hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
食肉のテクスチャープロフィール特性のシミュレーション解析

開発したコンピュータ制御によるSFV(shear force value,せん断力)測定装置によって,食肉のSFVテクスチャープロフィール特性を解析した.これらSFVプロフィールの相違はプロフィールを規格化することで特徴を明瞭にすることができた.SFV_<max>は生肉ではせん断終点,ソーセージではせん断中期に認められた.生肉,ソーセージおよびハムの筋線維を主とする強度の最大値,MFT_<max>,はせん断中期のSFVに対応することが示唆された.SFV_<max>はソーセージでは試料直径と,生肉とハムでは試料直径の1.5乗との間に直線関係(P<0.01)が認められ,理論的推測と一致した.SFV_<max>/MFT_<max>の値と偏差は生肉,ハム,ソーセージの順に大きく,このことは試料中の結合組織の脆弱化に依存するものと考えられた.加熱によって筋線維の硬化と同時に結合組織の脆弱化による軟化の逆の現象が進行した.SFVプロフィールは生肉では単純な放物線状の増加を示し,最大値がストローク終点に現われた.SFV最大値は加熱によりストローク中点の方向にシフトした.加熱によるストローク中点のSFV_<50>の増加は筋線維の硬化に対応し,逆にストローク終点のSFV_<100>の減少は結合組織の脆弱化に対応した.これら硬軟逆方向の現象は温度-時間-SFVの三次元等高線グラフで規則性が認められ,SFV_<50>およびSFV_<100>は歯ごたえおよび歯切れの食感の指標となった.良好なテクスチャーはパステリゼーション加熱条件に合致した.SFV_<50>と加熱損失や明度との間に正の相関があった.せん断過程における形状変化のシミュレーションは実際の形状とよく一致し,その形状変化の過程が視覚的に明瞭になった.このコンピュータシステムによるSFVプロフィール解析は,さらに工知能や言語表現などによって,より高度なリアルタイムでの感性テクスチャーのヒューマンインターフェースへの発展が期待される.開発したコンピュータ制御によるSFV(shear force value,せん断力)測定装置によって,食肉のSFVテクスチャープロフィール特性を解析した.これらSFVプロフィールの相違はプロフィールを規格化することで特徴を明瞭にすることができた.SFV_<max>は生肉ではせん断終点,ソーセージではせん断中期に認められた.生肉,ソーセージおよびハムの筋線維を主とする強度の最大値,MFT_<max>,はせん断中期のSFVに対応することが示唆された.SFV_<max>はソーセージでは試料直径と,生肉とハムでは試料直径の1.5乗との間に直線関係(P<0.01)が認められ,理論的推測と一致した.SFV_<max>/MFT_<max>の値と偏差は生肉,ハム,ソーセージの順に大きく,このことは試料中の結合組織の脆弱化に依存するものと考えられた.加熱によって筋線維の硬化と同時に結合組織の脆弱化による軟化の逆の現象が進行した.SFVプロフィールは生肉では単純な放物線状の増加を示し,最大値がストローク終点に現われた.SFV最大値は加熱によりストローク中点の方向にシフトした.加熱によるストローク中点のSFV_<50>の増加は筋線維の硬化に対応し,逆にストローク終点のSFV_<100>の減少は結合組織の脆弱化に対応した.これら硬軟逆方向の現象は温度-時間-SFVの三次元等高線グラフで規則性が認められ,SFV_<50>およびSFV_<100>は歯ごたえおよび歯切れの食感の指標となった.良好なテクスチャーはパステリゼーション加熱条件に合致した.SFV_<50>と加熱損失や明度との間に正の相関があった.せん断過程における形状変化のシミュレーションは実際の形状とよく一致し,その形状変化の過程が視覚的に明瞭になった.このコンピュータシステムによるSFVプロフィール解析は,さらに工知能や言語表現などによって,より高度なリアルタイムでの感性テクスチャーのヒューマンインターフェースへの発展が期待される.食肉の軟らかさを測定するためにWarner-Bratzlerせん断力値(SFV)測定機が多用されている.この測定機では最大せん断力値,SFV_<max>,しか測定できない.そこで,食肉・食肉製品の全せん断過程におけるSFVプロフィールを比較した.これらのSFVプロフィールの相違はプロフィールを規格化することで特徴を明瞭にすることができた.SFV_<max>は生肉ではせん断終点,ソーセージではせん断中期に認められた.生肉,ソーセージおよびハムの筋線維を主とする強度の最大値,MFT_<max>,はせん断中期のSFVに対応することが示唆された.SFV_<max>はソーセージでは試料直径と,生肉とハムでは試料直径の1.5乗との間に直線関係(p<0.01)が認められ,理論的推測と一致した.SFV_<max>/MFT_<max>の値と偏差は生肉,ハム,ソーセージの順に大きく,このことは試料中の結合組織の脆弱化に依存するものと考えられた.SFV_<max>/MFT_<max>に相当するSFV_<max>/SFV_<50>の割合はソーセージ(約1.1),ハム(約1.6),生肉(約2.2)の順に高くなり,また偏差も大きくなることが明らかになった.これらの値を比較すると,生肉に比べて加熱で脆弱化した結合組織であるハム,そしてカッターによる均質化で結合組織性をほとんどもたないソーセージの特徴とよく対応している.

