわかった。当初計画の通り高電界強度テラヘルツ波発生に向けたテラヘルツ波ー光学・音響フォノンモード結合の学理探求を行った。具体的にはニオブ酸リチウム結晶中のフォノンポラリトンから高効率にテラヘルツ波を取り出すために必要な冷却効果によるフォノンモードのダンピング抑制、結晶組成との関連、フォトリフラクティブ効果の影響など高強度励起条件における非線形光学結晶の組成や品質による影響を調べた。結果として、テラヘルツ波パラメトリック発生によって10MW/mの高電界強度を達成しており、計画通りに進んでいる。今後は、目標とした電界強度100MV/cmに向けた100mJ級の励起光源の構築を行い、高電界強度テラヘルツ波発生を行とともに電場計測システムの構築を行う。具体的にはニオブ酸リチウム結晶中の損失は冷却によるダンピング抑制によって抑えることでき、大面積励起光によるパワースケーリングが期待できる。またニオブ酸リチウム結晶はストイキオメトリック組成を用いることで100mJ級の励起強度においてもフォトリフラクティブ効果を起こすことなく高効率にテラヘルツ波パラメトリック発生が可能となる。これらによって高強度電界テラヘルツ波発生に向けて推進していく。また利得スイッチ光源を用いたテラヘルツ波光源と光サンプリング用フェムト秒レーザーとの同期実験を行い、同期可能なテラヘルツ波パラメトリック発生システムとしてテラヘルツ波電場の計測を行う。本研究では高強度電界波長可変テラヘルツ波発生に向けたテラヘルツ波ー光学・音響フォノンモード結合の学理探求と新規物理現象やテラヘルツ波応用を開拓するための光源開発を目的としている。研究初年度は研究計画の通り、非線形光学結晶中のフォノンポラリトンからテラヘルツ波を発生させるために必要な励起条件に関して検討を行い、実際に励起光源の設計を行った。フォノンポラリトンを介した波長変換における光ーテラヘルツ波波長変換ではテラヘルツ波と光学・音響フォノンモード結合が波長変換効率に大きな影響を与えることが分かっている。これまでの研究により、ニオブ酸リチウム結晶を用いたテラヘルツ波パラメトリック発生においてサブナノ秒励起パルスを用いることによって変換効率の向上し、具体的には500ps以下の励起パルス幅で高効率波長変換可能である。上記を踏まえニオブ酸リチウム結晶における高効率変換のための励起条件から逆算した励起エネルギー、励起密度、励起パルス幅、を実現する既存の光源は一般的に入手できず独自に開発する必要があると分かったため、光増幅器の設計、光源設計、波長変換部の設計などを行った。また、マルチサイクルテラヘルツ波における電界計測の原理検証には、従来技術では時間ジッターが大きく、外部機器との同期は困難であることが分かった。そこで、従来の受動Qスイッチ光源より2桁以上時間ジッターの小さい、利得スイッチ光源を用いたテラヘルツ波光源の構成に関して設計を行った。波長変換極限において高強度電場の発生方法を探る目的において高出力励起光源構築が必須である。今年度は、実験に必要な性能を満たす設計が得られた。当初計画の通り励起光源の設計、具体的にはニオブ酸リチウム結晶における高効率変換のための励起条件から逆算した励起エネルギー、励起密度、励起パルス幅、を実現するために光増幅器の設計、光源設計、波長変換部の設計、などを行った。また、マルチサイクルテラヘルツ波における電界計測の原理検証に向け利得スイッチ光源を用いた励起光源の設計も行った。上記のように計画通り進んでいる。

本年度は高電界強度テラヘルツ波発生に向けたニオブ酸リチウム結晶中のフォノンポラリトンから高効率にテラヘルツ波を取り出すために必要な冷却効果によるフォノンモードのダンピング抑制、結晶組成との関連、フォトリフラクティブ効果の影響など高強度励起条件における非線形光学結晶の組成や品質による影響を調べた。室温下におけるテラヘルツ波パラメトリック発生での主な損失はフォノンモードのダンピングに起因する。そのため結晶冷却によるダンピング抑制が高電界強度テラヘルツ波発生に必要である。本年度は液体窒素温度の77Kまでニオブ酸リチウム結晶を冷却した条件でテラヘルツ波パラメトリック発生を行った。冷却によって損失を約1/3に抑制した結果、室温下でのテラヘルツ波出力と比べて得られたテラヘルツ波出力は2THzで約3倍を達成した。得られたテラヘルツ波を集光したところほぼ回折限界まで集光でき、電場強度に換算して10MW/cmの高電界強度を達成した。また、フォノンポラリトンを介した波長変換における光ーテラヘルツ波波長変換ではテラヘルツ波と光学・音響フォノンモード結合が波長変換効率に大きな影響を与えることが分かっているためコングルエント組成とストイキオメトリック組成のテラヘルツ波パラメトリック発生への影響を検証した。実験では異なる励起条件(パルス繰り返し周波数200Hzおよび100kHz)でテラヘルツ波発生を行ったところ、コングルエント組成ではフォトリフラクティブ効果が発生しテラヘルツ波出力が制限されることがわかった。コングルエント組成の結晶におけるフォトリフラクティブ効果の発生閾値は平均入力光強度50kW/cm2、繰り返し周波数100kHzであった。一方で、ストイキオメトリック組成の結晶ではフォトリフラクティブ効果は起きなかったことから、高強度励起時におけるストイキオメトリック組成の有効性がわかった。当初計画の通り高電界強度テラヘルツ波発生に向けたテラヘルツ波ー光学・音響フォノンモード結合の学理探求を行った。具体的にはニオブ酸リチウム結晶中のフォノンポラリトンから高効率にテラヘルツ波を取り出すために必要な冷却効果によるフォノンモードのダンピング抑制、結晶組成との関連、フォトリフラクティブ効果の影響など高強度励起条件における非線形光学結晶の組成や品質による影響を調べた。結果として、テラヘルツ波パラメトリック発生によって10MW/mの高電界強度を達成しており、計画通りに進んでいる。今後は、実際に励起光源の構築を行い、本研究の目的に向けた高強度励起光源を開発し整備する。一方、高強度励起光によって非線形光学結晶の組成や品質によって光学的特性が変化することが考えられ、また非線形結晶を冷却した効率向上においてはフォノンモードのダンピングの抑制効果が期待される。これらは実地検証においてテラヘルツ波領域での屈折率変化やフォノンモードの周波数シフトによるテラヘルツ波発生の影響から判断できるため実施する。後者に関して具体的には、コングルエント組成またはストイキオメトリック組成のニオブ酸リチウム結晶を用いて、冷却効果によるフォノンモードのダンピング抑制、フォノンモード周波数シフト、素材の屈折率変化による位相整合条件の変化などテラヘルツ波ー光・音響フォノン結合に関して明らかにし、高強度電界テラヘルツ波発生に向けて推進していく。
