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極低温高輝度原子線の開発と原子波干渉計への応用

12年度中に主要な実験装置(主冷却レーザー光源、超高真空装置)の整備を完了し、13年度はこれを用いた冷却実験を行い、本研究の中心舞台となる準安定状態に関する詳細な分光学的研究、ポピュレーション・トランスファーを利用した極低温連続スカラー原子波生成に関する実験的検討を行った。主な成果は以下の通りである。1.5s^2 ^1So-5s5p ^1P_1磁気光学トラップ中での光ポンプ過程を利用した5s5p ^3P_2準安定状態の低温原子の生成効率の評価を行い、この生成レートとして、5×10^9s^<-1>の値を得た。2.5s5p ^3P_2準安定状態の特性評価。準安定状態寿命測定手法の開発と、500秒にわたる準安定寿命の決定と300Kの黒体輻射による準安定状態の緩和メカニズムの解明。3.5s5p ^3P_2-5s5d ^3D_3遷移(波長496nm)による磁気光学トラップの形成、光ポンピングを利用した5s5p ^3P_0原子線の連続生成。本研究で初めて実証した、3状態間の光ポンピング過程を用いる連続原子線生成では、光子反跳温度程度まで2段階冷却をしたうえで、さらに出力状態に別の状態を用意することができ、冷却過程と原子波利用の過程を完全に分離することが可能になる。この特徴は高精度原子波干渉計実現のために非常に有用である。4.ナノ・ケルビン原子波の生成に向けた中赤外遷移光源の開発。超低速原子線の生成を目指した、中赤外遷移5s5p ^3p_2-5s4d ^3D_3遷移(波長2923nm)によるレーザー冷却(T10nK)の検討。高安定・高出力半導体レーザーをポンプ光とするOPO光源の開発・Sr原子の中赤外遷移の観測。原子線の冷却限界を決める、光の反跳温度は、冷却波長の2乗に反比例して小さくできる。本研究では中赤外遷移を利用することで、反跳温度を可視光の1/25程度まで低減するナノケルビン原子線の生成に向けた検討を行った。(1)冷却光源の開発:(a)1mKまでの予備冷却に必要な波長461nmレーザー:単一モード半導体レーザー(波長921nm)をLittrow型外部共振器構造にて使用し、線幅1MHz、出力10mWの光を得た。この光をTaperedAmplifierに入射させ、400mWまで光強度を増大させた後、光増強共振器中でKNbO_3による第2次高調波発生により100mWの出力の461nmレーザー光を得た。(b)^3P_2準安定状態を下準位とする冷却に必要な波長496nmレーザー:基本的な構成は(a)と同一であるが、光増幅器にBroad Area Amplifierを使用し、30mWの496nmレーザー出力を得た。(2)実験用真空系の整備:(1)Sr原子蒸気生成用オーブン、(2)原子線収束部、(3)原子線減速部、(4)原子トラップ部の4つから成る真空系を組み上げた。

レーザー光の真空槽内導入や、観察のために用いられる覗き窓(viewport)として、Nobleらによって提案された加工ガスケットを使用する方式を採用した。この方式は、窓としての開口部の光学的平滑度が保証されることや、透過させる光の波長に応じて自由に窓材を交換できること、等の利点がある。(3)原子冷却・トラップ実験:上記(1),(2)で準備された装置により、461nm光によるSr原子の磁気光学トラップ(MOT)を得た。更に、このMOT中の原子に496nm光を照射することにより、トラップ原子数の増大が確認された。これは、以下の様に説明される。トラップ中の原子は、予備冷却遷移(5s^2^1S_0⇔5s5p ^1P_1)の上準位5s5p^1P_1から10万サイクルに1回の割合で、中間状態5s4d^1D_2を経て3重項準安定状態5s5p^3P_2に緩和する。この準安定状態を下準位とする、496nm光による冷却遷移(5s5p ^3P_2⇔5s5d ^3D_3)は完全に閉じたものではなく、その上準位から、一部が5s6p ^3P_2に緩和する。この原子は最終的に、5s6p^3P_<1,2,3>状態に、各々3%,33%,64%の割合で緩和する。このうち、^3P_1状態の原子は基底状態^1S_0に緩和するので、この分がトラップ中の原子数の増大に寄与する。準安定状態^3P_2に緩和したものは再び496nm光による冷却遷移サイクルに復帰する。スピンを持たない準安定状態^3P_0に緩和した原子は、461nm,496nm両方の光とも、また、磁場とも相互作用しないのでトラップから解放され、自由落下を始める。この過程は連続的に生起するので、極低温スカラー原子波を連続的に生成することができることとなる。12年度中に主要な実験装置(主冷却レーザー光源,超高真空装置)の整備を完了し,13年度はこれを用いた冷却実験を行い,ポピュレーショントランスファーを利用した極低温連続スカラー原子波生成に向け,以下の項目の実験的検討を行った。(1)5s^2 ^1S_0-5s5p ^1P_1(I)遷移を用いてSr原子の磁気光学トラップを行い,この過程で生じる5s5p ^1P_1-5s4d ^1D_2-5s5p ^3P_2状態への分岐を利用して1mK程度の5s5p ^3P_2状態準安定原子の生成に成功。(2)(II)遷移で達成できる原子の冷却温度を測定し,連続的2段階冷却を実証した。2.5s5p ^3P_2準安定状態の特性評価(1)四重極磁場トラップした準安定状態原子の緩和時間の測定から,30秒(暫定値)の準安定状態寿命を決定した。(2)準安定状態原子のローディングレートが,高密度時には原子の2体衝突により制限されることを見出した。3.中赤外遷移を用いた極低温原子生成の試み(1)当初の提案ではラマントランスファー過程での速度選択による原子線の低温化を想定したが,原子輝度の増大のためには,レーザー冷却手法の採用がより効果的である。5s5p ^3P_2-5s4d ^3D_3(III)遷移(波長2923nm)による冷却では数10nKまでの超極低温化が期待できる。(2)この実現のため,高安定・高出力半導体レーザーをポンプ光とするOPO光源の開発を行い,Sr原子の中赤外域遷移の観測に成功した。4.ラマン・ポピュレーショントランスファー実験:上述の新方式では,準安定状態原子自体の極低温化により,トランスファーレーザーへの速度分解能は必要としない。このレーザーのパルス的な照射により^3P_0準安定状態原子の生成を試みた。5. 5s5p ^3P_0準安定状態を用いる光周波数標準の検討を行った。
肝細胞増殖因子活性化因子と類似した構造を持つ新規血漿蛋白質(PHBP)の機能解析

