hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
純化幹細胞の無血清培養法による造血不全疾患の病態解析

5.約40%のMDS症例で、G-CSFに対する純化芽球の反応性低下が認められた。6.以上のMDSにおいて認められた幹細胞・芽球の細胞生物学的異常は骨髄の微小環境の異常に起因するのではなく、MDS芽球そのものの異常に基ずくものであった。これらの結果を基礎に、造血因子の各種の組み合わせによる検討を開始し、現在、24症例が蓄積されているが、病態によって差異が認められ、明確な結論を得るためにはさらに症例の蓄積が必要であり、当該年度中の報告には至らなかった。また、再生不良性貧血について同様の検討を進めているが、発症頻度が低いために、現在尚、症例を蓄積中である。
造血幹細胞の発生後期にみられるゲノムワイドな転写抑制の機構とその意義

本研究は、マウス胎児において、造血幹細胞がどのように産まれてくるのかを明らかにすることを目的としており、とくに幹細胞らしさがどのようにして獲得されるのかに焦点を当てて進められた。研究期間内には、造血幹細胞が産まれる過程において、mRNA量、細胞の大きさが大幅に減少すること、細胞表面タンパクであるCD71およびCD98が減少することを明らかにしており、mTORシグナルの関与が強く示唆された。これらは、幹細胞らしさの獲得メカニズムの一端を明らかにする成果であり、造血幹細胞の試験管内誘導法開発への応用が期待される。本研究は、マウス胎仔期において、造血幹細胞がどのように産まれてくるのかを明らかにすることを目的としており、とくに幹細胞性の獲得と転写抑制との関係に焦点を当てて進められている。幹細胞性獲得メカニズムの解明は、いまだ達成されていない造血幹細胞の試験管内誘導や長期培養技術の開発につながっていくと考えられる。造血幹細胞は胎仔期に血管内皮細胞から産まれることが知られているが、血管内皮細胞から産み出された直後の血液細胞(前駆細胞)は、まだ幹細胞としての能力を持たず、これらが造血幹細胞になるためにはさらなる成熟過程が必要とされている。これまでの研究では、前駆細胞から造血幹細胞への成熟過程において、mRNA量が大幅に減少することを明らかにしている。この結果は、造血幹細胞が産まれる際にゲノム全体に及ぶ転写抑制が起きていることを示唆していることから、まずこれを別の手法を用いて確認する実験をおこなった。RNAポリメラーゼIIのリン酸化(転写伸長の指標となる)について免疫染色法を用いて調べたところ、造血幹細胞では、前駆細胞に比べてリン酸化の程度が減少していることが分かった。さらに、電子顕微鏡を用いてクロマチン構造を調べたところ、転写抑制の指標となるヘテロクロマチン領域が造血幹細胞において増加している傾向が見られた。これらの結果は、当初の予想どおり、造血幹細胞への成熟過程で実際に転写の抑制が起こっていることを示している。この結果は、造血幹細胞が産まれる際にゲノム全体に及ぶ転写抑制が起きていることを示唆している。ゲノム全体におよぶ転写抑制が起きる際には、細胞径の減少を伴うことがしばしば報告されていることから、前駆細胞と造血幹細胞への成熟過程における細胞径の変化について調べた。実際、造血幹細胞は前駆細胞に比べて小さくなっていることが確認された。また、CD71(transferrin receptor)とCD98 (amino-acid transporter)の発現減少も観察された。これらの変化はmTORシグナルによって引き起こされることが報告されており、造血幹細胞の発生におけるmTORシグナル系の関与が示唆される。mTORシグナルの関与について調べるために遺伝子改変マウスの解析が必要となったが、その導入に時間がかかっている。本研究は、マウス胎仔期において、造血幹細胞がどのように産まれてくるのかを明らかにすることを目的としており、とくに幹細胞性の獲得・維持と転写抑制との関係に焦点を当てている。幹細胞性獲得・維持メカニズムの解明は、いまだ達成されていない造血幹細胞の試験管内誘導や長期培養技術の開発につながっていくと考えられる。これまでの研究では、前駆細胞が造血幹細胞へと成熟する過程において、mRNA量、細胞径が大幅に減少すること、細胞表面タンパクであるCD71(transferrin receptor)およびCD98 (amino-acid transporter)が減少することを明らかにしており、mTORシグナルの関与が強く示唆されている。成体骨髄中の造血幹細胞では、mTOR活性が低く保たれ、ミトコンドリア機能が抑制されていることで静止状態が維持されていることが報告されている。そこで、造血幹細胞の発生・成熟過程におけるミトコンドリア動態について調べたところ、ミトコンドリア量が大幅に減少していることが分かった(最終年度結果)。造血幹細胞の発生・成熟過程におけるmTORシグナルの抑制、ミトコンドリア量変化の関係については、オートファジー(マイトファジー)との関連も視野に入れ、当研究施設の須田年生博士と共同でさらなる解析をすすめている。

研究期間内には、造血幹細胞が産まれる過程において、mRNA量、細胞の大きさが大幅に減少すること、細胞表面タンパクであるCD71およびCD98が減少することを明らかにしており、mTORシグナルの関与が強く示唆された。これらは、幹細胞らしさの獲得メカニズムの一端を明らかにする成果であり、造血幹細胞の試験管内誘導法開発への応用が期待される。当初計画にあった免疫染色のなかで、RNAポリメラーゼIIのリン酸化についてはおこなわれ結果が得られたが、抗5-mC抗体(DNAメチル化)、抗H3K27Me3抗体(ヒストン修飾)、抗H3K9Me2抗体(ヒストン修飾)についてはまだおこなわれていない。免疫染色後の定量化が当初想定していたよりも難しく、アッセイ系の構築に時間がかかったのが理由である。造血幹細胞の発生におけるmTORシグナルの関与について、Tsc1ノックアウトマウス(mTORシグナルの活性化)を用いて調べる。mTORシグナルが関与しているのであれば、Tsc1ノックアウトマウスにおいて造血幹細胞の発生が抑制されているはずである。また、mTORシグナルの阻害剤であるラパマイシンを妊娠マウスに投与し、胎仔において造血幹細胞の発生が促進されるのかを調べる。血液細胞の発生本研究計画の開始前は、前駆細胞から造血幹細胞への成熟過程において転写抑制が起こっていることを示唆する結果のみ得られていたが、計画開始後、これを裏付ける結果(RNAポリメラーゼIIのリン酸化の減少、ヘテロクロマチン領域の増加)が得られたことから、方向性は変えずに研究を進めていく予定である。造血幹細胞発生におけるmTORシグナルの関与という新たな可能性が生じたことで、当初の実験計画を変更することになったため。免疫染色の定量化が当初想定していたよりも難しく、アッセイ系の構築に時間がかかり、初年度計画していた抗5-mC抗体(DNAメチル化)、抗H3K27Me3抗体(ヒストン修飾)、抗H3K9Me2抗体(ヒストン修飾)の免疫染色、およびそれ以降の解析に進めなかったため。新たな遺伝子改変マウス(Tsc1ノックアウトマウス)の導入、解析(移植実験、遺伝子発現解析等)に使用予定である。抗5-mC抗体(DNAメチル化)、抗H3K27Me3抗体(ヒストン修飾)、抗H3K9Me2抗体(ヒストン修飾)の免疫染色、およびそれ以降の解析に使用する。
関数解析・実解析・偏微分方程式の総合的研究