均質なソーセージと比べて,生肉やハムで偏差が大きい特徴は回帰線からの標準誤差に表れた.生肉は同じ筋肉でも結合組織の量的質的な存在状態が異なって不均一な故に,一定のSFV_<max>値を得ることが難しいことによる.ハムでは不均一な結合組織に加え,加熱の程度で結合組織の脆弱化や筋線維の硬化が異なるために,偏差が生じると考えられる.SFVプロフィールにおいて,生肉のようにせん断終点まで抵抗する特徴は,"歯切れ"の食感を示していると考えられる.一方,ソーセージのようにせん断中期において変形に抵抗する特徴は"歯ごたえ"の食感に対応していると考えられる.したがって,Warner-Bratzler SFV測定機によるSFV_<max>値は食肉・食肉製品の種類で異なるテクスチャーの測定をしていることになるので、テクスチャーの解明にはSFV_<max>のみではなくSFVプロフィールの特性解析で達成されることになる。そこで、この研究のSFVプロフィールのシミュレーション解析は食肉・食肉製品のテクスチャー特性の解明に有効な方法となると考えられる.SFV(shear force value,せん断力)プロフィール特性によって食肉のテクスチャーを解析した.加熱によって筋線維の硬化と同時に結合組織の脆弱化による軟化の逆の現象が進行していた.SFVプロフィールは生肉では単純な放物線状の増加を示し,最大値がストローク終点に現われた.SFV最大値は加熱によりストローク中点の方向にシフトした.加熱によるストローク中点のSFV_<50>の増加は筋線維の硬化に,逆にストローク終点のSFV_<100>の減少は結合組織の脆弱化に対応した.これら硬軟逆方向の対立する現象は,温度-時間-SFVの立体グラフまたは三次元等高線グラフによって高温・長時間ほどSFV_<50>は増加し,逆にSFV_<100>は減少する規則性が認められ,矛盾なく説明できた.SFV_<50>およびSFV_<100>は歯ごたえおよび歯切れの食感の指標となり,加熱損失や明度との間に正の相関があった.良好なテクスチャーはパステリゼーション加熱条件に合致した.SFV_<50>とSFVプロフィールは感性のテクスチャーをリアルタイムに解析するために有用であった.せん断過程における形状変化のシミュレーションは実際の試料の形状とよく一致し,その形状変化の過程が視覚的に明瞭になった.開発したコンピュータ制御によるSFV測定機で測定されるSFVプロフィールの解析によって,感性としてのテクスチャーとの対応が明らかになり,SFVプロフィールは食肉全般の統合的なテクスチャー特性の解明への有用なパラメータになり得ると考えられた.コンピュータ処理によるこのシステムはリアルタイム測定,プログラム演算,データの記録など従来にない機能をもっているので,人工知能や言語表現などによって,より高度な感性テクスチャーのヒューマンインターフェースへの発展が期待される.
革新的生体ナノイメージング技術による繊毛疾患の分子機構解明

真核生物の繊毛・鞭毛は、気管や精子をはじめ、様々な組織・器官に存在している。そのため、繊毛運動の異常は様々な疾患に関わる。本研究課題は、主に気管の繊毛運動に焦点をあて、ナノスケールの蛍光粒子を用い、マウス気管組織の繊毛運動(波形、振幅、周波数)の定量化を行うと同時に、気管内腔組織表面の流体を高精度(7-9nmの空間分解能)で解析する系を確立した。さらに、クライオ電子線トモグラフィー法により繊毛内部の3次元構造を明らかにすることにも成功した。今年度は主に病気や疾患を持ったモデルマウスを作成し、昨年開発した同様の系で解析を行う。このデータを基に健常マウスから得られたデータとの比較を行い、疾患のプロセスを解明しようと考えた。これは、健常マウスの繊毛運動を定量化した数値データを基に、疾患による繊毛運動の破綻のプロセスを数値で導き出す。このことは、将来的に疾患の分子機構解明や病気の診断にも応用できるものと期待している。具体的には、慶応義塾大学との共同研究により、リポ多糖(LPS)をマウス気管に噴霧し、短期間で気管支炎モデルマウスを作成することに成功した。LPS噴霧後3日目のマウスで、繊毛細胞の数が大きく減少することが分かり、さらに、LPS噴霧後7日目の気管支炎マウスでは、繊毛を持った細胞数は回復するものの繊毛の長さが短くなる事が確認された。また、大阪大学との共同研究により、繊毛の構成分子を欠損したノックアウトマウスを作成することに成功し、気管繊毛運動の解析や繊毛内3次元構造解析を行う事に成功した。25年度が最終年度であるため、記入しない。空気中には多くの雑菌(細菌、ウィルスなど)が含まれているが、肺の手前にある気管・気管支の繊毛運動によって空気を清浄化(クリアランス作用)し、これら異物を体外へ排出している。この繊毛運動に異常が生じると、クリアランス作用が行われなくなり、様々な感染症の原因となる。本研究では、この気管上皮細胞で行われる繊毛運動に焦点をあて、研究を行っている。本年度は、繊毛運動の詳細な定量化を行っており、特に1つの細胞内において複数の繊毛運動を同時に解析し、その運動の速度、向き、同期性に着目して研究を行った。その結果、気管組織中において単一繊毛細胞内の複数の繊毛運動の位相はある程度振動しているものの、ほぼ同期して運動している事が分かった。また、この運動によって気管表面にどのような流体が形成され、その流体が外部溶液の粘性変化によってどのように変化するのかを繊毛運動も含めて解析した。外部溶液に粘性を負荷するため、メチルセルロースを様々な濃度で溶かし、その溶液中での繊毛運動と粒子の輸送速度を解析した。その結果、少し粘性を負荷した方が、外部流体の速度は高くなり、その後粘性を高くするにつれて、徐々に輸送速度が低下していった。しかし、まだ実験回数が少ないため、今後さらなる検証が必要である。また、今年度は気管繊毛の構造をクライオ電子線トモグラフィー法によって解析した。主に、繊毛の外腕ダイニンについてヌクレオチドのある状態とない状態において、どのように構造が変化するのかを解析した。その結果、ATPとヴァナジン酸存在下において、外腕ダイニンの2つの頭部は両方とも、微小管のマイナス端方向へ約8nm移動していることが分かった。しかし、2つの頭部間の移動には顕著な協調性はなくほぼランダムに運動しているらしい事が分かった。応募時の研究目的に沿った研究計画の通りに、概ね順調に研究が進行している。