1)四種類(AC4,AD1,CE9,FA3)の抗PHBPマウスモノクローナル抗体の作成に成功した。AC4とCE9は非還元のPHBPとのみ反応しPHBPの精製に適していた。一方、AD1とFA3は精製には適していなかったが、還元したPHBPとも反応した。2)各種MCA-ペプチドを用いた消化実験で、PHBPはアルギニンのC末を最も効率良く切断し、次いでリジンのC末を切断したが、その他のアミノ酸のC末は切断しなかった。3)PHBPは自己消化により内部が一ケ所切断され活性型に変換するセリンプロテアーゼである事が明かとなった。また、この自己活性化はホスファチジルエタノールアミン等の陰イオン物質の存在により促進された。4)PHBPのプロテアーゼ活性を阻害する蛋白質を血漿中より精製し、そのアミノ酸配列を同定したところClインヒビターであった。5)PHBPにより切断される血漿蛋白質を調べたところ、フィブリノーゲンやフィブロネクチンを切断した。また、一本鎖のウロキナーゼを切断し活性型に変換した。
規則的に配列されたドーパントを含む半導体構造の研究

不純物原子(ドーパント)の規則的な2次元的配列は、格子間隔で配列された究極の量子ドットと考えることができる。このような「ドーパント量子ドット」の実現を目指し、本研究では、シリコン(Si)表面上にアクセプタドーパントとして最も一般的なボロン(B)を吸着させ、規則的な配列を持つ2次元表面超構造の作成を試み、その形成過程、条件等を明らかにした。超高真空中において8001000°Cに加熱したSi(111)7x7清浄表面上に単体Bを蒸着し、その表面モフォロジを走査型トンネル顕微鏡(STM)で観察した。Bの曝露量は蒸着時間により変化させた。この結果B吸着による再構成の形状と構造は、Bの曝露量のみに依存することが明らかとなった。Bの曝露量が小さいときには、3つのダイマから成る明暗2種類のリング構造が観察された。曝露量が大きくなると、再構成面は、√<3>x√<3>R30°C、2x2、C(4x2)などが混在する構造を示す。1/3MLに相当するBを蒸着すると、表面全体が√<3>x√<3>R30°C構造で覆われ、極めて規則的にBが配列した表面が得られた。また、この√<3>x√<3>R30°C表面超構造は、800と900°Cの間の温度で形成されることが明らかとなった。7x7表面構造は840°C付近で1x1構造へ相転移することが知られており、この結果は√<3>x√<3>R30°C構造の形成には1x1構造への転移が必要であることを示している。今後は、√<3>x√<3>R30°C上にSiをエピタキシャル成長させ、2次元ドーパント構造を、さらには電子ビーム等によりドーパント量子ドットの作成を試みる予定である。不純物原子(ドーパント)を半導体中に2次元あるいは1次元的に規則的に配列することができれば、「ド-ピング量子ドット」の実現が期待される。本研究はこの第1歩として、ドーパント(ボロン)のSi表面への吸着による表面再構成過程を超高真空トンネル走査型顕微鏡(STM)により調べ、さらにはこの表面にSiをエピタキシャル成長させ、その構造の電気的特性を調べることを目的としている。平成8年度では、STMによるSi(111)7x7表面構造の観察、および電子線ビームにより単体ボロンを蒸発させ、昇温させたSi(111)7x7表面に吸着させ、その再構成過程をSTM観察により明らかにした。通常の清浄化プロセスによりクリアな7x7表面を安定して観測できた。次に800°Cに昇温させたSi基板に単体ボロンを吸着させたときには、ステップあるいはテラス上に数10nmの島状クラスターが形成された。一方、1000°Cの場合には、ステップ端から低いテラスの方向へステップに平行に再構成表面が形成され、900°Cの場合にも同様な結果が得られた。なお、室温でボロンを蒸着後、高温アニールを行った場合にも900°C以上で再構成表面が観察された。これは、Si(111)7x7表面が1x1表面構造に変わり、冷却過程でボロン再構成表面が形成されることを示している。なお、ボロン再構成表面は√3x√3構造となることが知られているが、今回は明確な√3x√3構造よりむしろ、その欠陥構造の一種であるリング構造が多数観察された。

今後は、√<3>x√<3>R30°C上にSiをエピタキシャル成長させ、2次元ドーパント構造を、さらには電子ビーム等によりドーパント量子ドットの作成を試みる予定である。
強相関酸化物量子井戸構造のフェルミオロジー

原子レベルで構造を制御した強相関酸化物量子井戸構造を用いて、新奇な2次元電子流体状態を創成・制御することを目的として研究を行った。その結果、強相関酸化物を用いた量子井戸構造を用いることにより、世界に先駆けて強相関電子の2次元閉じ込めとその制御に成功した。さらに、その量子化状態を角度分解光電子分光により特定し、「軌道選択的量子化」や「量子化準位の有効質量発散」といった強相関電子に特有の現象と考えられる奇妙な振る舞いを見いだした。銅酸化物の高温超伝導に代表される層状酸化物が示す特異物性は、低次元性と結び付いた強相関電子状態にその起源をもつ。層状酸化物の結晶構造を絶縁層(電荷供給層)で2次元的な伝導層を挟み込んだ構造をもつ自然量子井戸構造ととらえると、低次元強相関物性への最も直接的なアプローチとして、酸化物量子井戸構造を用いることで低次元電子状態を任意に制御し、その物性変化を調べるという研究に行き着く。つまり、この強相関酸化物量子井戸構造で発現する低次元電子状態を直接観測することは、低次元強相関酸化物の示す特異物性の機構解明に直接結び付く。そのため、本研究では、レーザー分子線エピタキシー法により原子レベルで構造を制御した「強相関酸化物量子井戸構造」を作製し、この強相関酸化物量子井戸構造を用いて新規な低次元電子状態をデザインする。そして、このフェルミ面トポロジーを高分解能角度分解光電子分光法により直接決定し、物性との相関関係を明らかにすることにより低次元強相関物性を明らかにすることを目的とする。本研究では、レーザー分子線エピタキシー法により原子レベルで構造を制御した「強相関酸化物量子井戸構造」を作製し、その電子状態を光電子分光法により直接決定することで、新規な低次元電子状態をデザインすることにある。そのため、本年度は、異なる酸化物を接合した「酸化物ヘテロ界面」で発現する新規な2次元電子状態にターゲットを絞って研究を行った。具体的には、LaO電荷供給層からのδドープによる界面2次元電子状態形成が示唆され話題を呼んでいる、バンド絶縁体LaA10_3とSrTiO_3とのヘテロ界面について測定を行った。その結果、バンド絶縁体界面で発現する金属層の起源として、これまで提案されてきた界面数層における「電荷移動」現象ではなく、極性LaAl0_3/SrTiO_3界面の電荷不整合による電位発散を防ぐためにSrTiO_3の酸素欠損により生じたキャリアーが界面に形成されるノッチ構造に蓄積されることがその起源であることを見出した。また、これらの研究と同時並行して、軟X線領域(3001200eV)での精密フェルミ面マッピングを行うために、高精度の二軸(θ,φ)マニュピレータの設計を行った。これにより、2軸角度スキャン(k_x,k_yスキャン)と放射光エネルギースキャン(k_zスキャン)を連動させることで自動3次元フェルミ面マッピング機構が可能になった。そのため、本年度は、立ち上げが終了し、現在稼働状態にある薄膜用5軸低温マニュピレーターを用いて、「酸化物超構造界面」で発現する新規な2次元電子状態にターゲットを絞って研究を行い、下記の成果を得た。1. SrVO3(SVO)超薄膜の電子状態:最もシンプルな強相関電子系であるd1系SVOについて、その薄膜の電子状態における膜厚依存性を測定した。その結果、SVOは臨界膜厚4-5MLで金属-絶縁転移を示すことが明らかになった。この結果は、膜厚増加による2次元状態から3次元状態へのクロスオーバーに伴ったバンド幅の増加による金属-絶縁体転移と考えられる。2. La1-xSrxMnO3薄膜のフェルミオロジー:劈開性を持たないことから未だフェルミ面決定されていないMn系ペロブスカイト酸化物において、放射光を用いた高分解能角度分解光電子分光をおこない、3次元のフェルミ面を決定した。そのため、本年度は、立ち上げが終了し、現在稼働状態にある薄膜用5軸低温マニュピレーターを用いて、「酸化物量子井戸」で発現する新規な2次元電子状態にターゲットを絞って研究を行い、下記の成果を得た。1.SrVO_3超薄膜における次元性誘起金属絶縁体転移バンド幅制御による金属・絶縁体転移(MIT)の起源を調べるための新たな手法として、酸化物量子井戸構造による次元性制御MITというアプローチを開発した。