この研究課題は,標題の3分野にわたる問題を従来の枠にとらわれずに研究する事を目的とした.3年間に得られた成果を箇条書きで記す.1.関数空間,実関数論的手法と偏微分方程式.種々の非線形方程式偏微分方程式の解の性質を解明した。2.調和解析と複素解析.強擬凸領域上の退化楕円型偏微分作用素の研究など,幾何学,確率論とも関連する成果を得た.3.ウエーヴレット解析.ウエーヴレットおよびそれに関連するウイルソン基底を用いたシュレ-ディンガー作用素の固有値の漸近分布,擬微分作用素の有界性の解明.4.漸近解析,数理物理.(1)定常位相の方法など漸近的方法の量子物理の数理物理への応用.(2)散乱理論においては,波動作用素のL^P有界性の証明,磁場,電場つきシュレ-ディンガー作用素の多角的研究,など.5.正値解の構造,非相対コンパクト領域上の2階放物型・楕円型方程式の正値解の構造の具体的解明.以上の成果は,実解析,フーリエ解析と線形,非線形偏微分方程式,量子物理の数理物理との強い結びつきを如実に示しており,さらには上記の第2,5項目は,幾何学,確率論とも結びつくものであった.今回の研究に関係した諸分野は,それぞれに長い歴史と広がりをもつ分野である.各分野での固有の深まりを尊重しつつも,今後長期的視点での共同研究が望まれる.この研究課題は,標題の3分野にわたる問題を従来の枠にとらわれずに研究する事を目的とした.3年間に得られた成果を箇条書きで記す.1.関数空間,実関数論的手法と偏微分方程式.種々の非線形方程式偏微分方程式の解の性質を解明した。2.調和解析と複素解析.強擬凸領域上の退化楕円型偏微分作用素の研究など,幾何学,確率論とも関連する成果を得た.3.ウエーヴレット解析.ウエーヴレットおよびそれに関連するウイルソン基底を用いたシュレ-ディンガー作用素の固有値の漸近分布,擬微分作用素の有界性の解明.4.漸近解析,数理物理.(1)定常位相の方法など漸近的方法の量子物理の数理物理への応用.(2)散乱理論においては,波動作用素のL^P有界性の証明,磁場,電場つきシュレ-ディンガー作用素の多角的研究,など.5.正値解の構造,非相対コンパクト領域上の2階放物型・楕円型方程式の正値解の構造の具体的解明.以上の成果は,実解析,フーリエ解析と線形,非線形偏微分方程式,量子物理の数理物理との強い結びつきを如実に示しており,さらには上記の第2,5項目は,幾何学,確率論とも結びつくものであった.今回の研究に関係した諸分野は,それぞれに長い歴史と広がりをもつ分野である.各分野での固有の深まりを尊重しつつも,今後長期的視点での共同研究が望まれる.実施計画に従い、第1年度の研究活動の核となる研究集会と、ワークショップを行った。それらは次の通り。調和解析と偏微方程式平成5年1月7日-9日於東北大学理学部(参加者49名,講演延べ11回(講師9名)放物型・楕円型方程式の正値解の構造平成4年11月30日-12月1日於熊本大学Fourier解析紹,実解析平成4年12月20日-21日於一橋大学富浦研修所以下,研究集会,ワークショップでの発表を中心に,今年度の成果を〓める。1.スペクトル・散乱理論:波動作用素のL^D有界性をその応用についての結果(分担者谷島による)は特筆さるべきである。そのほか,準古典近似,擬微分作用素のCauchy問題の適切性,シュレーディンガー作用素の固有値の漸近分布の問題等について多くの成果を得た。2.偏微分方程式と調和解析:境界で退化する楕円型作用素とその調和解析への応用(協力者新井仁之による)に関する成果は,1.の谷島の結果と並んで,当研究課題次年度以降の研究のひとつの指標となるものである。3.放物型・楕円型方程式の正値解の構造:これらは偏微分方程式論,調和解析,確率論的方法等の接点となる問題であるが,正値解の一意存在問題,正値解の性質の解明,マルコフ過程,マルチン境界との関係,等につき多くの成果を得た。この方向の研究は次年度更に追求する。4.その他:関連する研究として,調和解析では,一般領域上でのBMO,DeVore-Sharplayの空間,偏微分方程式では,抽象Besov空間と非線形方程式,非線形固有値問題,等に関する成果を得た。関数解析,調和解析,偏微分方程式の接点を求める研究の第1年目として然るべき進展であったと考える。研究計画の中心年度である今年度は、表題の分野を中心に、ポテンシャル論・確率論等の関連分野にもわたる総合的研究を行い、その成果を発表、交換するため、次の研究集会・ワークショップを行った。調和解析と偏微分方程式平成6年1月6日-8日於東北大学理学部(参加者58名、講演11(9名))放物型・楕円型方程式の正値解の構造、II、平成5年11月26日於熊本大学(参加者24名、講演14)調和解析セミナー平成5年12月20日月24日-11-21日於筑波大学山中共同研修所(参加者24名、講演12(11名)函数空間とその応用平成6年1月

25日-26日於筑波大学(参加者29名、講演11)今年度の成果の特徴の一つとして挙げられるのは、実解析及びそれに基づく関数空間論の方法と偏微分方程式を結び付ける研究が進展したことで、現在注目されているwaveletの理論のSchrodinger方程式、擬微分作用素への応用、Navier-Stokes方程式のある種の関数空間による解析がその例である。昨年から継続している放物型・楕円型方程式の正値解の構造の研究では、一見特殊と見まがうこの表題のもとで、偏微分方程式論・ポテンシャル論・確率論・微分幾何学が密接に関連する統合的研究が行われ、幅広い問題について多くの成果がえられ、昨年度と併せて特徴ある研究となった。このほか、各分野固有の問題についても、統合的見方を反映した進展が目立った。以上が具体的な成果であるが、この研究計画の結果、とかくそれぞれの分野内で研究しがちになる、実解析・関数解析と偏微分方程式のグループの間に、共通の理解の芽が出来てきたことは、一つの進展といってよいであろう。第3年度には、このような進展をさらに強化して、将来に繁いで行きたい。3年継続の最終年度に際し,3年間の研究を総括し,さらにこの研究の成果の上に立って将来の発展への展望を広める目的で,つぎの大規模研究集会を行った.調和解析と偏微分方程式平成6年10月20日-22日於東北大学理学部.この研究会で発表され,その後更に進展した研究は,調和解析(実解析)と偏微分方程式さらにその周辺領域を従来の枠にとらわれずに総合的に研究する,というこの研究課題の目標に照らして,代表的なものであった.1.同次型空間上のMorrey型空間の理論(協力者新井仁之),準古典力学に関する研究(協力者新井高広),Bargman変換と準古典極限に関する研究(協力者中村周)は,実解析・フーリエ解析と偏微分方程式あるいは数理物理との結びつきを如実に示す研究である.2.散乱理論に関する研究(分担者田村英男等)は,今年も活発に行われ,磁場,電場を含む多体問題など,深い解析と豊富な素材を提供した.3.方物型方程式の正値解のヂリクレ問題の解の非一意性に関する成果(分担者村田實)は,正値解をめぐる問題における大きな成果の一つである.4.非線形方程式に関する報告(協力者堤譽志雄)は,独自の研究の発表とともに,調和解析と非線形微分方程式の結びつきについての優れた展望を示した.この研究集会で示されたものの他にも,前2年度の研究活動の上に立った多くの成果が得られ,この課題による研究を締めくくることが出来た.
急性期褥瘡に対する間葉系幹細胞の治療効果