可変構造マイクログリッドのための自律適応型運用制御機構の開発

平成30年度は、可変構造マイクログリッドの基本アーキテクチャを基盤として、当該アーキテクチャの中核的な仕組みであるプラグイン型エージェント群によるシステム構成法の実装手法について検討した。本研究では、実際のマイクログリッドとその構成機器を対象としたシステム試作は困難であることから、上記の実装手法の検討では、マイクログリッドの構成要素となる機器/装置(ノード)のモデルとして、各種のIoTデバイス群を活用して、これらをエージェント化したエージェント型IoTデバイスを構成し、これを稼働中のマイクログリッドにおける能動化されたノード(プラグイン型エージェント)と見なして、システム構成機能の実装手法の設計と試作を行った。具体的には、マイクログリッド内での電力需要ノードに相当するデバイスとして、各種のセンサーデバイス、自走ロボット、無人ドローンなどを対象として、電力需給制御に関する情報交換と処理を担当するソフトウェアエージェントを試作して各デバイスに装着してシステムを構成した。また、プラグイン型エージェント群の組織化に置いては、同エージェント群の実装環境であるリポジトリ型マルチエージェントフレームワークが提供するエージェント通信機能、エージェント組織化/再組織化の協調プロトコルを利用して、これを行なった。また、発展型システムの概念に基づくマイクログリッドのノード群の自律適応型制御機構については、前年度に引き続いて、マイクログリッドシステム全体を単一のネットワーク型分散システムと見なし、同システムの巨視的なシステム活動度を状態観測指標として利用する手法について検討した。そして、シミュレーション実験等を通して、本手法の導入により、稼働中のマイクログリッドで生起する異常状態(電力消費の不均衡や自然災害・故障などに起因して観測されるシステム活動度の異常な変動)が検出できることを確認した。平成28年度は、まず、可変構造マイクログリッドを構成する種々のノードを、マイクログリッドの稼働状況に応じて能動的に動作する処理体(プラグイン型エージェント)として定式化するために、これらノードの実体となる装置やデバイスなどを想定しながら、当該エージェントの実装向きアーキテクチャとエージェント化プロセスについて検討した。現時点では、実際の装置類を対象とした設計は困難であるため、別途、検討を進めているIoTデバイスを対象としたエージェントアーキテクチャとエージェント化の設計プロセスを流用して設計を進めている。また、種々のIoTデバイスを対象としたプラグイン型エージェントの試作と実験により、当該設計の妥当性を確認・検証した。プラグイン型エージェントにより能動化されたマイクログリッドノード群を構成要素とするマイクログリッドの柔構造アーキテクチャに関する検討では、当該エージェント群の組織化プロトコルに基づいて構成される。現在、前述したプラグイン型エージェントの試作・実験の基盤となっているリポジトリ型エージェントフレームワークが提供する拡張契約ネットプロトコルを原型としてノード組織形成プロトコルを設計中である。発展型システムのアイディアを適用したノード組織の自律適応型制御機構については、マイクログリッドシステムの振る舞いを巨視的に観測するための定量的指標について検討中である。また、同検討の一環として、ネットワークシステムを対象としたシステム動作特性のための定量的指標を開発し、その観測実験も行った。その結果、システムの巨視的な活動状態を表す指標(活動度)のゆらぎの分散を用いることにより、システムに内在する異常状態等を察知できる可能性を確認した。本提案で、その基盤となるプラグイン型エージェントの設計・実装については概ね順調である。特に、プラグイン型エージェントの仕組みは、本提案と密接に関連する次世代のエージェント指向IoTの基盤技術として利用できる可能性がある。平成29年度は、まず、前年度に検討した可変構造マイクログリッド構築のための基本アーキテクチャに基づいて、プラグイン型エージェント群によるシステム構成手法の検討を進めた。具体的には、当該マイクログリッドの構成要素となる機器/装置(ノード)のモデルとして種々の機能を備えたIoTデバイスを設定し、これらをエージェント化したエージェント型IoTデバイスを能動化されたノードと見なして、実験用システムの設計を進めた。すなわち、マイクログリッド内での電力需要ノードに相当するデバイスとして点灯制御可能な照明ランプ、動作制御可能なセンサーデバイスや小型ロボットなどを対象として、電力需給制御に関する情報交換と処理を担当するソフトウェアエージェントの設計と試作を行なった。一方、発展型システムのアイディアを適用したマイクログリッドのノード群の自律適応型制御機構については、前年度から継続して、その処理の基本機能となるシステム自身の稼働状況の観測方式について検討した。本年度は、マイクログリッドシステム全体を一つのネットワークシステムと見なして、同システムの巨視的な動作モデルをもとに定義されるシステムの活動度に着目した状態観測手法を定式化し、シミュレーション実験、及び、クライアント-サーバ型の実験用ネットワークシステムを利用した実機動作の観測実験により、活動度のゆらぎの分散の振る舞いから、システムの巨視的な動作状況を推定できることを確認した。本手法を活用することより、稼働中のマイクログリッドで生起する異常状態(電力消費の不均衡や自然災害・故障などに起因して観測されるシステム活動度の異常な変動)が察知できる可能性がある。本研究の中核的な技術となるエージェント型IoTデバイスの設計・実装手法により、エージェント型マイクログリッドの構成要素となるノードにエージェント機能を付与するノード能動化機構の実体を与えることができるなど、概ね順調に進展している。なお、エージェント型IoTデバイスの設計・試作は、既開発のリポジトリ型マルチエージェントフレームワークを活用して行っている。このフレームワークを利用することにより、Javaソフトウェアを対象としたソフトウェアモジュールのエージェント化機能が利用できると共に、エージェント相互間でのメッセージ通信、及び、拡張契約ネットに基づくエージェント群の組織化/再組織化のための協調プロトコルが提供されるため、プラグイン型エージェントの設計・試作の負担が軽減されている。