本研究課題では、気管の繊毛運動に着目し、その運動、気管上皮細胞表面の外部流体、クライオ電子線トモグラフィー法による気管繊毛の3次元構造をナノメートル精度で検証することに挑戦している。気管繊毛運動の高精度イメージングについては、既にシステムを構築し、約8nmの制度で蛍光粒子の中心位置を追跡することが可能となっている。本研究ではこのシステムを用い、繊毛の先端に量子ドットを付加させ、その蛍光の中心をマウスから取り出した気管組織上でナノメートル精度で追跡することができた。また、1つの細胞内の複数の繊毛に蛍光ラベルすることができ、それらの運動を同時に解析することによって、運動の速度、向き、位相についてもデータを得るところまで研究を進展させることが出来た。また、当初予想していなかった新しい知見も見つかり始めており、今後の研究の進捗が期待される。外部流体についても、粘性の影響について結果を得ており、当初予想していなかった興味深い結果も得られ、今後の研究の進捗が期待される。気管繊毛の3次元構造解析については、クライオ電子線トモグラフィー法により3次元構造を得ることに成功し、さらに、画像解析の際、軸糸構造中の外腕ダイニンのみに限定する事によって、約3.7nmの分解能で構造を得ることに成功し順調に結果が出ている。気管組織中で単一細胞における繊毛運動の協調性については、昨年度の研究で解析できた。今年度は複数の細胞間において繊毛運動の向きや位相、周波数がどのくらい揃っているのかを検証する。これは、気管組織全体で細胞の極性(繊毛運動の向き)や繊毛運動の位相などがどの程度維持されているのかを検証し、気管組織全体のクリアランス機能まで議論できるようにしたいと考えている。粘性と繊毛運動の関係はさらに詳細に調べる必要がある。気管表面の粘性は気道のクリアランス作用に直接関わる重要な要素であると考えられている。昨年度は外部流体の粘性と流体の速度、繊毛運動の周波数の関係を解析してきたが、実験回数が少ないため、本年度も引き続き同様の研究を行い確かなデータを得る必要がある。繊毛構造の3次元構造解析については、さらに詳細な構造を得るため傾斜情報のデータ量を増やすとともに、画像解析を工夫し、気管繊毛の3次元構造の分解能の向上を目指す。また、ATPなどのヌクレオチドが存在する場合に、構造がどのように変化するのかをより詳細に調べる必要がある。上記の3点の実験について、喘息や呼吸器に病気を持つ疾患モデルマウスを用いて同様の研究をする。これは、このようなナノレベルの高精度イメージング技術を病気の診断や原因を解明するためのツールとして使用したいと考えているからであり、今年度はその第一歩を踏み出せればと考えている。25年度が最終年度であるため、記入しない。
次世代分子標的治療実現に向けたマルチキナーゼ阻害薬のリプロファイリング

現在、実臨床においてキナーゼを標的とした分子標的治療薬が使用されているが、耐性細胞の出現など克服すべき問題も多い。本研究では、各種分子標的治療薬に対する耐性メカニズムを解明し、耐性解除のために有効なキナーゼ阻害剤の選定とリプリファイリングを目的とした。本研究成果より、EGFR、c-Met、PDGFRに対する各種キナーゼ阻害剤耐性ヒト膠芽腫細胞株において、c-Met阻害剤はEGFRのATP結合部位に対する薬剤交叉は示さなかったものの、EGFR signalingを含めた複数のシグナル経路を抑制し、さらにPI3K阻害剤と併用することで薬剤耐性を解除できる可能性が示唆された。癌の発生・進展に関与する細胞内シグナル伝達の制御破綻は、主にキナーゼの活性亢進に起因するため、キナーゼを標的とした分子標的治療薬の開発・臨床応用が進んでいる。現在、gefitinib (EGFR阻害薬)やimatinib (BCR-ABL阻害薬)などキナーゼを標的とした分子標的治療薬が使用されているが、低い奏功率、副作用や耐性細胞の出現など克服すべき問題も多い。本研究では、現在問題となっている分子標的治療薬に対する耐性メカニズムを解明し、耐性解除のために有効なキナーゼ阻害薬の選定とリプロファイリングを目的とする。具体的には、ヒト脳腫瘍細胞株を用いて各種キナーゼ阻害薬に対する耐性細胞株を樹立後、各細胞株で活性化亢進しているキナーゼおよびその下流シグナル伝達経路を同定、薬剤耐性を解除するために最も効率の良いキナーゼ阻害薬を洗い出す。当該年度は、下記12を行った。1分子標的治療薬(キナーゼ阻害薬)耐性獲得メカニズムの解明樹立した3種類の分子標的治療薬耐性ヒト悪性グリオーマ細胞を用いて、遺伝子プロファイリング、タンパク質プロファイリングを行い、pathway解析にて治療抵抗性獲得シグナル経路を解明した。具体的には、経時的マイクロアレイ解析およびタンパク質リン酸化解析を実施し、各耐性株間に共通する治療抵抗性獲得シグナル経路を解明した。発現量およびリン酸化量に変化が認められた分子に対しては、定量的RT-PCRおよびイムノブロッティングを行い、その信頼性を検証した。2キナーゼ阻害薬の有効性検証同定された治療抵抗性獲得シグナル経路において、重要と想定されるキナーゼの標的分子に対するFRETバイオセンサーを用いて、耐性獲得細胞におけるシグナル経路の活性化状態を検討した。