具体的には、伝導性酸化物であるSrVO_3(SVO)超薄膜をSrTiO_3(STO)基板上に作製し、その膜厚を原子レベルで制御してその場光電子分光を行った。その結果、元素置換(Sr_<1-x>,Ca_xVO_3)ではMITが報告されていないペロブスカイトV酸化物において膜厚依存のMITを観測し、その実験結果を理論計算と比較することにより、観測されたMITが次元性の低下(3次元から2次元)に由来したMITであることを明らかにした。LSMO層の膜厚を制御したSTO/LSMO/STOというサンドイッチ構造を作製し、その電子状の膜厚依存性を硬X線光電子分光法により決定した。また、得られた結果を磁化測定結果と比較し、LSMO/STO界面において4ML程度の非磁性絶縁体LSMO層が形成されることをを明らかにした。3.劈開性を持たないペロブスカイト酸化物の角度分解光電子分光劈開性を持たないことから未だフェルミ面決定されていないLSMO,SrVO_3,SrRuO_3について、放射光を用いた高分解能角度分解光電子分光をおこない、3次元のフェルミ面を決定した。本研究では、レーザー分子線エピタキシー法により原子レベルで構造を制御した「強相関酸化物量子井戸構造」を作製し、その電子状態を光電子分光法により直接決定することで、新規な低次元電子状態をデザインすることにある。そのため、本年度は、「強相関酸化物量子井戸」で発現する新規な2次元電子状態、特に伝導性酸化物を用いた金属量子井戸構造の創成、およびフェルミ準位近傍に存在するサブバンド分散(量子化準位)の直接観測にターゲットを絞って研究を行い、下記の成果を得た。1.SrVO_3量子井戸構造の作製と量子化準位の観測伝導性酸化物であるSrVO_3を用いた金属量子井戸構造を作製し、そのin-situ角度分解光電子分光を行った。その結果、明確な量子化準位の観測に成功した。これは、現時点で酸化物ヘテロ構造において金属量子井戸状態を創成・観測した初めての結果である。また、この量子化準位の膜厚依存性については、基本的にはこれまでの通常金属における量子井戸の概念で理解できることが明らかになった。しかしながら、電子相関の強い異方的なV 3d電子状態を反映した「軌道選択的量子化状態」や「サブバンドの異常有効質量増大」などの強相関金属量子井戸特有と思われる現象を観測した。2.LaNiO_3超薄膜における電子状態の膜厚依存性LaNiO_3(LNO)/LaAlO_3の超構造において高温超伝導体と類似した電子状態が出現することが理論的に予想されてから、精力的な研究が行われているLNO超薄膜について、その電子状態の膜厚依存性を測定した。その結果、理論予測とは異なり、LNO超薄膜は約3-5MLで金属から絶縁体に転移してしまうことが明らかになった。詳細な光電子スペクトルの解析から、この金属-絶縁体転移は表面・界面におけるバンド幅の減少により引き起こされていると結論づけた。
線虫の加齢に伴うミトコンドリア代謝物変動の解析

ミトコンドリアはTCA回路や電子伝達系によるエネルギー産生の場であると同時に、個体の寿命、加齢性難聴やサルコペニアなどの老化調節に関わる。本研究ではミトコンドリア代謝物の加齢変動を解析するとともに、寿命研究の代表的なモデル生物である線虫を用いて、加齢とともに低下する代謝物の摂食による寿命延長への影響を解析した。線虫からのミトコンドリア単離はマルチビーズショッカーと遠心分離によって確立した。一方、代謝物の加齢変動は超臨界抽出型LC-MS/MS分析による解析を検討した。最終的に既報のデータからプリンヌクレオチド代謝系に着目し、プリンヌクレオチド代謝物が線虫の寿命を延長する知見が得られた。TCA回路の中間体であるオキサロ酢酸やα-ケトグルタルさんが線虫の寿命を延長する効果を示すことから、本研究ではミトコンドリア代謝物の寿命調節機能に着目した。寿命研究の代表的なモデル生物である線虫を用いて、下記の研究を実施した。(1)線虫のミトコンドリア単離・代謝物抽出の条件検討と代謝物分析:固体培地を用いて同期させた線虫を飼育して回収し、マルチビーズショッカーを用いた線虫の効率的破砕と多段階遠心分離によるミトコンドリア分画を検討した。また、GC-MSによる線虫の比較定量分析が実施直前に報告されたため、本研究では超臨界抽出型LC-MS/MS分析装置を用いて、線虫のミトコンドリア代謝物であるコエンザイムQ10等について、インタクトな酸化・還元状態の解析を試みた。(2)代謝パスウェイの加齢動態に基づく代謝物の寿命延長効果の評価:GC-MS分析結果に基づき、プリンヌクレオチド代謝物の加齢に伴う減少に着目し、それらとプリンヌクレオチド代謝経路の阻害剤を線虫に摂食させて寿命測定を行った。その結果、いずれの代謝物と阻害剤においても線虫の寿命を延長する効果が示された。また、線虫内でAMP等のプリン代謝物の蓄積がHPLCで観測された。AMPにより活性化するAMPキナーゼのドミナントネガティブ変異型の線虫では、プリンヌクレオチド代謝物の効果が見られなかったことから、線虫の寿命延長にはAMPキナーゼの活性化を介した機構が示唆された。食品生物構造学
5α-reductase阻害剤による前立腺発癌予防の至適条件に関する研究