本研究では、実際のマイクログリッドとその構成機器を対象としたシステム試作は困難であることから、上記の実装手法の検討では、マイクログリッドの構成要素となる機器/装置(ノード)のモデルとして、各種のIoTデバイス群を活用して、これらをエージェント化したエージェント型IoTデバイスを構成し、これを稼働中のマイクログリッドにおける能動化されたノード(プラグイン型エージェント)と見なして、システム構成機能の実装手法の設計と試作を行った。具体的には、マイクログリッド内での電力需要ノードに相当するデバイスとして、各種のセンサーデバイス、自走ロボット、無人ドローンなどを対象として、電力需給制御に関する情報交換と処理を担当するソフトウェアエージェントを試作して各デバイスに装着してシステムを構成した。また、プラグイン型エージェント群の組織化に置いては、同エージェント群の実装環境であるリポジトリ型マルチエージェントフレームワークが提供するエージェント通信機能、エージェント組織化/再組織化の協調プロトコルを利用して、これを行なった。また、発展型システムの概念に基づくマイクログリッドのノード群の自律適応型制御機構については、前年度に引き続いて、マイクログリッドシステム全体を単一のネットワーク型分散システムと見なし、同システムの巨視的なシステム活動度を状態観測指標として利用する手法について検討した。そして、シミュレーション実験等を通して、本手法の導入により、稼働中のマイクログリッドで生起する異常状態(電力消費の不均衡や自然災害・故障などに起因して観測されるシステム活動度の異常な変動)が検出できることを確認した。特段の問題が生じない限り、当初の計画に沿って研究開発を進めてゆく予定である。現時点で予想される新たな課題として、プラグイン型エージェントの効果的な設計・実装を行う上で、現在、その実装基盤となっているリポジトリ型エージェントフレームワーク自体の機能拡張が挙げられる。また、発展型システムの考え方に基づくシステム動作状態の観測指標の策定に当たっては、可観測な計測量に基づく種々の指標について検討する必要がある。最終年度は、プラグイン型エージェント群の静的/動的な組織化を行う処理機構を開発し、当該機構が変動する環境で稼働するマイクログリッドの制御機能を調整・変更する仕組み(可変構造マイクログリッドの制御機構)として活用できることを実験的に検証してゆく予定である。
算数と数学の接続における2つの一般化に関する開発研究

本研究の課題意識は,数学的認識の質的変換を可能にする教材構成の原理にある。そこに日本独自の制度的視点を加えて,「算数と数学の接続」という形で問題化した。すなわち「教育内容と学習の適時性」について,一般化の視座から教材の構成原理にアプローチした。平成18年度は,2年間の研究の最終年度にあたるが,本年度の研究成果をまとめると下記の2点となる。第1は,平成17年度までの研究において提案した「一般化分岐モデル」に基づきながら,算数と数学の接続を促す移行教材を開発したことである。つまり,代数教材としては,「分数の除法」や「負の数の減法」の教材化を提案するとともに,幾何教材としては,「図形の作図」や「包摂関係」の教材化を提案した。特に,算数から代数への接続については,Wittmannの「パターンの科学としての数学」の研究成果をレビューしながら,意味と形式の接続・統合が重要であることを指摘した。また,上述の代数教材および幾何教材に関する教授実験の分析を通じて,その教材の有効性や意義を例証した。第2は,平成1417年度に引き続き,国際ワークショップを開催したことである。平成18年11月に,Dorfler教授(オーストリア・クラーゲンフルト大学)とWittmann教授(ドイツ・ドルトムント大学)の2名を同時に招聘し,2年間にわたる研究のまとめと総括を行った。なお,平成18年度は最終年度にあたるため,最終報告書を作成した。本研究の目的は,算数から数学への移行教材の開発・実施・評価に関して,一般化の視座から,規範性と記述性の高い認知モデルを開発することにある。本研究では,数学的一般化を「内包的一般化」と「外延的一般化」に分岐させ,それらを認知論的に再定義しながら,「一般化分岐モデル」を新たに提起している。モデルの記述的精度を上げ,規範的な確度を増すためには,(1)学習集団の思考を整理・分析する視座と,(2)記号過程を追跡する概念装置が必要となる。本年度の研究では,その解決に向けて,理論的・実践的研究を鋭意進めた。本年度の研究成果は下記の3点にまとめられる。第1は,前述の課題(1)にかかわって,「社会的相互作用を分析するための記号論的枠組み」について考察した点である。具体的には,「家紋の分類」(中学2年生が対象)と題する教授実験を設計した上で,内包的一般化および外延的一般化という2つの一般化に照らしながら,「回転」という視座に基づく生徒の数学的活動の様相を分析した。第2は,平成14・15・16年度に引き続き,第4回国際ワークショップを開催した点である。本ワークショップでは,学習集団の力動性を社会的相互作用の視座から考察しているSteinbring教授を招聘し,氏の提唱する「認識論的三角形」による社会的相互作用の分析について協議した。第3は,算数から数学への移行を促す教材の開発である。本研究では,Wittmannの教授単元に注目しながら,その教授原理を批判的に考察し,課題を指摘した。その上で,Presmeg教授の提唱する記号論的連鎖モデルを援用しながら,教授単元を記号論的連鎖の視点から捉え直し,学習指導過程の分節を試みた。こうした考察は,上述の第2の研究とともに,課題(2)で述べた記号過程を追跡する概念装置に関する基礎的研究にあたる,と考えている。
次世代初等・中等理数科系教科におけるエネルギー・環境教育