申請者はこれまでに分泌蛋白質MFG-E8が血管新生を介して皮膚創傷治癒を促進させることと、MFG-E8が皮膚虚血再還流後に生じる皮膚潰瘍(褥瘡モデル)を縮小させ、かつ早期に治癒させることを見出した。さらに、我々は、間葉系幹細胞がMFG-E8を多く産生することを見出した。しかし、間葉系幹細胞におけるMFG-E8の機能や皮膚虚血再還流障害における間葉系幹細胞の機能は不明である。そこで本研究では、間葉系幹細胞による皮膚虚血再還流障害(褥瘡モデル)における機能制御について明らかにすることを目的とした。具体的な目的は、皮膚虚血再還流障害(急性期褥瘡)モデルマウスに対する間葉系幹細胞の治療効果と、その治療効果におけるMFG-E8の役割を明らかにすることである。皮膚虚血再還流後に生じる潰瘍に関して間葉系幹細胞投与群では、コントロール群と比較して潰瘍が縮小する傾向がみられた。そのメカニズムとして虚血再還流後の皮膚組織を用いて免疫染色学的検討を行った。その結果、間葉系幹細胞が皮膚虚血再還流後の潰瘍部位において1酸化ストレスや低酸素の抑制2アポトーシス細胞の抑制3血管傷害の抑制を制御することで虚血再還流障害に対して防御的に作用する可能性が示唆された。これらのことから、間葉系幹細胞が急性期褥瘡の発生メカニズムにおける皮膚虚血再還流障害において、重要な役割を担っている可能性が強く示唆された。さらに、今後MFG-E8遺伝子欠損マウスから作成した間葉系幹細胞を用いて皮膚虚血再還流障害における、間葉系幹細胞由来MFG-E8の有無による影響に関する検討を順次進めていく。さらに、in vitroにおけるマクロファージの分化能に対する影響についても比較、検討を行う。
農業生態系ロボットの提案と開発

水田の生産生態系のもとで、雑草防除、スクミリンゴガイの食害回避、これらに関連する農作業労力の軽減化を図るために、農業生態系ロボットの概念を提案して、基礎実験システムを開発した。スクミリンゴガイの個体数変動モデルを、水田の耕耘、代掻き、田植え、灌漑の各作業に応じて構築した。さらに、スクミリンゴガイの動態を画像解析によって求めた。開発したロボットシステムによってスクミリンゴガイを容易に除去できることを実証した。農業生態系ロボットを「農業生態系のもとで自律的に行動する知能ロボット」として概念を構築し、必要な条件と基礎特性の解明を行った。具体的課題として、国内外における暖地型水稲作の雑草防除、外来有害動物であるスクミリンゴガイ(通称、ジャンボタニシ)の猛烈な繁殖に起因するイネ食害の回避と生物多様性貧困化の修復、さらに農作業労力の軽減化を統合的に解決するため、農業生態系ロボットを利用する新たな方法の構築を究明した。イネ、雑草、スクミリンゴガイをめぐる水田生態系の調査を行うとともに、特に、スクミリンゴガイの動態について水深等をパラメータとして実験的に明らかにし、スクミリンゴガイをその生態を利用して収集し、軽便な作業で除去する方法を提示した。また、ベトナム、台湾、韓国における海外調査を行い、スクミリンゴガイの繁殖及び被害状況、特徴的な利活用の実態と問題点を整理した。ついで、ロトカ・ヴォルテラ競争モデルを導入して、イネ、雑草2種、スクミリンゴガイの競争モデルを提案し、安定性と生態系の遷移を求めた。また、水稲作における農作業システムの視点から、イネ、雑草、スクミリンゴガイ間の食う食われる関係と競合を明らかにした。さらに、スクミリンゴガイを利用する水稲の環境調和型防除体系を解明し、農業生態系ロボットの作業方法を明らかにした。これらを踏まえて、農業生態系ロボット室内実験システムの設計と一部の製作を行った。垂直多関節型6軸ロボットを導入して、スクミリンゴガイを合理的に管理、除去するためのハンド部ツールの試作を行い、農作業動作のプログラムを作成した。また、圃場環境や水田生態系に関する情報を取得するためにフィールドサーバを実験システムに導入した。以上、初年度の研究によって、農業生態学に基づいて、農業生産と環境保全の両者に寄与する農業生態系ロボットが革新的な農作業技術として展開可能なことを示した。水稲の環境保全型栽培を指向する際に、雑草の繁茂とともに、暖地水田ではスクミリンゴガイによる甚大な食害と生物多様性の低下が問題となっている。本研究は、水田の生産生態系のもとで、雑草防除、スクミリンゴガイの食害回避、さらにこれらに関連する農作業労力の軽減化を図るために、新たな知能ロボットを提案し、その開発研究を行うものである。第2年度の研究は、九州大学農学部附属農場水田において、スクミリンゴガイの動態を調査するとともに、水稲(ヒノヒカリ)、雑草優占種であるタマガヤツリ、その他の雑草間の競争をともなう生長を測定し、ロジスティック方程式とロトカ・ヴォルテラ捕食モデルを用いて各々の生体量、現存量の推定を行った。さらに、水田における水稲、雑草の量とスクミリンゴガイの生息密度との関係の推移を求め、水温の影響を考慮したスクミリンゴガイの水稲に対する捕食率の推測を可能にした。また、水田の耕転、代掻き、田植え、灌概の各作業に応じたスクミリンゴガイの個体数変動モデルを構築し、知能ロボットによって管理作業を行う農作業システムへの適用を検討した。一方、水田におけるスクミリンゴガイの動態を画像処理によって測定する方法を検討した。MATLAB/Simulinkを使用した環境で、移植後の諸条件下における静止画を供して、スクミリンゴガイを交尾中の個体分離も可能な個体数計測アルゴリズムを開発し、動画像を供して、スクミリンゴガイの移動速度を容易に得るアルゴリズムを考案した。これらに基づき、スクミリンゴガイの生息密度を考慮した水稲と雑草に対する単位面積当たり出会い率を推定することが可能になった。さらに、水稲の生産生態系における農作業体系を検討し、6軸垂直多関節形ロボットを用いて、水田実験槽での作溝作業、スクミリンゴガイの掬い取りによる除去作業を試みた結果、室内ロボットシステムは良好な作業性を示した。持続的な水稲の環境保全型栽培を行うに際して、除草剤不使用の場合に雑草の繁茂とともに、暖地水田ではスクミリンゴガイによる甚大な食害と生物多様性の低下が問題となっている。最終年度として第3年度の研究は、水田生産生態系のイネ-雑草競争モデル、スクミリンゴガイ-被食者モデルを改良し、画像処理によるスクミリンゴガイ2個体同時測定による活性度の評価方法を明らかにした。実験実証システムの開発・改良に関しては、農業生態系ロボットとビデオカメラ搭載フィールドサーバの協調システムの開発を試みた。