実験動物には自然に前立腺に癌を発生するACl/Seg ratを、試験薬剤にはFK143という名称の5α-reductase阻害剤を用いて長期実験を行った。実験1では、ACl/Seg ratに対し20ppmと200ppmの2用量のFK143を投与した。投与開始時期は60週齢とし140週齢で屠殺した。その結果、無投与群では17.1%に癌がみられたのに対し、20ppm群では0%と有意な抑制がみられたものの、200ppm群では23.5%に上昇しむしろ発癌を促進するという結果であった。この現象の説明として、投与群ではいずれもdihydrotestosteroneは抑制されたものの、testosteroneが200ppm群のみで無投与群に比べ有意に高値を示したことが考えられた。実験2では、実験1の結果に基づいて,FK143を20ppm含有する餌料をラットの週齢が6,40,60週齢から100週齢まで投与し屠殺した。いずれの群でも癌の発生はわずかであったが、異型過形成の頻度は、無投与群で33.3%に対し40.5%から70.3%とFK143を投与した群の方が高かった。組織中のアンドロゲン濃度の測定結果では、投与されたラットではいずれもdihydrotestosteroneは抑制され、testosteroneは高値を示した。これらのことから、5α-reductase阻害剤は前立腺の発癌を抑制するとは言い難いと結論した。その理由としては、確かに5α-reductase阻害剤は前立腺内のdihydrotestosteroneの合成を抑制するが、その基質であるtestosteroneの蓄積を招き、それがひいては前立腺の発癌刺激となるのではないかと推定された。現在のところ,実験動物であるACI/Seg ratを米国Harlan社より購入し,動物実験室で管理中である。実験室は22°Cの温度と50%の湿度に保たれており,長期実験が可能な状況にある。また,試験薬剤としてはFK143という名称の5α-reductase阻害剤を藤沢薬品より提供を受けた。本剤の餌料中での安定性も確認済である。実験1:FK143の開始時期に関する検討FK143を20ppm含有する餌料を用意した。この特殊餌料をラットの週齢が10,20,40,60週齢となった時から投与開始する。現在10,20,40週齢になったラットは既に投与中であるが,60週齢から開始予定のラットはその週齢になるのを待っているところである。投与が開始されてからは持続して投与し,100週齢で屠殺しその前立腺の検討を行う予定である。今のところラットに異常な所見はみられておらず,100週齢に達するのを待っている。実験2:FK143の投与濃度に関する検討実験1の結果に基づいて,投与開始時期を固定し,FK143の投与濃度を何種類かにして投与する予定である。従って、実験1が終了してから開始される。実験3:ラットの前立腺の遺伝子異常に関する検討ラットの前立腺癌に特異性の高いmicrosateliteを同定する試みを行っている。まずラットの前立腺癌として既に有している組織を用いて、その正常組織との違いをいくつかのmicrosateliteについて検索したが,明らかに差のあるものは発見できていない。以上いずれの実験も緒についてばかりで実績はないが,着実に進行中である。実験動物であるACI/Seg ratを動物実験室で管理中である。

また,試験薬剤としてはFK143という名称の5α-reductase阻害剤を藤沢薬品より提供を受けた。本剤の餌料中での安定性も確認した。実験1:FK143の開始時期に関する検討FK143を20ppm含有する餌料を用意した。この特殊餌料をラットの週齢が10,20,40,60週齢となった時から投与した。これらのラットを100週齢で屠殺しその前立腺の検討を行う予定である。今のところラットに異常な所見はみられておらず,100週齢に達するのを待っている。実験2:FK143の投与濃度に関する検討実験1の結果に基づいて,投与開始時期を固定し,FK143の投与濃度を何種類かにして投与する予定である。従って,実験1が終了してから開始される。実験3:ラットの前立腺の遺伝子異常に関する検討ラットの前立腺癌に特異性の高いmicrosateliteを同定する試みを行っている。まずラットの前立腺癌として既に有している組織を用いて,その正常組織との違いをいくつかのmicrosateliteについて検索したが,明らかに差のあるものは発見できていない。ラットではマウスほどmicrosateliteについての情報がないので、更に時間をかけた検討が必要である。以上いずれの実験も着実に進行中である。実験動物であるACI/Seg ratを動物実験室で管理中である。実験室は22°Cの温度と50%の湿度に保たれており、長期実験が可能な状況にある。また、試験薬剤としてはFK143という名称の5α-reductase阻害剤を藤沢薬品より提供を受けた。これらのラットを100週齢で屠殺したところ、いずれの群でもpFK143を投与しないラットに比べて有意に異型過形成の頻度が高かった。これは予想に反した結果であるので、組織中のアンドロゲン濃度の測定の結果を待って考察する予定である。実験2:FK143の投与濃度に関する検討実験1の結果に基づいて、投与開始時期を60週齢とし、20ppmと200ppmの2用量で実験を開始した。まずラットの前立腺癌として既に有している組織を用いて、その正常組織との違いをいくつかのmicrosateliteについて検索したが、明らかに差のあるものは発見できていない。実験動物には自然に前立腺に癌を発生するACl/Seg ratを、試験薬剤にはFK143という名称の5α-reductase阻害剤を用いて長期実験を行った。実験1では、ACl/Seg ratに対し20ppmと200ppmの2用量のFK143を投与した。投与開始時期は60週齢とし140週齢で屠殺した。その結果、無投与群では17.1%に癌がみられたのに対し、20ppm群では0%と有意な抑制がみられたものの、200ppm群では23.5%に上昇しむしろ発癌を促進するという結果であった。
有機分子超構造の転写による高誘電率無機酸化物結晶のパタ-ニング