1.エネルギー環境教育教材の開発(1)化学教育関連分野:金属の酸化と金属酸化物の還元,重金属廃液の処理と回収金属化合物の再利用,マイクロ波や超音波を用いた化学反応の促進などのテーマについての素材研究をもとにして,高等学校「理科総合A」における学習内容と関連付けた「エネルギー・環境教育」の実験教材を開発した。さらに,水質調査のための簡易測定装置として用いることを考え,デジタル画像の色情報から可視スペクトルを得る方法を確立した。(2)物理教育関連分野:電磁環境教育用教材として,フェライト複合材料電波吸収体を用いて10GHzのマイクロ波の吸収実験を行う実験教材を開発した。さらに,中・高等学校におけるエネルギー教育での利用を考え,熱電変換素子を用いた温度差発電,太陽電池と水ポンプを利用して光エネルギーを電気エネルギーに変換し,水の位置エネルギーを得る実験教材を製作した。(3)生物教育関連分野:「生物による環境学習」を主題とし,水生生物を用いた環境教育の開発を行った。また,環境学習活動を学校間・地域間で連携して行う「流域圏の学校参加型プロジェクトによる河川環境学習」に関する実践的研究に取り組み,学習支援のためのWEBページの充実を図った。2.学校現場における教育実践的研究本研究で開発した教材を用いて,小・中学校「総合的な学習の時間」におけるエネルギー・環境教育カリキュラムの開発を行い,試行授業を通じて教材内容と構成について評価・検討を行った。また,昨年度実施した高等学校「理科総合A」におけるエネルギー・環境教育の実践研究の成果をもとにして教材内容および構成を再検討し,エネルギー・環境教育プログラムを再構成した。実践研究の分析評価を基にして,教科内容と関連させたエネルギー・環境教育を実施することによる教科内容論的観点からの利点や問題点を明らかにした。1.エネルギー・環境教育教材の開発(1)化学カイロにおける鉄の酸化反応を定性的および定量的に追跡する生徒実験の手法を開発するとともに,実験廃棄物中の酸化鉄を還元処理する実験を開発し,鉄のリサイクルによるエネルギー利得を考察させる教材とした。さらに,酸化鉄の還元処理にマイクロウエーブ加熱を採用し,グリーンケミストリーの観点から教材に用いることを検討した。(2)電磁環境教育用教材として,ウレタン型電波吸収体と携帯電話を用いたマイクロ波の反射,透過,吸収実験教材を開発した。これを用いて身近な電磁波の存在とその性質を調べる実験を行った。また,電送線路内に置かれた金属や絶縁体中での電磁波の反射,透過,吸収に伴うインピーダンス変化の測定から物質中の電磁波の性質を調べる教材を検討している。(3)「生物による環境学習」を主題とし,地衣類および水生生物を用いた環境学習材の開発および実践を行った。2.エネルギー・環境教育カリキュラム開発と教育実践的研究高等学校「理科総合A」の学習内容と密接に関連させて,施設見学,調べ学習,化学実験,発表会などの企画を盛り込んだエネルギー・環境教育プログラムの試案を作成し,広島市内の県立高等学校において2ヶ月にわたる教育実践的研究を行った。さらに,エネルギー・環境教育を通じて論理的な思考力や創造性,独創性を育成するための教材内容や構成についての考察を行った。
妊娠鎮痛の機序を介した神経障害性疼痛の新規治療戦略：前帯状皮質の果たす役割の解明

研究期間内に,妊娠マウスを用いた神経障害性疼痛モデルにおいて,前帯状皮質の免疫組織学的解析を行い,脳内の免疫細胞であるミクログリアおよびアストロサイトが妊娠鎮痛に果たす役割を明らかにする.さらに前帯状皮質の分子学的解析を行い,オピオイド受容体の発現を解析することで前帯状皮質が妊娠鎮痛に果たす役割を解明する.最終的には,妊娠鎮痛の形成に関わるオピオイド受容体の遺伝子を搭載したウイルスベクターを用いて,非妊娠マウスを用いた神経障害性疼痛モデルの前帯状皮質の神経細胞に形質導入を行い,前帯状皮質のオピオイド受容体の発現が増加することで行動学的に神経障害性疼痛が改善することを明らかにする.研究期間内に,妊娠マウスを用いた神経障害性疼痛モデルにおいて,前帯状皮質の免疫組織学的解析を行い,脳内の免疫細胞であるミクログリアおよびアストロサイトが妊娠鎮痛に果たす役割を明らかにする.さらに前帯状皮質の分子学的解析を行い,オピオイド受容体の発現を解析することで前帯状皮質が妊娠鎮痛に果たす役割を解明する.最終的には,妊娠鎮痛の形成に関わるオピオイド受容体の遺伝子を搭載したウイルスベクターを用いて,非妊娠マウスを用いた神経障害性疼痛モデルの前帯状皮質の神経細胞に形質導入を行い,前帯状皮質のオピオイド受容体の発現が増加することで行動学的に神経障害性疼痛が改善することを明らかにする.
植物寄生センチュウによる宿主認識機構の解明

本研究はダイズシストセンチュウ防除を目指し、その生活環の中でシストセンチュウ特異的な現象である孵化と誘引現状に着目し、孵化、誘引制御物質の創製とその機能解析、および誘引現象を制御する遺伝子の同定を目的としている。本年度はまず、これまでにスクリーニングによって見出していたダイズシストセンチュウ孵化促進物質候補化合物の特異性および活性の向上を目指して構造活性相関研究を行った。これまでに見出していたリード化合物の構造の一部を削除もしくは他の官能基で置換した化合物を購入しその活性を検討したものの活性の強化には至らなかった。一部の構造を削った化合物については活性が消失したことから現在引き続き構造活性相関研究を行っている。また、ダイズシストセンチュウは適温、湿潤条件下にてインキュベート後(以下孵化処理と呼ぶ)孵化促進物質を認識することで孵化する。これまでの研究で既存の孵化促進物質であるグリシノエクレピンとphenanthrolineでは処理後の応答が異なっていることを見出していたためその違いに関して詳細に検討を行った。孵化処理後経時的にグリシノエクレピンを処理したところ、孵化処理直後に処理した場合も1日後に処理した場合でも孵化時期への影響はなかった。このことからダイズシストセンチュウは孵化処理後何らかの変化を起こすことによってグリシノエクレピンを認識するようになると考えられた。加えてダイズシストセンチュウ誘引に関与する遺伝子の取得を目指して誘引時に変動する遺伝子の取得を行った。これまでに取得したRNAseqにて宿主根への誘引時、硝酸イオンへの誘引時に共通して変動する遺伝子、宿主根誘引時のみに変動する遺伝子について、RT-PCRにて再現性を確認したところ、複数の遺伝子で再現性を確認することができた。今年度は構造活性相関研究による新規孵化促進物質の創製を目指したものの、リード化合物よりも高活性の化合物を見いだすことは出来なかった。部分構造のみでは全く孵化活性を示さなかったことから全体構造がかなり重要であると考えられ、現在のリード化合物の構造からは高活性な孵化促進物質の創製が難しい可能性がある。そのため構造活性相関研究を続けるとともに、新規のリード化合物の取得を行っているが、未だ高活性な孵化促進物質の創製はできていない。次年度は今年度創製した化合物を用いて実験を行う予定であったため、やや進捗が遅れている。引き続き高活性な新規孵化促進物質の探索を行うとともに、ダイズシストセンチュウによるグリシノエクレピンの認識機構の解析を行う。また、今年度得た誘引時に変動する遺伝子についてRNAiによるノックダウン実験を行うことで誘引に関与する遺伝子の探索を行う。グリシノエクレピンは30年以上前に見出された物質であるが、どのようにダイズシストセンチュウに認識されているのか?に関しては全く解析されていない。ダイズシストセンチュウの宿主認識機構を解析するにあたりグリシノエクレピンの認識時期や部位、などの情報はダイズシストセンチュウ防除法の確立のためにも必要である。そこで特にグリシノエクレピンの認識機構の個体レベル、遺伝子レベルでの解析にも注力して進めていきたい。