また、6軸垂直多関節形ロボットを用いた水田実験槽での作溝やスクミリンゴガイの掬い取りによる除去等の作業を想定して、ロボットハンド部の最適軌道プランニングの解析を行った。さらに、農業生態系情報システムとして、フィールドサーバを基盤とする水田環境情報管理システム、画像遠隔制御システム、スクミリンゴガイ動態モニタリング等の情報を統合する管理サイトを構築した。また、農業生態系ロボット制御管理システムと水管理システムの統合プログラムをほぼ作成した。海外事情として、韓国におけるスクミリンゴガイの水田除草利用技術の実態と今後、懸念される外来動物による生態系への影響を考察した。3年間の研究によって、農業生態系ロボットの概念を提案して、その有用性と基礎的実験システムの開発による実証を行った。さらに、問題点と今後の研究の展開をまとめた。
2次元フォトニック結晶ナノ共振器における光子・電子相互作用に関する研究

近年,ナノ共振器中に量子ドットを埋め込んだ構造を用いて,その発光過程が盛んに調べられている.その結果,従来の共振器量子電磁力学では説明できない2つの現象が報告されてきた.一つは,量子ドットと共振器が非共鳴であっても共振器が強く発光する現象,もう一つは,両者が共鳴した際,Rabi分裂した2つの発光ピークの中央に,予期しない3番目の発光ピークが観察される現象である.我々は昨年度(平成20年度),量子ドットを単純な2準位系と近似して解析することで,前者の現象は,純位相緩和に伴うAZE(quantum anti-Zeno effect)に起因することを報告した.しかしながら,後者の現象,つまり3番目の発光ピークを説明するには至らなかった.そこで我々は,本年度(平成21年度),これらの電子・正孔配置を考慮して解析を行った.その結果,3番目の発光ピークは種々の電子・正孔配置と純位相緩和に基づくAZEとが協力することで生じることを突き止めた.この結果は,ナノ共振器・量子ドット結合系においてAZEおよび種々の電子配置の両者が非常に重要であることを意味し,超高効率発光や極低閾値レーザの動作を解析する上で,今後の大きな指針になると考えられる.本研究では,2次元フォトニック結晶ナノ共振器と量子ドットを組み合わせ,光子・電子の量子的相互作用を積極的に用いることで,効率的な光子放出や新たな量子状態の創出を目指している.特に,弱結合領域では,共振器のQ値とモード体積の逆数1/Vに比例して量子ドットの発光遷移割合が増加する(Purcell効果)ことが知られており,この効果を用いて高効率な発光デバイスの作製が期待されてきた.しかし,このこの効果を予測する理論は未だ発展途上にあり,ナノ共振器と量子ドットの発光を解析するには不十分であった.特に,『ナノ共振器と量子ドットが弱結合領域から強結合領域にどのように遷移していくのか』について十分答えることができなかった.この影響を調べることは,上述の目標,つまり,効率的な光子放出や新たな量子状態の創出において非常に重要な課題である.そこで本年度は,この影響を解析できる理論を構築した.その結果,弱結合・強結合領域の遷移領域において量子ドットの発光遷移割合が最大となる条件が存在することが明らかとなった.この条件は,量子ドットが共振モードへ光子を放出する速さ(結合定数)と共振モードの光子寿命を整合させることにより達成できる.したがって,理想的な状況下においては,量子ドットの発光効率を最大にすることができ,発光デバイスの効率を最適に設計することが可能であることがわかった.この結果は,上で述べた効率的な光子放出につながる重要な知見であると考えている.しかしながら,現実には量子ドットの環境系(周りに存在する電子や音子)が及ぼすは重要であり,必ずしも理想的な状況を実現するのは困難である.そこで,今後の研究では,本年度構築した理論をより発展させて,環境系まで含めたより詳細な解析を進めるとともに,実験との比較・検証も進めていく予定である.本研究では,2次元フォトニック結晶の中に形成したナノ共振器中に,発光体として量子ドットを埋め込み,光子・電子の量子力学的相互作用を積極的に用いることで,効率的な光子放出や新たな量子状態の創出を目指している.しかしながら,この系では,ナノ共振器の共鳴エネルギーと量子ドットの遷移エネルギーとが非常に離れている場合においても,量子ドットにキャリアを注入するとナノ共振器から強い発光が得られるという,一見エネルギー保存則に反する不可解な現象が観測されてきた.この現象は,多数の研究機関によって報告・検証が行われたが,その起源は未解明のままであり,ナノ共振器-量子ドット結合系の研究を進めていく上で,是非とも解決することが必要な大きな謎であった.そこで我々は,本年度(平成20年度),詳しい理論検討を行った.その結果,量子ドット内に形成される電気双極子の位相だけが,周囲の環境(量子ドット以外の電子系やフォノン等)との相互作用によって乱されるという過程-純位相緩和と呼ばれる-により,これまで謎とされてきた共振器の発光を説明することに成功した.さらに,この効果は一般物理として量子アンチゼノ効果と呼ばれる現象に分類でき,次に示す3つの条件が揃うとき,大きく増強されることを見出した.その条件とは,(1)共振器の体積が小さいこと,(2)共振器のQ値が比較的高いこと,そして(3)量子ドットが直接自由空間へと光を放出する過程が抑制されていること,である.これらの3つの条件は,実は2次元フォトニック結晶を用いたナノ共振器と量子ドットの結合系において達成される特徴そのものである.したがって,この効果はナノ共振器-量子ドット結合系を用いた超高効率発光や極低閾値レーザにおいて,極めて有効な技術であり,今後の研究に大きな指針を与える結果であると言うことができる.近年,ナノ共振器中に量子ドットを埋め込んだ構造を用いて,その発光過程が盛んに調べられている.その結果,従来の共振器量子電磁力学では説明できない2つの現象が報告されてきた.

一つは,量子ドットと共振器が非共鳴であっても共振器が強く発光する現象,もう一つは,両者が共鳴した際,Rabi分裂した2つの発光ピークの中央に,予期しない3番目の発光ピークが観察される現象である.我々は昨年度(平成20年度),量子ドットを単純な2準位系と近似して解析することで,前者の現象は,純位相緩和に伴うAZE(quantum anti-Zeno effect)に起因することを報告した.しかしながら,後者の現象,つまり3番目の発光ピークを説明するには至らなかった.そこで我々は,本年度(平成21年度),これらの電子・正孔配置を考慮して解析を行った.その結果,3番目の発光ピークは種々の電子・正孔配置と純位相緩和に基づくAZEとが協力することで生じることを突き止めた.この結果は,ナノ共振器・量子ドット結合系においてAZEおよび種々の電子配置の両者が非常に重要であることを意味し,超高効率発光や極低閾値レーザの動作を解析する上で,今後の大きな指針になると考えられる.
エンリケス曲面における自己同型の構造の解明