さらに、治療抵抗性獲得細胞に当該キナーゼ阻害薬を処理し、治療抵抗性を解除するのに有用であるか否かを検討した。この一因は、癌細胞では複数のキナーゼ活性化によるシグナル伝達経路の複雑かつ異常なクロストークが生じていることにある。1ヒト脳腫瘍の分子標的治療薬耐性獲得に重要なキナーゼの同定樹立した3種類のヒト脳腫瘍薬剤耐性細胞株を用いて、Y/STキナーゼを含めた「リン酸化アレイ」を実施し、各細胞株間で普遍的あるいは特異的に活性化しているキナーゼを同定した。活性化が認められたキナーゼに対してはイムノブロッティングを行い、その信頼性を検証した。同時に、cDNAマイクロアレイ解析も実施し、キナーゼの活性化が発現量あるいは活性化に依存するのかを検討した。また、細胞株で得られた結果が、ヒト脳腫瘍組織においても再現されるかを検討した。2キナーゼ阻害薬の抑制プロファイル構築上記1で同定された活性化キナーゼに対して、PyMOLソフトウェアを用いてin silicoでの「キナーゼ阻害薬とATP結合領域の構造解析」を行い、結合可能性を検討した。

現在、gefitinib (EGFR阻害薬)やimatinib (BCR-ABL阻害薬)などキナーゼを標的とした分子標的治療薬が実臨床でも使用されているが、低い奏功率、副作用や耐性細胞の出現など、克服すべき問題も多い。本研究では、現在問題となっている分子標的治療薬に対する耐性メカニズムを解明し、耐性解除のために有効なキナーゼ阻害剤の選定とリプロファイリングを目的とする。具体的には、ヒト脳腫瘍細胞株を用いて各種キナーゼ阻害剤に対する耐性細胞株を樹立後、各細胞株で活性化亢進しているキナーゼおよびその下流シグナル伝達経路を同定、薬剤耐性を解除するために最も効率の良いキナーゼ阻害剤を洗い出す。当該年度は、下記13を行った。1分子標的治療薬耐性獲得メカニズムの解明:樹立した3種類の分子標的治療薬耐性ヒト悪性グリオーマ細胞を用いて、薬剤耐性との関連性が報告されているstemnessマーカーに対するPCRアレイを施行し、stemness・アポトーシス制御・薬剤排出機構に関与する分子群を同定した。2キナーゼ阻害薬の有効性検証:上記1で同定された分子および関連シグナル経路において、重要と想定されるキナーゼのsiRNAおよび特異的阻害剤を樹立した各分子標的治療薬耐性グリオーマ細胞に処理し、耐性解除に有用であるかを検討した。3キナーゼ阻害薬の交叉検証:上記2で耐性解除に有用であったキナーゼ阻害剤において、その標的分子をイムノブロッティングならびにリン酸化アレイによって検討した。本来の標的分子以外に抑制効果が認められたキナーゼ阻害薬に関しては、キナーゼのATP結合部位の構造類似性に基づく交叉の可能性を検証した。腫瘍のシグナル伝達研究当該研究では、癌の発生・進展、特に現在、実臨床で大きな問題となっている癌の分子標的治療薬に対する耐性獲得メカニズムを解明し、耐性解除するために有効なキナーゼ阻害薬の選定とリプロファイリングを目的としている。平成25年度は、遺伝子プロファイリング、タンパク質プロファイリング、pathway解析を駆使することによって、治療耐性獲得をもたらす候補分子ならびにシグナル伝達経路を洗い出し、この信憑性を評価した。この結果は、実際のヒト脳腫瘍組織においても確認済みである。これらの成果は、第31回日本脳腫瘍病理学会(2013.5.24-25、東京)、第102回日本病理学会総会(2013.6.6-8、札幌)、第72回日本癌学会学術総会(2013.10.3-5、横浜)、米国分子標的治療学会(AACR-NCI- EORTC International Conference, Molecular Targets and Cancer Therapeutics, 2013.10.19-23, Boston, USA)において発表し、国内外また大手製薬メーカーから大きな反響が寄せられた。今後、マウス個体レベルでのキナーゼ阻害薬の有効性を評価し、最終的にヒト脳腫瘍の分子標的治療抵抗性を解除し得る最も効率の良いキナーゼ阻害薬を選定する。このように、当該研究の最終目的へ向けて研究は順調に進展している。当該研究では、癌の発生・進展、特に現在、実臨床で大きな問題となっている癌の分子標的治療薬に対する耐性獲得メカニズムを解明し、耐性解除するために有効なキナーゼ阻害薬の選定とリプロファイリングを目的としている。
Cancer-fusion cellによるがん細胞の新たな進化機構

近年、がん進展を促す細胞の出現(がん細胞の進化)には腫瘍内に存在する異なるがん原性細胞の不均一性が重要であると考えられている。このような腫瘍内不均一性は、多段階的な遺伝子変異(がん遺伝子・がん抑制遺伝子)の蓄積や、がん幹細胞の自己複製・多分化能によって生じることが示唆されている。すなわち、がん細胞の進化は突然変異や幹細胞性質といったゲノムレベルの変化に起因しているといえるが、ヘテロな細胞集団が不均一に存在しているという事実は、これらの細胞が組織内で空間的に近接していることを示しており、腫瘍内部では異なる細胞同士が互いに相互作用しがん進展を促していると考えられる。そこで本研究では、異なる細胞集団同士の相互作用を単一細胞レベルで解析し、細胞間のコミュニケーションによるがん制御メカニズムを明らかにすることを目的とした。異なるがん遺伝子(RasとSrc)をそれぞれ活性化した哺乳類上皮細胞を共培養して共存させると、互いに相互作用し合い細胞融合することを見出した。この細胞融合現象が腫瘍内不均一性が増幅する要因として考えられたことから、細胞融合メカニズムを解析した。タイムラプス観察から細胞融合の開始には、Ras活性化細胞の肥大化現象が起こることを見出した。そこで、この細胞の肥大化を起こすトリガーを探索した。