引き続き高活性な新規孵化促進物質の探索を行うとともに、ダイズシストセンチュウによるグリシノエクレピンの認識機構の解析を行う。また、今年度得た誘引時に変動する遺伝子についてRNAiによるノックダウン実験を行うことで誘引に関与する遺伝子の探索を行う。グリシノエクレピンは30年以上前に見出された物質であるが、どのようにダイズシストセンチュウに認識されているのか?に関しては全く解析されていない。ダイズシストセンチュウの宿主認識機構を解析するにあたりグリシノエクレピンの認識時期や部位、などの情報はダイズシストセンチュウ防除法の確立のためにも必要である。そこで特にグリシノエクレピンの認識機構の個体レベル、遺伝子レベルでの解析にも注力して進めていきたい。適切な執行に努めて研究を行ってきたが、物品の効率的な購入により年度末に若干の差額が生じたため。残額は次年度の消耗品費に追加し研究を進める。
3次元規則構造を有する有機2層自己組織化膜の作成と機能化

ストラップ構造を有するアルキル鎖修飾ポルフィリンに関して走査型トンネル顕微鏡測定を行い、基板表面に3次元的な立体構造が形成されることを確認した。また、基板へ固定化するための高分子として配位結合型超分子ポリマーを、電子供与性のテトラチアフルバレンを修飾した2官能性配位子ビスターピリジンと二価の鉄イオンの組み合わせにより調製することに成功した。また、電子受容性シクロファンとチオフェン誘導体からなるロタキサンの合成にも成功した。研究計画に基づき、アルキル鎖修飾フタロシアニンの走査型トンネル顕微鏡による自己組織化膜の測定を行った。炭素数8のアルキル鎖が8本修飾されたフタロシアニン、およびその亜鉛錯体に関しては市販のものを利用した。フェニルオクタンにフタロシアニンを溶解させた後、グラファイト基板上に滴下することにより走査トンネル顕微鏡観察を行った。その結果、炭素数8の場合は3回対称と4回対称の自己組織化膜を形成することが明らかになった。隣接するフタロシアニン間の平均距離はいずれの場合も約2.6nmであった。この結果を基に配位子を設計する予定である。また、強い電子供与性化合物であるテトラチアフルバレン(TTF)を側鎖に有する金属配位結合型超分子ポリマーの合成を行った。水酸基を有するTTFと2官能性の配位子であるビスターピジンの臭化物を反応させることで、TTFを有する配位子の合成に成功した。合成した配位子と二価の鉄イオンを混合することにより、超分子ポリマーを合成した。超分子ポリマーの形成は、紫外-可視吸収スペクトルを利用した滴定、および走査型原子間力顕微鏡を用いて行った。アルキル鎖修飾ポルフィリンを合成し、グラファイト基板上での自己組織化膜の形成を走査型トンネル顕微鏡(STM)で測定した。アルキル鎖修飾ポルフィリンはラメラ状に配列し、STM像からポルフィリンの分子構造がはっきりと確認することができ、ストラップ部位に導入したフェニル基も確認することができた。亜鉛イオンをポルフィリンに配位させることでポルフィリンの構造を堅くすると、STM像が安定するとともに、基板に対する吸着力が向上することを確認した。このような組織構造を機能化するために、テトラチアフルバレン(TTF)を修飾した配位結合型超分子ポリマーの作成を行った。TTF修飾2官能性配位子と鉄イオンを混合することで、紐状の高分子が形成することを原子間力顕微鏡により確認した。さらに、チオフェンと電子受容性シクロファンからなるロタキサン分子の合成を試みた。その過程で電子受容性シクロフアンとチオフェンオリゴマーが溶液中、固体中で包接錯体を形成することをX線結晶構造解析により確認した。チオフェンにエチレングリコール鎖を導入し、電子受容性シクロフアンと包接錯体を形成させた後に、エチレングリコール鎖末端の水酸基に嵩高い置換基を導入することによりロタキサンの合成に成功した。ロタキサンのX線結晶構造解析にも成功し、エチレングリコール鎖とシクロファンが水素結合をしていることを確認した。さらにロタキサンの蛍光特性、電気化学的特性に関しても解析を行った。
アミノ酸摂取によるサルコペニア予防－内分泌環境、遺伝素因の個人差に基づく縦断研究

本研究では地域在住中高年の長期縦断疫学調査の15年の経時データを用いて、アミノ酸摂取が内分泌環境や遺伝素因による骨格筋量減少に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。1.研究成果の具体的内容平成2729年度には「国立長寿医療研究センター・老化に関する長期縦断疫学研究(NILS-LSA)」のデータを用いて、中高年者の血漿アミノ酸量が多いほど、また血中テストステロン量に関わらず分岐鎖アミノ酸(BCAA)摂取量が多いほど横断的、縦断的に骨格筋量が多いことを明らかにした。平成30年度は、同NILS-LSAのデータにて、男性996名(4079歳)を対象とし、アンドロゲン受容体(AR)遺伝子多型の違いによる骨格筋量減少のリスクに18種のアミノ酸摂取がどのような影響を及ぼすか年齢群別に検討した。骨格筋指数(SMI,四肢筋量kg÷身長m2)の経時データを従属変数とし、第1次調査時の総エネルギー調整アミノ酸摂取量(18種)、AR遺伝子多型、第1次調査からの経過年数の主効果、および交互作用の影響について混合効果モデルを用いて年齢群別(中年群、高齢群)に検討した。AR遺伝子多型の短群率は、中年群59.0%、高齢群55.6%であった。中年群ではグルタミン酸、プロリンの主効果が有意であり、摂取量が多いほど骨格筋指数が高かった。