代数多様体はその定義方程式の次数に比例して複雑になっていくが、この研究においては、一般に(広い意味で)カラビヤウ型とも呼ばれる、小平次元が0の多様体上に生じる極めて面白い自己同型・対称性について、群論や特異点論を用いて、より明示的な記述を目指して調べていく。これは不変式論や有限群の表現と関係した古典射影幾何学などと相性が良く、実際にこれまでにも豊富なおもしろい方程式が得られている分野である。K3曲面やエンリケス曲面とその自己同型の明示的な記述や構成を目指していく。
緩和ケア病棟に従事する看護師への支援体制の構築と評価

本研究は、緩和ケア病棟に初めて従事する看護師の問題状況を継続的に把握し教育的支援を検討した。その結果、(1)患者・家族への対応の困難さや傾聴技術不足を中心とした問題状況を認めた。(2)看護実践を経て、ケアを自己評価により問題を意識化することが示唆された。(3)教育的支援として、対人援助に視点をおいた事例検討と面接の導入は、実践場面を具体的に想起し、自己評価する機会をもたらし看護上の問題の明確化と新たな課題を見出す一助となることが示唆された。本研究の目的は、緩和ケア病棟に初めて従事する看護師が、緩和ケアの実践を通して抱える不安やストレスフルな問題状況の変化について、継続的なプロセスを明らかにし、緩和ケア病棟に従事する看護師の支援体制の構築に向けた試案を作成し評価することである。今年度は、勤務後3年を経過する看護師を対象に実践を通して抱える問題状況を把握することを目的に、面接調査の結果を分析した。その結果、緩和ケア病棟開設後、看護師は緩和ケアとして何をすれば良いのか自問自答する中で<緩和ケアの意味を模索>し、特に<スピリチュアルペインの表出に対する戸惑い>を捉えていた。その状況下で、<コミュニケーション技術の研修の学びを実践することによるケア効果の実感><ケア内容に対する自己評価>を認めた。2年目以降、<緩和ケア病棟の位置づけと認識不足による病棟選択に対する疑問><ギアチェンジに対する医療職者の自覚の必要性>等の問題を捉えていた。以上の結果から、緩和ケア病棟に初めて従事する看護師は、これまでの経験と緩和ケアの戸惑いの中で、自ら漠然とケアを模索し、特にスピリチュアルペインに対する対応に戸惑う状況であることがわかった。一方、研修での学びを実践に活かし傾聴のケア効果を実感することにより、看護師自身の成長として肯定的に捉えることが可能となった。また実践を経て、質の高い緩和ケアに着目した問題意識へと視野拡大の傾向が示唆された。今年度の研究成果として、第28回日本がん看護学会学術集会(新潟市)にて示説発表した。本研究の目的は、緩和ケア病棟に初めて従事する看護師が、緩和ケアの実践を通して抱える不安やストレスフルな問題状況の変化について、継続的なプロセスを明らかにし、緩和ケアに従事する看護師の支援体制の構築に向けた試案を作成し評価することである。本年度の実施計画においては、調査1:初めて緩和ケア病棟に配属となった看護師7名を対象に半年毎に計3回面接を実施した。また、調査2:緩和ケア病棟開設2年を経過した看護師の問題状況や不安、課題等について看護師7名を対象に面接調査を実施した。実施結果については、調査1のデータの一部を用い、緩和ケア病棟開設前後から実践半年の問題状況を把握することを目的とし、データを内容分析した。その結果、緩和ケア病棟に初めて従事する看護師は、一般病棟とは異なる特殊な環境で【新たな人間関係に対する不安】【不確かな看護師の役割に対する不安】を抱えていた。開設直後は、【最期を迎える患者に対する対応の困難さと苦悩】【緩和ケア病棟と一般病棟におけるケアの相違に対する困惑】等、自らの経験を基盤とした問題を認めた。さらに、実践を通し【治療やケア実施の意見の相違によるジレンマ】【状況判断に応じたケア実践の未熟さ】等の問題を認めた。半年間の実践を経て、質の高いケアに着目した問題意識の視野拡大に向けた看護師自身の成長が示唆された。この結果については、第17回国際がん看護カンファレンス(チェコ共和国、プラハ)にて示説発表を行った。<目的・意義>本研究は、緩和ケアに初めて従事する看護師の継続的な不安や問題状況を、緩和ケア病棟設置後の継続的な調査をふまえ、継続的教育の内容の検討とともに、段階的なニーズに応じた支援体制の試案の作成とその評価を目指すものである。緩和ケアの継続教育が困難な状況において、段階的な問題状況やニーズに応じた支援体制の試案は、看護師のモチベーションの維持や成長をもたらし、看護実践の向上につなげるための一助となると考える。<実施計画>これまでの調査の結果、開設初期の段階では、職場における人間関係や看護師の役割における不安、実践における患者への対応や、ケアに対する困惑や困難さを問題として捉えていた。しかし、実践を経て自らの看護を振り返り、質の高いケアに着目した問題意識の視野拡大に向けた看護師自身の成長が示唆された。このような段階において、看護師自身が看護実践場面を具体的に意識化し、振り返る事例検討をベースにし、自身の問題の明確化や課題達成への目標立案など成長を自覚できるような教育的支援が必要であると考えた。今年度は、緩和ケア病棟に勤務している看護師に対する事例検討研修会を実施後、面接を導入し、教育的支援の効果を検討することを目的とした。1.事例研修会の実施:事例検討をふまえた、研修会を実施した。研修テーマは、「緩和ケアの質の向上に向けてー事例を活用した看護の振り返りー」とした。事前課題により印象に残った事例の看護を振り返った。2.研修会後の面接を実施した。<目的>本研究は、緩和ケアに初めて従事する看護師の継続的な不安や問題状況を、緩和ケア病棟設置後の継続的な調査をふまえ継続的教育の内容を検討し、支援体制の試案作成と評価を目指すものである。<実施計画