近年、高い誘電率を持つ無機酸化物結晶薄膜を用いた揮発性メモリや強誘電体メモリの研究が活発に進められている。水溶液中から常温・常圧下で薄膜を合成することが可能になれば、均質性にすぐれた、大面積で複雑な形状を有する薄膜の作成が容易になるとともに、膜の変形や亀裂の恐れが無く、更に製造コストも低く押さえることができる。高誘電率無機酸化物結晶を水溶液から合成して、水溶液中で誘電体結晶薄膜を分子操作を用いてパタ-ニングすることにより、高度に集積した誘電体メモリの作製が可能になると考えるに至った。薄膜形成能の異なる有機分子を配列制御した超構造を形成し、その超構造を転写した高誘電率無機酸化物結晶の薄膜を水溶液から合成することにより、パタ-ニングが実現される。SrTiO_3及びZrTiO_4を水溶液から合成する時の基板の影響について研究を行った。PETにおいては、酸性水溶液中で加水分解し、水酸基、カルボキシル基等が生成することにより、またPESにおいては、スルホニル基の存在により、いずれも表面の極性が高く、結晶生成が促進された。一方、PMMAはPET及びPESに比べ加水分解を受けにくく、析出量が減少した。更に、PTFEは撥水性が高く、析出が全く見られなかった。酸素プラズマ処理による表面への極性基の導入により、析出量が増加した。さらに、自己組織化単分子膜による、基板表面のパターン形成とその無機誘電体結晶薄膜への転写を行い、有効な結果を得た。薄膜形成能の異なる有機分子を配列制御した超構造を基板上に形成し、水溶液中でその基板に高誘電率無機酸化物結晶の薄膜を析出させることにより、有機分子の超構造を転写した薄膜の作製が期待される。
動的インバースフォールディングと統計法則

PDBに収録されている構造から、75個の互いに無関係な構造を選び出し、残基間距離の出現頻度をもとに統計的ポテンシャルを構築した。このポテンシャルを用いて単純な4-helix bundle蛋白について分子動力学計算を行い、伸びたランダム鎖を初期条件として、nativeに近い構造までフォールドさせることに成功した。初期条件を変えた計算によって、正しいトポロジーを持った構造に到達する場合としない場合の分岐率を調べ、正しいトポロジーを持った構造に到達するためには、helixを形成するスピードと3次構造が形成されるスピードのバランスが保たれることが必要条件であることが示された。こうした構造の階層性を考慮したスピングラス模型が考案され、キネティックスと構造の相関についての分析が行われた。この結果は、格子模型やガラス転移の平均場近似でこれまで取り入れられなかった構造の階層性が、キネティックスを決める重要な因子であることを示している。さらにアミノ酸配列空間のモンテカルロ検索を行い、模擬的な進化アルゴリズムによって配列を生成して、上述の分子動力学計算のもとでフォールド可能な、新しい配列を選択するのに成功した。フォールド可能な配列は野生型の配列と25%から50%程度の相同性を持ち、野生型と同程度のフォールド能力を有している。フォールド可能な配列はフォールディング経路に沿って野性型とだいたい同じエネルギー面の構造をもたなければならない、フォールド可能な配列の進化速度は均一でなく、ゆらぎ、相関を持つ、などの重要な結果を得た。アミノ酸配列は、native構造をコードしているのみならず、フォールド過程をもコードしていると考えることができる。さらに現在、シミュレーションの拡張、実験との比較、統計力学的模型の構築、という方向に努力が続けられている。
体操競技選手における椎間板変性の新たな発生因子の探索

本研究は大学体操競技選手における椎間板変性の発生因子の解明のために、脊椎の器質的変化のうち隅角解離に着目し、椎間板変性との関連性を検討した。その結果、大学体操競技選手において、隣接する隅角解離は椎間板変性の危険因子になり得ること、特に上位椎間板変性との強い関連性が明らかになった。以上から大学体操競技選手における椎間板変性の新たな危険因子を提示することができた。本研究の目的は大学体操競技選手における椎間板変性に関して、脊椎の器質的変化のうち隅角解離(椎体辺縁分離)に着目し、椎間板変性の発生因子を解明することである。さらに、これまで得た結論を確認するため、体操競技選手に頻発する隅角解離とCOL11A1遺伝子多型の関連性を再検討することである。本年度は大学体操競技選手76名のMRI撮像、アンケート調査、唾液採取およびDNAの抽出を行った。椎間板変性と隅角解離の関連性については、MR画像を用いて専門医による評価後、解析を行ったところ研究計画当初の仮説のとおり、多くの隅角解離所見が椎間板変性に隣接した椎体で発生していることを確認した。その後の詳細な解析の結果、椎間板変性と隣接する隅角解離は有意に関連していた。さらに我々は腰椎椎間板を上位腰椎椎間板(L1/2-L3/4)と下位腰椎椎間板(L4/5-L5/S1)に分類し、それぞれ隅角解離との関連性を検討したところ、上位、下位ともに有意な関連性を認めた。特に本研究では上位椎間板変性と隅角解離の強い関連性が確認された。体操競技選手は他の競技スポーツ選手に比べ、上位椎間板変性の発生割合が高いことが報告されていることから、その要因として隣接椎体に発生する隅角解離の影響が大きいのではないかと考えている。以上の結果から隣接椎体に発生する隅角解離は椎間板変性の促進に関与していると結論した。このことは体操競技選手の椎間板変性の発生因子の解明に一歩近づいたと考えている。また体操競技選手に頻発する隅角解離とCOL11A1遺伝子多型の関連性については今後、順次解析を進めていく予定である。本研究の目的は、大学体操競技選手における椎間板変性に関して、脊椎の器質的変化のうち隅角解離(椎体辺縁分離)に着目し、椎間板変性の発生因子を解明することである。さらに、これまで我々が得た結論を確認するため、体操競技選手に頻発する隅角解離とCOL11A1遺伝子多型(rs:1676486)の関連性を再検討することである。本年度は、これまでに保有していたMR画像(104名)と平成25年度に撮像したMR画像(76名)を合わせ、大学体操競技選手180名における椎間板変性の発生割合の検討を行った。その結果、一般人を対象とした研究では発生割合に性差を認めるものの、大学体操競技選手においては性差を認めないことが確認された。体操競技はその競技特性として男子6種目、女子4種目の演技を実施する。男女間において競技種目および競技数は異なるが、要求される技術的要素は男女ともに支持系、懸垂系、跳躍系と類似するため、性差が椎間板変性の発生割合に影響を与えなかったのではないかと考えている。以上の結果から大学体操競技選手における腰椎椎間板変性の発生割合に性差は影響を与えないと結論した。また体操競技選手に頻発する椎間板変性や隅角解離とCOL11A1遺伝子多型の解析を行った結果、我々が報告している結果と同様に椎間板変性との関連性は確認できなかった。しかしながらその後の詳細な検討を行った結果、下位腰椎椎間板(L4/5-L5/S1)に発生する椎間板変性との関連性が高いことが確認され、今後、次年度に採取予定のDNAサンプルを追加し、隅角解離との関係とともに順次解析を進めていく予定である。本年度は当初の予定どおり、短期縦断的研究を目的として平成25年度にMRI撮像を実施した大学体操競技選手76名のうち、38名(男子26名、女子12名)を再度調査した。また新規の対象者として40名(男子25名、女子15名)の調査も合わせて実施した。短期縦断的研究については、2年間の体操競技活動の影響により、椎間板変性を有する対象者の割合は44.7%→55.3%と増加を認めた。一方、隅角解離の発生割合(26.3%)に変化を認めなかった。今回、新たに発生した椎間板変性においては、隣接する椎体に隅角解離を認めなかった。またベースライン測定において、すでに隅角解離と同高位に発生していた椎間板変性は、若干の重症度の進行を認めた。平成25年度に報告したとおり、体操競技選手の椎間板変性の発生に隣接椎体の隅角解離の存在が大きく影響している。しかし、本研究の目的である先行する隅角解離と同高位に椎間板変性を発生するかについては、この短期縦断的研究(2年間)では明らかにならなかった。しかしながら、体操競技選手に存在する隅角解離および同高位の椎間板変性の多くは、大学入学時にすでに存在していることが明らかになった。