高齢群ではアラニン、アルギニン、アスパラギン酸摂取量とAR遺伝子、経過年数との交互作用が有意で、AR遺伝子によってアミノ酸摂取量の骨格筋指数への影響が異なることが明らかになった。2.研究成果の意義と重要性摂取するアミノ酸によってはAR遺伝子による骨格筋減少のリスク軽減の可能性が示唆された。これまでの血漿アミノ酸量およびBCAA摂取量が骨格筋量に及ぼす影響を含め、さらなる詳細な解析が必要ではあるが、これはサルコペニア予防の知見として重要であり、意義があると考えられる。本研究では地域在住中高年男女の長期縦断疫学調査のデータを用いて、アミノ酸摂取が骨格筋量に及ぼす影響を明らかにすることを目的としている。1.研究成果の具体的内容平成27年度には「国立長寿医療研究センター・老化に関する長期縦断疫学研究(NILS-LSA)」の第1次調査時('97-'00年)の凍結血漿を用いて39種の血漿アミノ酸量分析(株式会社SRLに委託)を行い、各アミノ酸血漿濃度について性・年代別の分布を検討した。また第1次調査時の骨格筋量(正常群/低下群)と血漿アミノ酸濃度の多寡(低群/中群/高群)との関連について、年齢を調整したロジスティック回帰分析で性別に検討した。男女ともイソロイシン、ロイシン、バリン、アラニンの4種において、血漿濃度は格筋量低下と有意な関連を示し、それぞれの低群に対する高群のオッズ比(95%信頼区間)は男性では0.29(0.17-0.50)、0.17(0.09-0.30)、0.17(0.10-0.30)、0.42(0.25-0.70)で、女性では0.35(0.18-0.68)、0.22(0.11-0.45)、0.26(0.13-0.53)、0.41(0.22-0.73)であった。男女ともにイソロイシン、ロイシン、バリン、アラニンの血漿濃度が高いほど骨格筋量低下のリスクは有意に低かった。また、追跡調査「脳とこころの健康調査」(2016年2月終了)にて身体機能(SF-36、ADL)や筋力(握力、歩行速度)など次年度の縦断解析に必要なデータの測定、収集を行った。2.研究成果の意義と重要性本年度の研究で地域在住中高年者において分岐鎖アミノ酸の血中濃度と筋肉量との間に有意な関連を見いだした。このことは「筋肉量維持・増進には分岐鎖アミノ酸摂取が重要である」という従来の知見を血液レベルから実証する知見として重要であり、意義があると考えられる。また、今年度のデータ収集により、アミノ酸摂取が骨格筋量に及ぼす影響について縦断解析を次年度以降行う準備が整った。平成27年度の研究実施計画では、1追跡調査「脳とこころの健康調査」(2016年2月終了)にて身体機能(SF-36、ADL)や筋力(握力、歩行速度)など解析に必要なデータの測定、収集を行うこと、2第1次調査時の凍結血漿を用いた39種の血漿アミノ酸量分析(株式会社SRLに委託)を行い、一般地域住民の血漿アミノ酸の分布を把握することであった。研究はおおむね順調に進展していると判断できる。1.研究成果の具体的内容平成27年度は「国立長寿医療研究センター・老化に関する長期縦断疫学研究(NILS-LSA)」のデータを用いて、男女ともにイソロイシン、ロイシン、バリン、アラニンの4種の血漿濃度が高いほど骨格筋量減少のリスクは有意に低いことを明らかにした。

平成28年度は、NILS-LSAの第1次調査から第7次調査の15年の経時測定データを用いて、骨格筋指数(SMI;kg/m2)、握力(kg)、歩行速度(m/秒)を従属変数とし、従属変数のそれぞれの経時変化に第1次調査の血漿アミノ酸濃度3分位、年齢、第1次調査からの追跡年数、血漿アミノ酸濃度と追跡年数の交互作用がどのような影響を及ぼすか一般線形混合モデルを用いて性別に検討した。SMIの経年変化に対して主効果および追跡年数との交互作用ともに有意な関連を示した血漿アミノ酸は、男性ではフェニルアラニン、女性ではロイシン、男女ともにはチロシンであった。これらの血漿濃度が高いほど有意にSMIの切片は高く、SMIの低下の傾きは小さかった。握力、歩行速度の経年変化には有意な関連のある血漿アミノ酸はなかった。また、アミノ摂取量の多寡と骨格筋量減少の有無との関連では、男性ではフェニルアラニン、バリン、ヒスチジン、アルギニン、グルタミン酸の摂取量が多いほど骨格筋量減少のリスクは有意に低かったが、女性ではアミノ摂取量と骨格筋量減少に有意な関連はみられなかった。2.研究成果の意義と重要性本年度の研究で地域在住中高年者の長期縦断疫学調査より、血漿アミノ酸濃度とSMIの経年変化との間に有意な関連をみいだした。さらなる詳細な解析が必要ではあるが、これはサルコペニア予防の知見として重要であり、意義があると考えられる。平成28年度の研究実施計画では、(1)血漿アミノ酸量と筋量、筋力、身体機能の経時変化を確認し、それらの変化と血漿アミノ酸量との関連を把握する。(2)男性ホルモン関連要因(総テストステロン、遊離テストステロン、性ホルモン結合グロブリン、DHEA-Sなど)の血中濃度の経年変化を性・年齢群別に確認し、それぞれの血中濃度が、筋量、筋力、身体機能の経年変化に及ぼす影響について検討することであった。(1)については研究実績の概要に記したような重要な知見が得られた。(2)の男性ホルモンとの関連については現在解析を進めており、平成29年度には学会等で報告する予定である。本研究では地域在住中高年男女の長期縦断疫学調査のデータを用いて、アミノ酸摂取が骨格筋量に及ぼす影響を明らかにすることを目的としている。1.今年度の研究成果の具体的内容平成29年度は「国立長寿医療研究センター・老化に関する長期縦断疫学研究(NILS-LSA)」のデータを用いて、男性ホルモン関連要因(総テストステロン、遊離テストステロンなど)の多寡とアンドロゲン受容体(AR)遺伝子多型の組合せで異なるサルコペニアの遺伝的リスクによる骨格筋量の経年変化に分岐鎖アミノ酸(BCAA)摂取がどのような影響を及ぼすか検討した。NILS-LSAの第1次調査から第7次調査の15年の経時測定データを用いて、骨格筋指数(SMI,四肢筋量kg÷身長m2)を従属変数とし、従属変数の経年変化に第1次調査の血中テストステロン量、AR遺伝子多型、第1次調査時年齢、第1次調査からの追跡年数、血中テストステロン量と追跡年数の交互作用がどのような影響を及ぼすか線形混合モデルを用いて性別に検討した。男性では、総テストステロンまたは遊離テストステロンの血中量が多いほど切片のSMIの値が有意に高かった。血中遊離テストステロン量では、平均値より1標準偏差高値であると経年ごとの骨格筋量の減少が抑えられていた。しかし、AR遺伝子多型の主効果は有意ではなかった。女性では血中テストステロン量とSMIに有意な関連はみられなかった。上記のモデルに第1次調査のBCAA摂取量を投入したところ、血中テストステロン量に関わらずBCAA摂取量が多いほど切片のSMIの値が有意に高かった。2.研究成果の意義と重要性本年度の研究で地域在住中高年者の長期縦断疫学調査より、BCAA摂取量とSMIの経年変化との間に有意な関連をみいだした。