>これまでの調査の結果、看護師自身が看護実践場面を具体的に意識化し、課題達成に向けた教育支援の必要性から、平成26年度に看護実践を振り返る事例検討研修会及び終了後の面接を導入し実施した。平成27年度は、面接データを分析し教育的支援の効果を検討した。<結果>1事例検討会及び面接を導入した結果、【実践ケアを振り返り自己評価する】【実践ケアを再確認する】【問題解決に対する傾聴の限界を自覚する】【傾聴技術の未習得を自覚する】【共感的理解の必要性を認識する】【家族心理に応じたケアの必要性を自覚する】等の9カテゴリが抽出された。2緩和ケア病棟では、日々苦痛緩和を中心とした問題状況に施行錯誤しながら対応する中で、ケア方法の限界を自覚する状況が認められた。3対人援助の視点から看護実践を振り返る機会や面接を導入した結果、冷静に実践内容から問題状況を想起し、対象理解や症状緩和に対する知識獲得の必要性、患者のみならず家族心理に応じたケアの必要性を自覚するなど問題を意識化し、思考の変化に影響を及ぼすことが示唆された。4教育的支援の方法として、対人援助の視点から看護実践を振り返る研修会に加え、面接を導入することは、緩和ケアの実践場面やケア内容を具体的に想起する機会をもたらし、自己評価することで看護上の問題が明確化され、新たな課題を見出す一助となることが示唆された。本研究は、緩和ケア病棟に初めて従事する看護師の問題状況を継続的に把握し教育的支援を検討した。その結果、(1)患者・家族への対応の困難さや傾聴技術不足を中心とした問題状況を認めた。(2)看護実践を経て、ケアを自己評価により問題を意識化することが示唆された。(3)教育的支援として、対人援助に視点をおいた事例検討と面接の導入は、実践場面を具体的に想起し、自己評価する機会をもたらし看護上の問題の明確化と新たな課題を見出す一助となることが示唆された。平成26年度の研究計画では、これまでの調査の結果に基づき介入・評価の予定であった。対象者が緩和ケア病棟に従事している看護師の方々であったこと等から、これまで研究調査の時期が予定よりも遅れている現状があり今年度も病棟の状況を考慮し実施した。1.多忙な病棟の状況を考慮するとともに、主たる研究者及び研修会講師の日程調整を行い、介入(研修会)を実施した。2.研修会終了後の評価における面接調査については、病棟の看護体制や勤務状況等により平成27年2月から3月に実施予定となった。さらに、面接予定者の勤務や体調不良等により、面接日程の変更を余儀なくされ、現在面接調査の途中に段階である。以上の理由から、研究の終了時期が遅れている現状がある。その結果、研究結果の公表においても次年度を予定することとなった。成人看護学がん看護学本研究の目的達成に向けて、面接調査終了後、データ整理・分析から結果のまとめを実施し、結果の公表に向けた準備をすすめていくことを予定とする。前年度の調査予定が、2施設ともに対象となる看護師の多忙な勤務状況と、研究者の本務との面接日程調整が困難な状況下において、調査終了時期が遅れ、分析も遅れる傾向にあった。対象となる看護師の勤務状況が日々多忙であり、23交代制において勤務する中で面接調査の日程スケジュールを対象者毎に調整することが困難であった。
金属錯体と伝導性有機ラジカルをもちいた分子強磁性体へのアプローチ

分子強磁性体の実現には、常磁性化学種間で強い磁気的相互作用を持つ多次元ネットワークの構築が不可欠である。多次元ネットワークを創る系に、有機伝導体として知られる一群の有機ラジカルがある。本研究では、これらの有機ラジカルがつくるネットワークに遷移金属錯体を組み込むことにより、強磁性等の興味ある物性をもつ分子異合体の開発を目的とし、次の点について研究を行た。(i)有機ラジカルネットワークへの[Cu(cyclam)]^<2+>錯体の組み込み(ii)有機ラジカルネットワークと金属錯体間に電子的・磁気的相互作用のある系の構築分子強磁性体の実現には、常磁性化学種間で強い磁気的相互作用を持つ多次元ネットワークの構築が不可欠である。(i)有機ラジカルネットワークへの[Cu(cyclam)]^<2+>錯体の組み込み(ii)有機ラジカルネットワークと金属錯体間に電子的・磁気的相互作用のある系の構築
熱磁気自然対流を用いた磁性流体中の物体冷却

磁性流体の微小重力環境下での熱磁気自然対流問題についての研究を行った.まず本年度は,発熱体を持つ自然対流についての基礎実験機を作成して,初期的な流れの情報を得た.またこれらの可視化情報をもとに数値シミュレーションコードを作成し,初期的な演算を行った.これらの結果について,まとめた成果を国内学会で発表を行うとともに,国際科学技術雑誌に投稿した.具体的には,内部発熱体がある場合についての二次元的な流れ場を得るために,スモークワイヤー法により流れ場(無磁場時)を求め,これに対するシミュレーションを行い,計算の妥当性について確認した.さらに,宇宙での冷却問題に対応するため,これら二次元系について無重力下での回転系を考えた熱磁気対流について,安定性理論(線形理論)により解析を行った.これらの結果,回転系では有磁場時において,重力相当の影響が発現し,流れの安定性に大きく影響を及ぼす他,磁場により伝熱特性が向上する結果が得られた.磁性流体の微小重力環境下での熱磁気自然対流問題についての研究を行った.まず本年度は,発熱体を持つ自然対流についての基礎実験機を作成して,初期的な流れの情報を得た.またこれらの可視化情報をもとに数値シミュレーションコードを作成し,初期的な演算を行った.これらの結果について,まとめた成果を国内学会で発表を行うとともに,国際科学技術雑誌に投稿した.具体的には,内部発熱体がある場合についての二次元的な流れ場を得るために,スモークワイヤー法により流れ場(無磁場時)を求め,これに対するシミュレーションを行い,計算の妥当性について確認した.さらに,宇宙での冷却問題に対応するため,これら二次元系について無重力下での回転系を考えた熱磁気対流について,安定性理論(線形理論)により解析を行った.これらの結果,回転系では有磁場時において,重力相当の影響が発現し,流れの安定性に大きく影響を及ぼす他,磁場により伝熱特性が向上する結果が得られた.
眼疾患が及ぼすヒト視覚野の形態および機能変化の神経画像評価

視る機能を低下させてしまう眼の病気は、眼以降の脳神経系への視覚の入力を減弱ないし消失させます。このことが原因で、視ることに関連する脳へ変化ををきたす可能性がありうるため、脳の変化を知ることは細胞移植、遺伝子治療、人工網膜など将来期待されている眼科医療において極めて重要です。その理由は、脳が不可逆的な影響を及ぼされる前に病気を治療して視覚入力を復活させる必要があるためで、そのためには病気が脳へ及ぼす特徴を知ることが必須だからです。本研究は、様々な種類の眼疾患の方を対象に、MRIによる非侵襲脳計測法を用いて脳の構造と機能を計測し、脳の変化から考えた眼の病気への治療戦略の提言を行うこと目的とします。
超分子ロッド：ＭＦＭＳ概念に基づく分子設計の検証