その結果、Src活性化細胞が分泌する細胞外因子をメタボローム解析によって探索したところ、グルタミン酸が過剰に分泌されていることを見出した。実際にグルタミン酸を培養中の腫瘍細胞に添加すると肥大化が生じたことから、グルタミン酸が細胞の肥大化に重要であることが分かった。一方でSrc活性化細胞内のメタボローム解析を実施したところ、グルタミン酸の蓄積は認められなかった。このことから、Src活性化細胞はグルタミン酸と積極的に放出していることが分かった。Src活性化細胞によるRas活性化細胞の肥大化メカニズムを誘発する細胞外因子を同定したものの、Ras活性化細胞内の受容体の同定解析が遅れている。その理由はRas活性化細胞単独でもサイズの大きい細胞が一定の割合で存在するため、Ras活性化細胞が分泌するグルタミン酸についても解析する必要があるため当初の研究計画予定より若干遅れている。今後はSrc活性化細胞が分泌する細胞外グルタミン酸がどのようにRas活性化細胞を肥大化させるかを細胞生物学的手法や生化学的手法により解明していくと共に、Ras活性化細胞側の受容体の同定や肥大化したRas活性化細胞がもつ細胞機能と細胞融合メカニズムを明らかにしていく予定である。これまでに異なるがん遺伝子(RasとSrc)をそれぞれ活性化したMDCK細胞(イヌ腎臓尿細管上皮細胞)が相互作用を介した細胞融合することを見出していたため、当該年度は本現象のメカニズム解析を実施した。まず細胞融合には、Ras活性化細胞の肥大化現象が最初に生じることを見出していたことから、Src活性化細胞によるRas活性化細胞の肥大化メカニズムを解析した。その結果、Src活性化細胞の培養上清中にRas活性化細胞の肥大化を誘導する因子があることを発見した。そこで、Src活性化細胞が分泌する細胞外因子を探索したところ、メタボローム解析によってグルタミン酸が過剰に分泌されていることを見出した。さらに、グルタミン酸をRas活性化細胞に添加するとRas活性化細胞が肥大化することを明らかにした。同時にタイムラプス観察から肥大化したRas活性化細胞は細胞分裂の失敗によりpolyploidな細胞に変化し増殖することを見出した。Src活性化細胞によるRas活性化細胞の肥大化メカニズムを誘発する細胞外因子を同定した。またタイムラプス解析により肥大化したRas活性化細胞が融合能だけではなく、細胞分裂の失敗によりpolyploidな細胞になりつつ増殖していく様子観察することに成功した。上記の理由から本研究が順調に進展しているといえる。

この細胞融合現象が腫瘍内不均一性が増幅する要因として考えられたことから、細胞融合メカニズムを解析した。タイムラプス観察から細胞融合の開始には、Ras活性化細胞の肥大化現象が起こることを見出した。そこで、この細胞の肥大化を起こすトリガーを探索した。その結果、Src活性化細胞が分泌する細胞外因子をメタボローム解析によって探索したところ、グルタミン酸が過剰に分泌されていることを見出した。実際にグルタミン酸を培養中の腫瘍細胞に添加すると肥大化が生じたことから、グルタミン酸が細胞の肥大化に重要であることが分かった。一方でSrc活性化細胞内のメタボローム解析を実施したところ、グルタミン酸の蓄積は認められなかった。このことから、Src活性化細胞はグルタミン酸と積極的に放出していることが分かった。Src活性化細胞によるRas活性化細胞の肥大化メカニズムを誘発する細胞外因子を同定したものの、Ras活性化細胞内の受容体の同定解析が遅れている。その理由はRas活性化細胞単独でもサイズの大きい細胞が一定の割合で存在するため、Ras活性化細胞が分泌するグルタミン酸についても解析する必要があるため当初の研究計画予定より若干遅れている。今後はSrc活性化細胞が分泌する細胞外グルタミン酸がどのようにRas活性化細胞を肥大化させるかを細胞生物学的手法や生化学的手法により解明していくと共に、肥大化したRas活性化細胞がもつ細胞機能と細胞融合メカニズムを明らかにしていく予定である。今後はSrc活性化細胞が分泌する細胞外グルタミン酸がどのようにRas活性化細胞を肥大化させるかを細胞生物学的手法や生化学的手法により解明していくと共に、Ras活性化細胞側の受容体の同定や肥大化したRas活性化細胞がもつ細胞機能と細胞融合メカニズムを明らかにしていく予定である。メタボローム解析やスクリーニングついては、共同研究として実施することが可能になったため、最終年度に予定していた肥大化Ras活性化細胞の機能解析に使用する。
細胞培養デバイスによる複合多糖類の生物活性など機能評価技術の開発

本研究の目的は、デバイス培養の細胞を用いる生体関連物質の生物活性評価技術の開発である。実験には免疫関連の白色脂肪細胞、単核細胞及び繊維芽細胞と、腸内細菌科のErwiniaリポ多糖のリピドAなど、機能解析法の未確立な糖類を用いた。生物活性は培養細胞にリピドAを作用させたときの、炎症性サイトカインTNF-αの生産挙動により調べた。また、細胞に選択的に結合する蛍光性金属酸化物微粒子と、糖結合性タンパク質のコンジュゲートによる高感度測定法を検討した。免疫関連タンパク質が関与するサイトカイン誘導に関しては、繊維芽細胞でNFκB誘導活性にTL4経由のシグナル伝達の関与が示唆されると共に、活性物質の作用により発現する遺伝子群がスクリーニングされた。続いて、抗菌ペプチド(マガイニン2とその誘導体)によるリピドAの活性発現と抑制の分子機構を調べ、リピドAに抗菌ペプチドを作用させたときのTNF-α生産量変化と高次構造や物性変化との関係解明を進めた。高次構造は小角X線解析し、また、物理化学的性質はゼータ電位や相転移によるエンタルピー変化などを測定した。