初老期地域住民におけるメタボリックシンドロームと口腔機能

メタボリック症候群では非メタボリック症候群よりも処置歯数が少なく、AL平均値が大きかった。この関係はロジスティック回帰分析でも同様に見られたが、年齢と性差で補正するとこの関係は消失した。メタボリック症候群の構成因子である腹囲、脂質、血圧、血糖も一部の口腔所見と有意な関係があったが、血糖値に口腔所見と最も密な関係が認められた。特に血糖とPD最大値、AL最大値、AL平均値の間には重回帰分析を用いて性別と年齢で補正しても有意な関係が維持されたことから、メタボリック症候群構成因子のなかでは血糖が最も口腔と関係が深く、血糖はPD最大値、AL最大値、AL平均値の独立した影響因子であることが示唆された。H17年度に行った地域住民393名(男177名、女216名)を対象にして、H18年度は各種血中濃度を測定した。また、口腔診査などの各種健診結果とウエスト、高血圧、高脂血症、高血糖の関連を解析した。血中アディポネクチン(7.0±4.8、男3.0±0.2、女8.9±5.2、F=89.0、P=0.000)、亜鉛濃度(90.5±15.7、男93.8±15.8、女87.8±15.0、F=14.5、P=0.000)、総コレステロール(216.9±34.5、男205.8±33,1、女226.0±33.1、F=35.6、P=0.000)、HDLコレステロール(61.4±15.1、男58.7±15.4、女63.7±14.6、F=10.6、P=0.001)、LDLコレステロール(131.3±34.6、男121.2±34.5、女139.5±32.5、F=28.7、P=0.000)、高感度CRP値(0.10±0.17、男0.12±0.20、女0.09±0.13、F=4.5、P=O.035)、動脈硬化指数のR-CAVI(8.4±1.2、男8.7±1.1、女8.2±1.2、F=12.4、P=O.OOO)、L-CAVI(8.4±1.4、男8.6±1.2、女8.2±1.5、F=7.8、P=0.005)、R-ABI(1.14±0.10、男1.16±0.10、女1.12±0.10、F=14.6、P=0.000)、L-ABI(1.14±0.11、男1.16±0.12、女1.12±0.10、F=13.8、P=0.000)、ウエスト長(83.3±9.5、男86.6±8.0、女80.5±9.8、F=43.4、P=O.OOO)、収縮期血圧(142.7±20.7、男145.9±19.9、女140.1±20.9、F=8.0、P=0.005)、拡張期血圧(81.1±12.0、男84.1±10.6、女78.6±12.5、F=21.2、P=0.000)に性差を認めた。ペプシノーゲン1/2比、血中インスリン濃度、血中ヘリコバクター抗体価、血中中性脂肪濃度、血糖値、HbA1c、には性差がなかった。健全歯数、未処置歯数、処置歯数、喪失歯数、残存歯数、咀嚼食品数とウエスト長、血圧、脂質、血糖の相関関係では処置歯数とウエスト長(r=-0.140、P=0.005)・HDL(r=O.127、P=0.012)、血糖(r=-0.126、P=0.013)、インスリン(r=O.107、P=0.034)、健全歯数とLDL(r=-O.123、P=0.015)、咀嚼食品数と血糖(r=-0.109、P=0.032)にそれぞれ有意の関係があった。血中アディポネクチンと口腔との関係では健全歯数(r=-0.148、P=0.004)、処置歯数(r=0.131、P=0.010)と相関が認められた。以上から、口腔機能とメタボリックシンドローッムには一部関係があることが示唆された。

平成17年に行った地域住民健診対象者の60歳者270名、65歳者123名と年長者研修大学校の高齢者231名計624名を対象とした調査研究結果から、2005年4月の日本内科学会で発表された日本のメタボリックシンドローム診断基準(ウェスト周囲径:男85cm以上、女90cm以上を必須項目として、高脂血症、高血圧、高血糖の3項目の内2項目以上を合併したときメタボリックシンドロームと診断)を基にして口腔所見との関連を検討した。メタボリックシンドロームと非メタボリックシンドロームで口腔所見を比較した。前者で処置歯数が有意に少なく(9.8±5.6本vs.11.3±5.9本、P=0.009)、アタッチメントロス平均値が大きかった(2.6±1.3mm vs.2.3±1.3mm、P=0.04)。ポケット深さ平均値(2.2±0.7mm vs.2.1±0.6mm、P=0.078)と最大値(4.4±1.5mm vs.4.2±1.4mm、P=0.094)は前者で大の傾向があった。健全歯数、未処置歯数、喪失歯数、残存歯数、出血平均数に両群の差はなかった。次にメタボリックシンドローム群と腹囲は診断基準に合うが高脂血症、高血圧、高血糖3項目中1つだけ該当するメタボリック症候群疑いの群を作成し、それ以外の非メタボボリック症候群の3群に分け一元配置分散分析で解析した。ポケット深さ最大値(メタボリック症候群4.4±1.5、疑い群4.5±1.6、非メタボリック群4.1±1.4、P=0.009)と処置歯数(メタボリック症候群9.8±5.6、疑い群10.9±6.0、非メタボリック群11.4±5.9、P=0.02)で3群に有意の差が認められた。以上から、メタボリック症候群では処置歯数が対象群よりも少なく、アタッチメントロスやポケットが深い傾向が認められた。地域住民60歳者270名、65歳者123名と年長者研修校受講者231名の合計624名。年齢は60歳81歳、平均64.4歳(男293名、女331名)。メタボリック症候群と非メタボリック症候群の2群で健全歯数、喪失歯数、残存歯数、PD最大値、AL最大値、PD平均値、Bo平均値、咀嚼可能食品数には有意さを認めなかったが、メタボ群で有意に処置歯数が少なく、AL平均値が大きかった。血糖値と残存歯数には負の関係、喪失歯数には正の関係が見られた。