従って椎間板変性の新たな発生因子である隅角解離と椎間板変性の関連性をより詳細に検討するには、ジュニア世代の選手を対象とした研究が必要である考えられる。また平成25年度に報告した隅角解離と椎間板変性の関連性、および平成26年度に報告した椎間板変性の発生と性差について、本年度調査した新規の対象者を追加し再検討を行ったところ、同様の結果を得ることができ、我々がこれまで得た結論の信頼性を高めることができた。本研究は大学体操競技選手における椎間板変性の発生因子の解明のために、脊椎の器質的変化のうち隅角解離に着目し、椎間板変性との関連性を検討した。その結果、大学体操競技選手において、隣接する隅角解離は椎間板変性の危険因子になり得ること、特に上位椎間板変性との強い関連性が明らかになった。以上から大学体操競技選手における椎間板変性の新たな危険因子を提示することができた。平成25年度に椎間板変性と隅角解離の関連性を明らかにした(The Orthopaedic Journal of Sports Medicineに掲載)後、本年度は当初の予定どおり、これまで保有していたDNAサンプルに、平成25年度に採取したDNAサンプルを合わせ、COL11A1遺伝子多型と隅角解離および椎間板変性の関連性を検討したが、現在のところ成果報告までには至っていない。スポーツ障害当初の予定どおり、平成25年度にMRI撮像を実施した体操競技選手を再度調査する予定である。短期縦断的研究を行うことで、先行する隅角解離の同高位に椎間板変性が発生するかを検討する。また平成27年度に採取予定のDNAサンプルを追加し、順次解析を進めていく予定である。本年度は大学体操競技選手に発生する椎間板変性と隅角解離の関連性を明らかにすることを目的にしており、仮説検証のために妥当なデータを得ることができた。これらの内容は海外の学術専門誌(Orthopaedic Journal of Sports Medicine)に投稿し、掲載されたことから一定の評価を得られているものと考えている。しかしながら当初予定していた一般健常人(コントロール)のデータ収集を行うことができなかった。その主な理由として予定していた一般健常人の所属先との連携がうまくいかず、実験協力の日程調整が難しかったことが挙げられる。わずかに次年度使用額が生じたが、概ね順調であった。当初の予定どおり、本年度と同様の方法で新規の体操競技選手を適宜調査し、椎間板変性と隅角解離の関連性の更なる検討とCOL11A1遺伝子多型と隅角解離の関連性を解析していく予定である。次年度、当初の予定より、多くの被験者の測定を予定しているため、被験者謝金に使用する予定である。おおむね順調に進展しているが、被験者謝金に一部残額が生じたため。平成26年度は計画どおり新規対象者の測定を予定しており、被験者謝金の一部に使用する予定である。またDNA採取キットの購入及び国際学会での成果報告のため旅費に使用する予定である。
大気-海洋-固体地球系常時振動現象の解明