有機π電子系分子に多用な機能を付与する設計指針としては、個々の機能を担う部分構造をそれぞれ組み込むことが直接的な方法である。しかしながら、そのようなアイデアの結果として、分子構造は複雑かつ巨大となる。不必要に大きな構造は、アトムエコノミーの観点からばかりでなく、合成段階数や化合物の取扱いの点からも、多種の誘導体を合成して性質を比較することが必要な機能探求型研究には望ましくない。申請者は、本申請の中で、「如何にして単純な骨格に多用な機能を盛り込むか」というMFMSの実践により、先に申請者が開発した動的酸化還元系(dyrex系)をモチーフとして、2系統の機能性分子開発を展開した。本申請中でのもっとも重要な命題(MFMS)Maximum Function on Minimum Skeleton(MFMS)は、「如何にして単純な骨格に多用な機能を盛り込むか」であり、今年度は、熱・光・電場などの外部刺激に対してその物性値を可逆的に変化させる応答性分子に注目した。C9,C10位にジ(スピロアクリダン)骨格の置換したジヒドロフェナントレン誘導体1aはヘキサフェニルエタンと類似した部分構造を持ち、電気化学的入力に対してC9ーC10『エタン結合』の切断による安定なジカチオン2a2+の生成を伴いながら、UV-Visおよび蛍光スペクトルの変化する多重出力エレクトロクロミズム応答を示す。1a及び2a2+はいずれもヘリシティ、軸不斉といった不斉要素を持つが、室温でもその立体配置は容易に反転する。一方、適切な分子設計を行い1a及び2a2+の立体反転を抑制すれば、ジヒドロフェナントレン誘導体キラルカラムを用いた光学分割が可能であり、また、立体配置を保ったまま対応するジカチオンと相互変換できると考えた。実際にC4,C5位にメチル基を導入した1bやジベンゾ縮環体1cを新たに合成して検討を進めたところ、、1b,cや2b,c2+の立体配置は安定であり、ねじれたπ系を有する光学活性な酸化還元対が非常に大きな円二色性(CD)を示すため、1b,c/2b,c2+の電気化学的相互変換では、これまでの応答に加えCDを更なる出力とした多重出力応答挙動を示すことが明らかとなった。これは、既存の骨格にごく小さな構造的摂動を加えることで、新たな機能を付与できたこと示す例であり、MFMSの遂行が成功したことを意味する。有機π電子系は構造の多様性や電子状態の多面性のために様々な特性を有し、人類が今日享受しているエレクトロニクスの分野でも大きな活躍を見せている。今後IT技術の更なる発展に伴い、π電子系はその修飾の容易さに基づく特性のfine-tunablityにより、無機材料の弱点を補える素材として益々その重要性を高めていくことが期待される。分子の精密設計により、個々のπ電子系に多くの特性を付与することが可能であり、本研究では、Maximan Function on Minimum Skeleton(MFMS)と名づけた概念を分子設計に際して提案した。しなしながら、そのようなアイデアの結果として、分子構造は複雑かつ巨大となる。申請者は、本申請の中で、「如何にして単純な骨格に多用な機能を盛り込むか」というMFMSの実践により、2系統の機能性分子開発を展開した。具体的には、電子授受に際して結合の形成や切断を伴うことで、電気化学的双安定性や容易な二電子授受能を持つ動的酸化還元系(dyrex系)を基本骨格とし、MFMSの設計指針のもとで、蛍光、CD特性変化を合わせ持つ多重出力型エレクトロクロミズム系の創成ならびにCD特性変化を合わせ持つ多重出力型エレクトロクロミズム系の水系溶媒中での機能獲得に成功した。今後は、これらの分子を超分子的に連結することで、そのバルクとしての機能を、ソフトマターとしての特性制御に反映させることを目指した研究へ展開予定である。有機化学研究実績の概要に記載した研究の途上で、1a-cの低温X線構造解析を行い、『構造的遠隔立体効果』とも呼ぶべき実験結果を得た。別途合成した複数の化合物についての更なる検討を含めて、効果の存在の立証ならびに効果発現に機構を明らかにできたことは、計画を超える成果であった。今年度MFMSの遂行が成功した例をもとに、多重出力応答の可能な骨格を複数連結する方法、複数連結した場合の応答挙動の変化について検討を進め、最終的にロッド状のオリゴマー化が可能な物質へと展開する。本研究では、置換基や骨格の異なる様々な化合物を系統的に合成し、その特性を網羅的に探索する内容を含む。

初年度に、大量の合成試薬や溶媒を購入し、多くの化合物合成をおこなう計画であったが、初期の段階で興味深い特性を示す分子に行き当たり、他の物質の合成実験に先立って、そのものの物性検討実験を行った。そのため次年度に、置換基や骨格の異なる様々な化合物の合成を行うこととした。結果として計画よりも、初年度に購入する合成試薬や溶媒が減り、差額が生じた。次年度は、置換基や骨格の異なる様々な化合物の合成を行うための消耗品、物品の購入が当初計画よりも多くなる予定であり、差額は次年度の研究遂行に必要である。
ノックインマウス前立腺癌の遺伝子発現プロファイルに関する研究

1.ノックインマウス(KIMAP)とトランスジェニックマウス(TGMAP)前立腺癌の生物学的特徴を比較した.(1)KIMAP腫瘍は腫瘍構築の多様性と多病巣性を持ち,ヒト前立腺癌ときわめて類似した特徴を持つことが判明した.(2)cDNAマイクロアレイ解析において,KIMAP腫瘍では多数の免疫応答遺伝子の発現上昇がみられる一方,TGMAP腫瘍では神経内分泌分化に関連する遺伝子の高発現がみられた.このようにKIMAP腫瘍はヒト前立腺癌との類似性が高いため,前立腺癌臨床試験においてこれまでのトランスジェニックマウスモデルよりも有用性が高いと考えられた.2.マウス前立腺癌モデルにおいてバイオマーカーとしてのPSP94の有用性を検討するために,ELISA法を用いてマウスの血清PSP94濃度を測定した.野生型のマウスに比べ,血清PSP94値は腫瘍の悪性度が高いほど高く,腫瘍体積および月齢とも正の関連があった.去勢マウスにおける縦断的観察から,アンドロゲン除去に対する反応および再燃に血清PSP94値が関連して推移することが示唆された.以上より,マウスモデルにおける前立腺癌内分泌療法の血清マーカーとしてのPSP94の有用性が確かめられた.3.マウズ前立腺癌の進展を観察するために,細径の超音波プローブを用いてマウスの経直腸的超音波断層法(TRUS)を行い,以下の知見を得た.(1)マウス前立腺癌のスクリーニングに用いるプローブの周波数は30メガヘルツが最適である.(2)直径1mm程度の腫瘍をTRUSで同定できる.(3)TRUSによりマウス前立腺癌の進展を縦断的に観察することが可能である.1.ノックインマウス(KIMAP)とトランスジェニックマウス(TGMAP)前立腺癌の生物学的特徴を比較した.(1)KIMAP腫瘍は腫瘍構築の多様性と多病巣性を持ち,ヒト前立腺癌ときわめて類似した特徴を持つことが判明した.(2)cDNAマイクロアレイ解析において,KIMAP腫瘍では多数の免疫応答遺伝子の発現上昇がみられる一方,TGMAP腫瘍では神経内分泌分化に関連する遺伝子の高発現がみられた.このようにKIMAP腫瘍はヒト前立腺癌との類似性が高いため,前立腺癌臨床試験においてこれまでのトランスジェニックマウスモデルよりも有用性が高いと考えられた.2.マウス前立腺癌モデルにおいてバイオマーカーとしてのPSP94の有用性を検討するために,ELISA法を用いてマウスの血清PSP94濃度を測定した.野生型のマウスに比べ,血清PSP94値は腫瘍の悪性度が高いほど高く,腫瘍体積および月齢とも正の関連があった.去勢マウスにおける縦断的観察から,アンドロゲン除去に対する反応および再燃に血清PSP94値が関連して推移することが示唆された.以上より,マウスモデルにおける前立腺癌内分泌療法の血清マーカーとしてのPSP94の有用性が確かめられた.3.マウズ前立腺癌の進展を観察するために,細径の超音波プローブを用いてマウスの経直腸的超音波断層法(TRUS)を行い,以下の知見を得た.(1)マウス前立腺癌のスクリーニングに用いるプローブの周波数は30メガヘルツが最適である.(2)直径1mm程度の腫瘍をTRUSで同定できる.(3)TRUSによりマウス前立腺癌の進展を縦断的に観察することが可能である.ノックインマウス前立腺癌モデルにおける腫瘍組織の遺伝子発現プロファイルを明らかにするために、cDNAマイクロアレイ解析を中心とした検討を行い、現在までに以下の結果を得た。(1)組織型の検討ではヒト前立腺癌に類似した分化度の異なる腺癌が混在しているが、概して中分化腺癌の頻度が高かった。(2)50週齢のマウスから摘出した、均一な腫瘍組織を用いてcDNAマイクロアレイ解析を行い、前立腺癌トランスジェニックマウスモデルの腫瘍と比較した。その結果、トランスジェニックマウスでは神経内分泌関連遺伝子の発現増加がみられたのに対し、ノックインマウスでは"response to external stimulus"群に属する遺伝子の発現亢進が高頻度にみられ、それらは免疫応答関連遺伝子であった(16遺伝子)。これをさらに細分類すると、T-cell activation(3遺伝子)、humoralimmunoresponse(4遺伝子)、immunoresponsefactors(9遺伝子)であった。その他、細胞代謝関連遺伝子(9遺伝子)、細胞間コミニュニケーション(8遺伝子)および膜結合分子(8遺伝子)に関連する遺伝子の発現上昇がみられた。今後、ゲノム情報に基づく前立腺癌オーダーメイド治療の臨床応用に向けた動物モデルを確立するために、マウス前立腺癌の腫瘍マーカーあるいは超音波断層法を用いた画像診断についても検討する予定である。ノックインマウス前立腺癌モデルにおける腫瘍組織の遺伝子発現プロファイルを明らかにするために、cDNAマイクロアレイ解析を中心とした検討を行い、現在までに以下の結果を得た。以上の結果を踏まえ、ゲノム情報に基づく前立腺癌オーダーメイド治療の臨床応用に向けた動物モデルを確立するために、マウス前立腺癌の画像診断について検討した。臨床で使用されている血管内超音波プローブを用いてマウスの経直腸的超音波断層法(TRUS)を行い、以下の知見を得た。(1)マウス前立腺癌のスクリーニングに用いるプローブの周波数は30メガヘルツが最適である。(2)本法では短時間の麻酔でマウス前立腺の観察が可能であり、マウスに対する侵襲が少ない。(3)同一マウスでTRUS所見と病理所見を比較した結果、直径1mm程度の腫瘍をTRUSで同定できる。
糞便汚染マーカー定量検出を基盤とした微生物学的水質管理手法の確立