また、血糖値とPD最大値、AL最大値、PD平均値、AL平均値、Bo平均値の間に正の関係が見られた。メタボ症候群であるかどうかを従属変数、口腔所見・年齢・性別を独立変数とする重回帰分析では、年齢・性別で補正する前はメタボリック症候群と処置歯数(P=0.009)、AL平均(=0.040)はともに有意の関係があったが、年齢と性差で補正すると、これらの有意な関係は消失した(処置歯数;P=0.083:AL平均;P=0.630)。血糖値とPD最大値(P=0.000)、AL最大値(P=0.000)、PD平均値(P=0.002)、AL平均値(P=0.000)の間には高度に有意な関係が重回帰分析で認められた。性差と年齢で補正しても、血糖値とPD最大値(P=0.025)、AL最大値(P=0.000)、AL平均値(P=0.016)の間には有意な関係が維持された。以上の結果から、メタボリック症候群と口腔所見の関係は一部で有意であった。すなわち、メタボリック症候群では非メタボリック症候群よりも処置歯数が少なく、AL平均値が大きかった。しかし、年齢と性差で補正するとこれらの有意な関係は消失した。メタボリック症候群の構成因子である血糖値で口腔所見と最も密な関係が認められた。血糖とPD最大値、AL最大値、AL平均値の間では性別と年齢で補正しても有意な関係が維持されたことから、メタボリック症候群構成因子のなかでは血糖が最も口腔と関係が深く、血糖はPD最大値、AL最大値、AL平均値の独立した影響因子であることが示唆された。
超音波内視鏡下穿刺吸引細胞診による膵腫瘍と膵嚢胞におけるエクソソームの解析

本研究は膵腫瘍または膵嚢胞性腫瘍の疑いでEUS-FNA(超音波内視鏡下穿刺術)を実施する症例の血液または嚢胞液から単離したエクソソームのプロテオーム・マイクロアレイ解析等を行い、エクソソームで発現変化を示すタンパク質・核酸を同定した後に、多数の患者検体を用いてその疾患特異性を確認する。さらに、ヒト膵臓癌細胞を用いた実験により、エクソソームで発現変化を示したタンパク質・核酸が細胞内で増殖・浸潤・転移能等に及ぼす影響を明らかにし、患者の血液・嚢胞液を用いた膵腫瘍・膵嚢胞性腫瘍のエクソソーム診断を目指すことを目的とした。最終年度は患者血清由来エクソソーム中のmiRNA解析を行った。IPMNおよび膵臓癌ステージIIA, IVの患者血清をステージ毎に数例プールし、エクソソーム膜表面のフォスファチジルセリンに対するアフィニティーを利用した精製方法によりエクソソームを単離した。単離したエクソソームよりRNAを抽出し、3D-Gene(TORAY)にてmiRNAマイクロアレイ解析を行ったところ、IPMNと比較して発現量が2倍以上増加したものがステージIIAで25個、ステージIVで24個、また2分の1以下に減少したものがステージIIAで16個、ステージIVで22個あった。これらのうち比較的発現量が多いものを候補miRNAとして選定し、今後の解析を進めることとした。上記内容も含めて期間全体を通じて実施した研究の成果をまとめると、1検体採取と保存を合計22症例で行った。2不死化正常膵管上皮細胞と膵臓癌細胞由来のエクソソームの定量プロテオーム解析を行い、膵臓癌細胞で発現が増加したタンパク質のうち膜表面タンパク質を候補として選定した。3患者血清中エクソソームの単離とmiRNAマイクロアレイ解析を行い、膵臓癌の候補miRNAを選定した。今後、これらタンパク質およびmiRNAの詳細な解析を行うことで、膵臓癌におけるエクソソームの役割の解明や診断システムの開発につながるものと期待される。本研究は膵腫瘍または膵嚢胞性腫瘍の疑いでEUS-FNA(超音波内視鏡下穿刺術)を実施する症例の血液および嚢胞液から単離したエクソソームのプロテオーム解析を行い、エクソソームで発現変化を示すタンパクを同定した後に、多数の患者検体を用いてその疾患特異性を確認する。さらに、ヒト膵臓癌細胞を用いた実験により、エクソソームで発現変化を示したタンパクが細胞内で増殖、浸潤能、転移能等に及ぼす影響を明らかにし、患者の血液・嚢胞液を用いた膵腫瘍・膵嚢胞性腫瘍のエクソソーム診断を目指している。本年度は以下のことを行った。【1体採取と保存】6検体の採取と保存を行った。【2膵臓癌細胞エクソソームの単離とプロテオーム解析】4種の膵臓癌細胞(PANC-1、PK-1、PK-8、KLM-1)の培養上清から超遠心法によりエクソソームを精製した。精製したエクソソームをiTRAQ標識による定量プロテオーム解析を行い、353個のタンパク質を同定した。その中からより悪性度の高い細胞で発現が変化する候補タンパク質を選定した。【3血清からのエクソソーム精製】血清からエクソソームを精製する方法として、よく用いられている超遠心法、密度勾配法、ゲル濾過法などを行うと、血清中に多量に存在するタンパク質が多数混入してくることがわかった。そこで、血清中のタンパク質を抗体カラムにより除去する方法を試みたが、やはり多数の血清タンパク質の混入が認められ、さらなる改良が必要と判断した。現在までに6検体を採取し、凍結保存した。エクソソームの解析については膵癌細胞の培養上清から超遠心法によりエクソソームを精製し、プロテオーム解析を行うことでエクソソーム上の標的タンパク質の候補を得ている。血清からのエクソソーム精製は多数の血清タンパク質の混入が見られるため、複数の精製法を組み合わせるなどの従来法からの改良が必要であることが分かった。以上のことからおおむね順調に進展していると考えた。本研究は膵腫瘍または膵嚢胞性腫瘍の疑いで超音波内視鏡下穿刺術(endoscopic ultrasound-guided fine needle aspiration; EUS-FNA)を実施する症例の血液および嚢胞液から単離したエクソソームのプロテオーム解析を行い、エクソソームで発現変化を示すタンパクを同定した後に、多数の患者検体を用いてその疾患特異性を確認する。【1検体採取と保存】当院において膵腫瘍または膵嚢胞性腫瘍が疑われた症例に対しEUS-FNAを施行し、33検体を採取し保存を行った。【2不死化正常膵管上皮細胞と膵臓癌細胞エクソソームの定量プロテオーム解析】不死化正常膵管上皮細胞(H6C7)と3種の膵臓癌細胞(PANC-1、PK-1、KLM-1)の培養上清から超遠心法によりエクソソームを精製した。精製したエクソソームをiTRAQ標識による定量プロテオーム解析を行い、約1000個のタンパク質を同定した。同定したタンパク質の中より不死化