全世界に展開されている広帯域地震計約700台の地動記録を用い、常時地球自由振動の励起の特徴を解析した。周期10秒から200秒の帯域では、海洋外部重力波が海底地形の凸凹を通し固体の振動(主に表面波)を励起していることが分かってきた。一方周期200秒より長周期帯域では圧力擾乱の寄与も重要であり、大気擾乱・海洋重力波の非線形効果が励起に寄与していることを示唆している。周期10秒より短周期の帯域では実体波を解析し、その詳細な励起源分布を推定した。これら脈動・常時自由振動の解析結果をまとめ、その励起メカニズムを統一的に議論する枠組みを構築した。広帯域地震計の地動3成分記録を使い、常時地球自由振動の励起スペクトルを推定する手法を開発した。まず、常時地球自由振動は地表に一様分布するランダムな圧力擾乱とsheartractionによって励起されてると仮定し、観測点間の相互相関関数を定式化した。定式化した相互相関数を実データにフィッティングすることにより、励起スペクトル(圧力擾乱+shear traction)を推定した。解析には、全世界に展開されている約700台の地動記録を用いた。観測記録間の相互相関関数を計算し、理論値をフィッティングしたところ、5mHzより短周期ではsheartractionソースが卓越ていることがわかった。これは海洋外部重力波が海底地形の凸凹を通し固体の振動を励起していることを示唆してる。一方5mHz以下には圧力擾乱の寄与も重要であることもわかった。圧力擾乱は大気擾乱・海洋重力波の非線形効果が励起に寄与していることを示唆している。今後励起メカニズムを解明するためには、励起源の時空間分布を推定することが重要であろう。常時地球自由振動には表面波だけではなく、実体波も観測可能な大きさで含まれている事が明らになってきた。実体波は大部分地球の内部を伝播してくるために、表面波よりも高い解像度で励起源の分布を決定でき可能性がある。励起源の時空間分布の大局的な描像を得るためには表面波の解析が優れ、よりローカライズされた情報を得るためには実体波の解析が優れていると予想される。本研究では、より振幅の大きな短周期帯域の脈動データ実体波の検出を試みた。解析対象は解析期間は2014年12月に大西洋で発生した爆弾低気圧とした。まずHi-net速度型地震計約700点(3成分)を用いアレー解析を行った。大西洋で励起されたP波だけではなく、SV波SH波の検出に成功した。正確に励起源の重心位置を推定するためにバックプロジェクション解析をおこなった。励起源の重心位置の絶対位置をより正確に推定するため、アイスランド付近(8/30, 2012)で発生したMw6.8の地震を用い観測点補正を計算した。観測点補正を用いることにより励起源の絶対位置を議論出来るようになった。P波の上下動成分の振幅が圧倒的に大きかったため、バックプロジェクション解析では上下動記録を用いP波励起源の重心位置の推定を行った。その結果、重心位置が数日かけてグリーンランド東方からアイスランドの方向に移動し、さらに途中から南下する様子が明らかとなった。励起源の重心位置の移動は、海洋波浪の観測データと調和的である。結果は論文化し現在投稿中である。研究実施計画にある通り大量のデータ(Hi-netデータ)をコンパイルし、論文投稿したため。2014年12月9日爆弾低気圧が大西洋で発生しイギリスやアイルランドに被害をもたらした。その際に海洋波浪により発生したP波は地球深部を伝播し日本にまで到達した。観測されたP波の振幅は0.1μmと一見小さいが、同じ地域で起こったマグニチュード6の地震にも匹敵する。このような海洋波浪起源の地震波は、近年、地球内部構造を調べる上で注目されている。本研究では、嵐による海洋波浪が励起する脈動S波を初めて検出し、観測データから嵐がどのように地震波(P波・S波などの実体波)を励起しているかを明らかにした。大西洋で発生した爆弾低気圧時の日本の地震計記録(Hi-net)を解析し、爆弾低気圧によって励起された周期5-10秒のP波・S波を検出し、震源位置と強さを推定した。低気圧の移動にともない震源は海底の等深線に沿って移動している事が分かった。本研究は、遠く離れた嵐によって励起された地震波を使って嵐直下の地球内部構造が推定できる可能性を示している。地震、観測点ともに存在しない海洋直下の構造を推定できる可能性を意味し、地球内部構造に対して大きな知見を与える可能性がある。爆弾低気圧同様、台風・ハリケーン・爆弾低気圧など局在化された強い気象擾乱は各地に存在する。今後これらの事例を集めカタログ化することは重要である。本年度は予察的に、2005-2011年度のHi-netデータに対して脈動実体波の震源位置をカタログ化を行い、既存の研究と調和的であることを確認した。概ね研究計画通り解析を行い、結果を英文誌に公開したため。一部未発表の研究内容は、平成29年度に発表する予定である。

実体波は大部分地球の内部を伝播してくるために、表面波よりも高い解像度で励起源の分布を決定でき可能性がある。励起源の時空間分布の大局的な描像を得るためには表面波の解析が優れ、よりローカライズされた情報を得るためには実体波の解析が優れていると予想される。本研究では、前年度解析したsecondary microseismsより長周期のprimary microseismsの帯域で実体波の検出を試みた。解析にはHi-net速度型地震計約800点(3成分)を用い、2004-2016年の期間のデータのアレー解析を行った。Secondary microseismsとは異なり、遠地P波の振幅は小さいことが分かった。励起源も局所化されておらず、S波の振幅も比較的大きい事が分かってきた。これらの解析結果は、secondary microseismsとは異なり、海底面上のsheartractionで特徴づけられることが分かった。これはより長周期の、常時地球自由振動の励起の特徴とも調和的である。これら脈動(primary microseisms, secondary microseisms )・常時自由振動の解析結果をまとめ、その励起メカニズムについて包括的に議論し、レビュー論文としてまとめ発表した。全世界に展開されている広帯域地震計約700台の地動記録を用い、常時地球自由振動の励起の特徴を解析した。周期10秒から200秒の帯域では、海洋外部重力波が海底地形の凸凹を通し固体の振動(主に表面波)を励起していることが分かってきた。一方周期200秒より長周期帯域では圧力擾乱の寄与も重要であり、大気擾乱・海洋重力波の非線形効果が励起に寄与していることを示唆している。周期10秒より短周期の帯域では実体波を解析し、その詳細な励起源分布を推定した。これら脈動・常時自由振動の解析結果をまとめ、その励起メカニズムを統一的に議論する枠組みを構築した。研究実施計画にあるとおり、大量の広帯域波形記録を収集しデータ解析を行い内容を論文としてまとめ公表したため。本年度の研究では常時地球自由振動帯域よりも短周期の帯域での解析を行った。常時地球自由振動の実体波解析器をするためには、USArrayなど空間スケールのより大きな広帯域アレーを解析する必要がある。過去にコンパイルしたデータに新たなデータを加え実体波解析を行い、グローバルな励起源分布を推定する予定である。嵐によって励起された脈動実体波成分が点震源で表現出来るという事を示した。これは地震に変わる新たな地球内部を照らす光を見つけ出した事を意味し、嵐直下の地球内部構造推定できる可能性を示した。言い換えると、地震、観測点ともに存在しない海洋直下の構造を推定できる可能性を意味し、地球内部構造に対して大きな知見を与える可能性がある。台風・ハリケーン・爆弾低気圧など局在化された強い気象擾乱は各地に存在する。今後これらの事例を集めカタログ化し、今後、地震がなく地震計がない地域(特に南半球)の地球内部構造推定を目指していく予定である。地震学常時地球自由振動の励起メカニズムを明らかとする次のステップとして、励起源の時空間分布を推定することは大切である。地表に分布する圧力源に対する定式化、逆問題の手法開発はすでに2007年に行っており論文としても公表した。この手法をsheartractionソースに拡張子、実データに適応することが、今後の方針の柱である。
血液幹細胞のクローン性増殖から白血病への進展