その結果、培養細胞のTNF-α生産はマガイニン2より、膜結合性の高いマガイニン2誘導体で低下し、ペプチドはリピドAの表面電荷や高次構造の変化により生物活性を抑制することが分かった。生物活性の発現と抑制機構などの解明に基づく知見は、今後、細菌感染に起因する敗血症などの治療や予防への応用展開が期待される。本研究は、細胞を用いて生物活性を簡易に評価する技術の開発を目的としている。平成17年度は、モデル実験に適した細胞及び活性物質の選抜を進める共に、活性評価に応用可能な、細胞結合性の蛍光プローブの開発に取り組んだ。生物活性測定のモデル物質として、細菌細胞外膜の複合多糖のリピドA部分に着目した。リピドAは複合多糖の活性発現の本体で、活性は化学構造により著しく異なっている。しかし、天然物試料は、構造類縁体の混合物であり、化学構造による相違を明確にするには、系統的な構造の試料が重要である。そこで、化学構造を明らかにしている、Erwinia菌のリポ多糖を用いて調製を進めた。酸加水分解の条件を変化させて調製したリピドAをシリカゲル薄層クロマト分離することで、リン酸数が20個、脂肪酸が75個の高純度試料を得た。生物活性の評価は、アジポサイトカインなどの免疫関連タンパク質を産生する、白色脂肪細胞及び繊維芽細胞に着目して進めた。培養液にリピドAを添加し、炎症サイトカインTNF-αの生産量を分析すると共に、活性発現に関わるタンパク質との結合性を調べた。その結果、ビスリン酸のヘキサアシルリピドAはナノグラムレベルで活性を示し、モデル物質として有用なことが分かった。また、生物活性評価への応用を目的に、蛍光性金属酸化物微粒子と糖結合性タンパク質のコンジュゲートを調製した。同プローブは細胞に選択的に結合し、有用性が示唆された。本研究は、細胞を用いる生物活性の簡易評価技術の開発を目的としている。これまでに、生物活性評価のモデル実験に用いる物質として、微生物生産物質の中で多彩な生物活性を示すErwinia菌のリポ多糖に着目した。その活性本体であるビスリン酸リピドAを分離精製し、脂肪酸数などの異なる系統的試料を得た。リピドAの生物活性として、免疫関連タンパク質生産を調べた。その結果、ラットの白色脂肪細胞がサイトカインTNF-αを生産し、活性評価に有用なことが分かった。活性はリピドAのリン酸結合数により著しく異なっており、機能解析法の確立されていない糖関連物質類の評価において、免疫関連タンパク質は定量的な指標になると考えられる。平成18年度は、細胞を用いる活性評価技術の有用性を、白色脂肪細胞により生産されるサイトカイン量の測定に基づいて調べると共に、生物活性の発現及び抑制機構の解明を進めた。

ペプチド系抗菌剤が膜結合性で抗敗血症性であることから、マガイニン2を用いて、リピドAに作用させたときの生物活性やリピドA膜の高次構造変化を調べた。その結果、マガイニン2はTNF-αの生産量を低下させ、活性が抑制された。リピドA膜のX線解析や物性測定の結果などから、ペプチドは膜の内部に入り込み、リピドAの分子配列を変化させており、高次構造変化が生物活性を低下させると推測された。また、機能性糖鎖として微生物オリゴ糖を調製し、質量分析法などにより構造を明らかにした。本研究は、生物活性の簡易評価技術開発を目的とする。生物活性評価のモデル試料には、腸内細菌科のErwinia菌のリボ多糖に着目した。リボ多糖は血液凝固など多彩な生物活性を示す。その活性部位リピドAの脂肪酸及びリン酸結合数の異なる試料を調製し、実験に用いた。生物活性は培養細胞にリピドAを作用させたときの、炎症性サイトカイン生産を調べた。続いて、培養細胞によるリピドAの活性評価技術を応用し、活性の抑制法を検討した。平成19年度は、リピドAによるサイトカイン生産の測定に、デバイスで培養した細胞を用いる生物活性評価技術を応用した。培養細胞にリピドAを添加したときのTNF-α生産量の変化、及び、同活性に及ぼす抗菌ペプチドの効果を系統的に検討した。抗菌ペプチドにはマガイニン2、及び、そのアミノ酸の一部を疎水性アミノ酸及び荷電性アミノ酸で置換した合成誘導体を用いた。また、抗菌ペプチドを作用させたときのリピドAの高次構造変化をX線解析し、物理化学的性質に及ぼす影響をゼータ電位、相転移挙動などの測定により検討した。その結果、培養細胞のTNF-α生産はマガイニン2よりも、膜結合性の高いマガイニン2誘導体により低下した。ペプチドはリピドAの表面電荷や高次構造の変化により、生物活性を抑制すると推測された。本研究の培養細胞による活性の評価技術は、生物活性抑制の検討に有用で、細菌感染に起因する敗血症などの治療や予防の基盤技術になると推測される。
液体金属ダイバータ実現のための液体金属自由表面鉛直流のMHD効果の実験的検証

平成30年度は、昨年度に引き続きチェーンを内挿したUアロイ噴流に対するMHD効果を検証する実験を行った。ノズル先端形状を改良することで、噴流が一定の断面積を持って噴出するようにすることで、流量計の測定値から噴流の初速を正確に測定できるようにすること、また噴流下部にアルミニウムのメッシュを設置することで、噴流が傾いた際にも安定して一定の電流を印加できるようにすることの2点の改良を行い、電流値と噴流の挙動との関係を正確に計測することに成功した。ノズル上部のチェーン挿入部の高さが不足し、ノズル径を変えて圧損が増えた場合にチェーン挿入口からUアロイ噴流が溢れ出てしまったため、ノズル径やチェーンサイズを変えた系統的なデータ取得はできなかったが、電流と噴流の傾きが磁場勾配による電磁力やチェーンとの摩擦による減速を考慮した状況でのローレンツ力による変位と一致することが確かめられた。3年間の一連の研究により、液体金属噴流が内挿したチェーンにより安定化できること、また噴流はチェーンを伴って屈曲すること、またその曲がりがローレンツ力による計算で説明できることが確かめられた。