現行の糞便汚染指標である大腸菌群数による微生物学的水質管理は、水環境中での大腸菌群の増殖、糞便に由来しない大腸菌群の存在など、数多くの問題点が指摘されている。このため、合理的な糞便性汚染指標の確立および水域の微生物学的水質管理手法の確立が急務となっている。このような背景のもと、本研究では、宿主特異的遺伝子マーカー(腸内蛋白質分解細菌の最優占種であるBacteroides-Prevotella属由来遺伝子)をもとに水域の糞便汚染レベルを定量的に評価し、さらに糞便汚染源(ヒト、家畜及び野生動物等)を迅速かつ正確に特定する新規方法論を確立し、具体的な汚染防止対策の構築を含む合理的な微生物学的水質管理を実現することを目的としている。本年度は、昨年度開発した各宿主特異的糞便汚染マーカーを実際の水環境に適用し、糞便汚染の実態を明らかにした。さらに、遺伝子マーカーを糞便汚染指標として活用するためには、生存細胞と死細胞を区別して定量することが求められる。そこで、Propidium monoazide (PMA)を併用した定量PCR法を確立し、糞便汚染源の特定を行うために重要となる生菌由来の糞便性汚染マーカーの定量が可能となった。次に、環境水中における糞便汚染マーカー(ヒト、ブタ、ウシ、ニワトリ、カモの各宿主特異的遺伝子マーカー)の挙動を解析した。さらに、既存の糞便汚染指標である大腸菌群数、糞便生大腸菌群及び大腸菌の定量も行い、減衰速度の違いを評価した。最後に、水系感染する腸管系感染症起因細菌及びノロウイルス等の腸管系ウイルスの特異的検出を行い、各宿主特異的遺伝子マーカーと病原微生物の環境水中における存在比の相関関係を調査した。本年度の研究開発項目は以下の2点であり、1)および2)に関しては当初の予定通りに達成できたと考える。1)環境水中における糞便汚染マーカーの減衰速度評価:宿主特異的なBacteroides-Prevotella属細菌の16S rRNA遺伝子マーカーの環境水中における挙動をPropidium monoazide (PMA)を併用した定量PCR法により定量した。また、従来の糞便汚染指標である大腸菌群数、糞便生大腸菌群及び大腸菌の挙動と比較した。2)病原微生物(細菌とウイルス)濃度との相関関係の評価:水系感染する病原微生物(チフス菌(Salmonella typhi)や赤痢菌(Shigella spp.)等の腸管系感染症起因細菌及びノロウイルス等の腸管系ウイルス)の特異的検出と各宿主特異的遺伝子マーカーと病原微生物の挙動を同時に追跡することにより両者の水環境中残留特性を比較・調査できた。翌年度、交付申請を辞退するため記入しない。現行の糞便汚染指標である大腸菌群数は、水環境中での大腸菌群の増殖や,糞便に由来しない大腸菌群の検出など,その問題点も数多く指摘されてきている.また、ヒト病原ウイルスによる感染性胃腸炎など,比較的近年になって顕在化した感染症の制御をも念頭に置き,新規かつ合理的な糞便性汚染指標の確立による水域の微生物学的水質管理手法の開発が急務となっている.以上のような背景のもと,本研究では,宿主特異的遺伝子マーカー(腸内蛋白質分解細菌の最優占種であるBacteroides-Prevotella属由来遺伝子)及び化学マーカー(糞便性ステロール等)濃度をもとに水域の糞便汚染レベルを定量的に評価し,さらに糞便汚染源(ヒト,家畜及び野生動物等)を迅速かつ正確に特定する新規方法論を確立し,具体的な汚染防止対策の構築を含む合理的な微生物学的水質管理を実現することを目指す.本研究では,まず1)糞便汚染マーカー定量検出手法を確立し,さらに2)環境水中における糞便汚染マーカーの減衰速度,及び3)糞便汚染マーカー量と病原微生物濃度の間の相関を把握することで,最終的に4)糞便マーカー定量検出を基盤とした合理的な微生物学的水質管理法を構築することを目指す.本年度(平成23年度)は、代表的な家禽及び野鳥としてニワトリ及びカモの糞便から総DNAを抽出してBacteroides-Prevotella属細菌の存在を確認した.さらに16s RNA遺伝子領域の系統解析を行い,その結果をもとにニワトリ及びカモ特異的遺伝子マーカーを新規設計し、設計した遺伝子マーカーの特異性評価を行なった.次に、マーカー定量プロトコルの設計に着手した。遺伝子マーカーの回収・濃縮効率を評価する内部標準物質の設計,及び生菌由来遺伝子の検出方法の確立を目指し検討を開始した.遺伝子マーカーの回収効率を評価する内部標準物質の設計を行った.これにより既知量の内部標準物質を水サンプルに投入し,その内部標準物質の回収率でマーカーの定量値を補正する方法を確立できた.現行の糞便汚染指標である大腸菌群数による微生物学的水質管理は、水環境中での大腸菌群の増殖、糞便に由来しない大腸菌群の存在など、数多くの問題点が指摘されている。