血液幹細胞のクローン性増殖と白血病の発生について、in vivoとin vitroの方法を併用し総合的に研究を行った。北村はX染色体上の遺伝子Pgk-【1^a】をC57BL/6マウスに導入し、Pgk-【1^a】遺伝子を1個とPgk-【1^b】遺伝子を1個持ったメスのC57BL/6マウスをつくり、その骨髄細胞を遺伝的に血液幹細胞に欠損のある(WBXC57BL/6)【F_1】-W/【W^V】マウスに移植した。ヘモグロビの電気泳動パターンがC57BL/6型になったW/【W^V】マウスの中には、Pgk-1遺伝子によってつくられる酵素であるPGKがA型あるいはB型のみよりなるものがあった。このような例ではW/【W^V】マウスの全赤血球は移植したC57BL/6-Pgk-【1^a】/Pgk-【1^b】マウスの血液幹細胞1個から単クローン性につくられていると考えられた。別的はC3H/He-Pgk-【1^a】/Pgk-【1^b】マウスにX線照射により骨髄性白血病を誘発した。全例で白血病細胞は単クローン性であることが示されたが、中には赤血球も単クローン化し白血病細胞と同一クローンより由来しているとみなされるものがあった。田ノ岡はCattanachの転座が腫瘍のクローン性検証のための良いマーカーであることを示した。高久はヒト慢性骨髄性白血病について分子レベルで研究を行いab1遺伝子は慢性期の発症に、N-ras遺伝子は慢性期から芽球期への進展に関係していることを示唆する成績を得た。須田は無血清培地で多分化能幹細胞にコロニーをつくらせる実験系をつくり、インターロイキン3は多分化能血液幹細胞から赤血球系前駆細胞までの分化は支持するが、赤血球系前駆細胞から赤芽球への分化とその過程における増巾にはエリスロポイエチンが必要であることを示した。森はマウスのT細胞性腫瘍をクローン化してインターロイキン3のみを産生する株をつくった。山田はヒトの白血病細胞HL-60をTPAで分化さす時、ミエロペルオキシダーゼのmRNAが翻訳の前段階で減少することを明らかにした。
3次元カラビーヤウ多様体上の安定性条件の研究

3次元カラビーヤウ多様体とは宇宙を記述する際に不可欠となる重要な幾何学的対象であり、物理的にも数学的にも重要な研究対象である。私はこの多様体上の「安定性条件」と呼ばれる概念について研究した。この概念はDouglasやBridgelandによって導入されたものであるが、3次元カラビーヤウ多様上に安定性条件を構築することはこれまで困難であった。そこで私は安定性の概念を弱めた「弱安定性条件」の概念を提唱し、実際にそれらを構築することに成功した。更にこの概念を応用して曲線の数え上げ問題のある種の予想(Pandharipande-Thomas予想)の解決を与えた。本年度は、3次元カラビーヤウ多様体の連接層の導来圏上の安定性条件、及び安定対象の数え上げ不変量に関する研究を行った。導来圈の安定性条件の理論は2002年にBridgeland氏により導入された概念であり、物理学者のDouglas氏の議論を数学的に定式化したものである。更にこれは、通常の連接層の安定性条件の一般化や弦理論的ケーラーモジュライ空間の数学的定式化など、様々な意味で重要な概念である。その一方で、安定性条件に関する研究は3次元以上の代数多様体については非常に困難であり、現在のところ3次元カラビーヤウ多様体上に安定性条件が存在するかどうかは未解決の問題である。私は昨年度にBridgelandの安定性条件の定義を変えた「極限安定性条件」という概念を導入し、対応する安定対象について研究した。これは弦理論的ケーラーモジュライ空間における「極大体積極限」に対応すべき安定性条件である。本年度は更に推し進めて、一般の三角圏に対して「弱安定性条件」の概念を導入し、弱安定性条件全体の集合が複素多様体になることを示した。(Bridgelandの安定性条件の基本定理のアナロジーである。)3次元カラビーヤウ多様体上にこの弱安定性条件を構成することは容易であり、そのため様々な安定対象を研究することが可能となった。更に私は弱安定性条件について安定な対象のモジュライ空間、及び対応するDonaldson-Thomas型の不変量を構築し、これが弱安定性条件を変えたときにどの様に振る舞うか調べた。結果、弱安定性条件の空間には壁と領域の構造が存在し、壁を超えるごとに生成関数が積に分解することを示した。これを応用して、Pandharipande-Thomasによる安定対の数え上げ不変量の生成関数とDonaldson-Thomas不変量の生成関数に関する予想のオイラー数バージョンを証明した。更に生成関数の有理性予想もこの方法で証明可能となった。
上皮成長因子受容体リガンドを標的としたゲフィチニブ耐性化機構の解明

肺がんにおけるチロシンキナーゼ阻害薬(EGFR-TKI)の耐性獲得機序を解明するためにEGFR-TKI初期耐性および獲得耐性肺がん細胞株を用いてHERファミリーリガンドの発現とHERファミリーレセプターのリン酸化状態を検討した。EGFR-TKI初期耐性肺がん細胞株ではHER3およびHER4に結合するリガンドの高発現を認めた。EGFR-TKI獲得耐性肺がん細胞株ではHER4およびその下流であるSTAT5のリン酸化亢進がみられた。肺癌分子標的薬ゲフィチニブの耐性化機構をEGFRリガンドの側面より検討し、ゲフィチニブ耐性獲得の新規マーカーを血清診断にて行うことを目的として今年度は以下の結果を得た。1.非小細胞肺癌細胞株19種類について検討した。10種類はEGFR遺伝子変異がなくゲフィチニブ感受性なし、4種類は遺伝子変異がないがゲフィチニブ感受性あり、5種類はEGFR遺伝子変異がありゲフィチニブ感受性は見られなかった。2.上記11種類の細胞株について、ERBBファミリーレセプターリガンドの発現量をリアルタイム定量PCRで比較した。ゲフィチニブ耐性の肺癌細胞株では感受性株と比較してNeuregulin 2,3の高発現を認めた。3.ゲフィチニブ獲得耐性機序の解析目的に、上記細胞株の中からゲフィチニブ感受性株4株のうち、3株で耐性株を樹立した。また、同じEGFRチロシンキナーゼ阻害剤であるエルロチニブ耐性株も同時に作成した。以上の結果よりゲフィチニブの耐性化機構に複数のERBBファミリーレセプターリガンドが関与していると推定された。現在ゲフィチニブ獲得耐性株のERBBファミリーレセプターのリン酸化、下流のシグナル伝達系について解析を行い、耐性化の主要メカニズムを解析中である。肺がん分子標的薬ゲフィチニブの耐性化機構をEGFRリガンドの側面より検討し、ゲフィチニブ耐性獲得の新規マーカーを血清診断にて行うことを目的として、肺がん細胞株を用いてゲフィチニブ耐性化に関与するEGFRリガンドの同定および耐性獲得に重要なシグナル伝達経路を明らかにするための研究を行い以下の結果を得た。1)肺がん細胞株のHERファミリーリガンドおよびレセプターの発現12種類の細胞株について、HERファミリーリガンドの発現量をリアルタイム定量PCRで比較した。EGFR-TKI初期耐性の肺がん細胞株では感受性株と比較してNeuregulin 2(29.7倍)、Neuregulin 4(18.1倍)、Epiregulin(8,72倍)、Neuregulin 1(6.19倍)epigen(5.18倍)とHER3およびHER4に結合するリガンドの高発現を認めた。HERファミリーレセプターの解析ではEGFR-TKI感受性株でEGFRのリン酸化亢進を認めたが、他のHERファミリーレセプターでは同様の傾向はみられなかった。