これはチェーン等を内挿した液体金属噴流がローレンツ力が小さい条件ではダイバータターゲットとして機能することを示す一方で、核融合炉条件で予想されるローレンツ力では許容できないレベルに屈曲することを意味している。このためチェーン等を内挿した液体金属噴流を直接ダイバータターゲットとして用いることは難しいことが判明したが、メインのターゲットの背面等に設置することで補助的な役割を果たすなどの活用方法が考えられ、その設計における指針を得ることができた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。交付金額を踏まえて研究計画を一部見直し、液体金属としては取り扱いが容易でかつ融点が摂氏78度と低いUアロイ78(ビスマス-インジウム-スズ系三元合金)を用いることとし、液体金属の駆動にはマグネットポンプを用いることとした。また真空容器内ではなく、アルゴン置換雰囲気内での実験を行うこととした。アルゴン雰囲気の実現には、別予算で敷設済みのポリカーボネート製グローブボックスを活用することとし、本年度はこのグローブボックス内に設置可能な低融点金属循環装置を購入し、導入した。導入した低融点金属循環装置はSUS304の15A配管でループが構成され、高温用小型マグネットポンプで約1.5m上方に設置されたノズルまで液体金属の連続供給が可能な構造である。これによりノズル下部に位置する液溜めとノズルの間に約70cmの鉛直自由表面流が形成可能となっている。本年度はこの低融点金属循環装置において、水を用いた初期流動試験を行い、マグネットポンプ、液面計、熱電対等の正常動作を確認し、水の連続流動およびポンプの回転数調整による流量の調整が可能なことを確認した。温度制御系が未導入のためUアロイを用いた流動試験には至っていないが、年度当初予定していた液体金属の連続流動および鉛直自由表面流の実現が可能な環境の構築は完了し、次年度以降に予定している液体金属の連続流動試験およびMHD効果の検証試験のための準備が着実に進行している。本年度の実施計画に掲げていた、液体金属の自由表面鉛直流の連続生成を可能とするループの製作自体は予定通り完了した。ただし使用する液体金属を年度当初の見直し(常温で融解状態にあるガリウム-インジウム-スズ系三元合金)からさらに変更し、低融点ではあるものの常温では固化状態にあるUアロイに切り替えたため、液体金属の流動には温度制御系が必要となった。装置本体の製作・導入に予定よりも時間を要したことおよび、温度制御系の導入には至らなかったため、液体金属を用いた基礎流動試験は未実施である。平成29年度は研究実施計画に沿って、平成28年度に整備した低融点金属循環装置の温度制御系の追設を行い、低融点金属Uアロイの連続循環および自由表面鉛直流の連続形成を達成した。またノズル形状を改良し、チェーン等の内部抵抗体を流れに挿入できるようにし、内部抵抗体による流れの安定化も確認した。また続いて電磁流量計および永久磁石固定冶具の追設を行い、マグネットポンプの連続運転性能の確認と、磁場の有無による流れの状態の変化の確認を行った。またTIGアーク放電および電極挿入による直接通電を通じた低融点金属自由表面鉛直流への電流印加も実現し、本研究の主目的であるMHD影響の検証のための実験に着手し、データの取得を開始した。初期実験では電流の印加により低融点金属鉛直流が内挿した抵抗体を伴って傾くこと、またその傾きが印加電流値と正の相関を持つことを確認した。現在までのところ電流および流量に関する系統的なデータ取得が十分ではなく、また計測の不備もあり流速の定量的な解析も十分ではないが、一連の実験の実施によりこれらの改善に向けた指針を得ることができた。MHD影響による鉛直流の傾きは簡易計算による予測とおおよそ一致しているが、これを核融合炉条件に外挿すると傾きは許容できないレベルに大きくなると予測され、液体金属ダイバータの設計思想の転換が必要となる可能性も出てきており、そのためにも追加データの取得が必要な状況である。平成29年度当初に立てた計画通りに低融点金属循環装置の温度制御系・電磁流量計・永久磁石等の追設が完了し、MHD影響に関する初期実験を遂行することができた。

実験を進める上で装置にさらに改良が必要な点が見つかり、当初予定していたまでの系統的なデータ取得には至っていないが、これらの改良に向けた指針は得られており、次年度前半にはそれらへの対応および追加のデータ取得が進められる見込みである。平成30年度は、昨年度に引き続きチェーンを内挿したUアロイ噴流に対するMHD効果を検証する実験を行った。ノズル先端形状を改良することで、噴流が一定の断面積を持って噴出するようにすることで、流量計の測定値から噴流の初速を正確に測定できるようにすること、また噴流下部にアルミニウムのメッシュを設置することで、噴流が傾いた際にも安定して一定の電流を印加できるようにすることの2点の改良を行い、電流値と噴流の挙動との関係を正確に計測することに成功した。ノズル上部のチェーン挿入部の高さが不足し、ノズル径を変えて圧損が増えた場合にチェーン挿入口からUアロイ噴流が溢れ出てしまったため、ノズル径やチェーンサイズを変えた系統的なデータ取得はできなかったが、電流と噴流の傾きが磁場勾配による電磁力やチェーンとの摩擦による減速を考慮した状況でのローレンツ力による変位と一致することが確かめられた。3年間の一連の研究により、液体金属噴流が内挿したチェーンにより安定化できること、また噴流はチェーンを伴って屈曲すること、またその曲がりがローレンツ力による計算で説明できることが確かめられた。これはチェーン等を内挿した液体金属噴流がローレンツ力が小さい条件ではダイバータターゲットとして機能することを示す一方で、核融合炉条件で予想されるローレンツ力では許容できないレベルに屈曲することを意味している。このためチェーン等を内挿した液体金属噴流を直接ダイバータターゲットとして用いることは難しいことが判明したが、メインのターゲットの背面等に設置することで補助的な役割を果たすなどの活用方法が考えられ、その設計における指針を得ることができた。平成29年度は温度制御系等の追加機器を導入し、液体金属を用いた基礎流動試験に着手する。並行して磁場印加用冶具や電流印加用システムの製作を行い、本研究の目的である、液体金属の自由表面鉛直流におけるMHD効果の検証実験が可能な環境の構築を行う。平成30年度は平成29年度の成果を踏まえ、流量、流速、内挿物形状、電流値などに対するMHD効果のより系統的なデータ取得を行い、液体ダイバータ実現のための知見を取得する。平成29年度の実験において、安定した実験条件の実現のためにはノズル形状および装置の運転手順のさらなる改善が必要なこと、また実験データの解析のためには追加の計測が必要なことが判明した。平成30年度はノズルの改良および追加の計測系の整備を行い、磁場による流動状態の変化およびMHD影響について系統的なデータ取得を行い、その結果を分析して液体金属ダイバータ概念の改良に向けた指針を示す。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
新語形成におけるプロソディーと音韻・形態・意味構造に関する実証的研究

日本語や諸言語に見られる、とくに新しいタイプの語形成におけるプロソディーの振る舞いについて、音韻、形態、意味構造といった種々の言語構造に着目し、調査、分析を行った。それらの分析を通して、日本語や諸言語が、語形成の要請については新しい要素を加味しながらも、プロソディーの実現については、その言語の基本的な構造が反映されることを、辞書を始めとするコーパス調査および、被験者を対象とした知覚調査を通して明らかにした。本研究は、新語を含む新しい語形成過程におけるプロソディーの実態およびその変化について、理論・記述両面から分析することを目的とするが、初年度にあたる25年度は、語形成のデータとして複合語アクセントの、また、その対照として単純外来語におけるアクセントの変化について、とくに大阪方言話者を対象とする調査をもとに分析した。いずれのデータにおいても、音韻構造をはじめとする一般言語学的性質の影響とともに、東京方言との類似性にもとづく社会言語学的変化が確認された。複合語のアクセントについては、辞書調査および若年話者を対象としたインフォーマント調査両方によって、従来から同方言について指摘されている「特殊モーラへのアクセント回避」に対し、単に特殊モーラの種類のみならず、後部要素の音節構造、すなわち、後部要素のサイズが関与することが明らかになった。それと同時に、高年、中年、若年3世代の変化として、音節という単位へのアクセント付与に徐々に変化していることが確認された。外来語アクセントについては、とくにアクセント核と語頭ピッチ(式)に着目し、核については東京方言との差異が小さいこと、また、東京における変化と類似の変化が特に平板アクセントと前進アクセントの増加という面において見られることを明らかにした。式については、高年話者が基本的に高起式を用いるのに対し、話者世代が下るにしたがって低起式が増加するとともに、式決定に東京方言と類似の方策がとられるよう変化していること、具体的には、語頭音節の重さによって式決定がなされることが明らかになった。また、式決定に対しては、世代を問わず、なじみ度の高い語に対して、低起式が選択されやすいことが明らかになった。2年目に当たる2014年度は、日本語以外の言語における語形成のパターンと、その基盤として重要な部分である知覚特性についての研究を進めた。とくに前者については、イタリア語のアルファベット頭文字語について、イタリア語外来語辞典をもとにコーパス調査を行った。イタリア語が基本的に最終アルファベットのアクセントを主強勢として残し、この点においては日本語と類似すること、それと同時に、この言語の一般的なアクセント結合規則が適用されることを確認した。また、子音始まりのアルファベットが一貫してその子音が二重子音化することを確認し、この点において日本語と異なることが明らかになった。さらに、この現象は、語末位置においてはイタリア語に観察される強勢による二重子音化現象と共通すること、また、通常の語形成のプロソディー現象と異なる点として、それが子音始まりのアルファベットすべてに適応されることが明らかになった。さらに、日本語では最も右側のアルファベット以外はアクセントが保存されない(アルファベット単独でのアクセントが消失する)のに対し、イタリア語では右側以外の各々のアルファベットに対しても第2強勢という形でアクセントの置かれるという点が明らかにになった。後者の点については、日本語母語話者のイタリア語の単語の知覚について調査を進め、イタリア語の強勢音節と非強勢音節とで、日本語母語話者が異なる反応を示すことを確認し、そのことがイタリア語からの借用語受け入れに関係することが明らかになった。最終年度にあたる平成27年度は、おもに日本語とイタリア語における借用語の分析を行い、とくに、日本語・イタリア語両言語における双方向の借用語受け入れ方策の異同について調査を実施するとともに、それらに対する分析、考察を行った。また、これまでの成果の発信にも重点を置き研究を推進した。日本語とイタリア語は借用元である相手言語(L2)の強勢あるいは、アクセントを、それぞれ自言語(L1)のアクセント、あるいは、強勢と捉えて再認識し、L2においてそれらの付与される位置情報を参照しながら受け入れていることを、データベースの分析をもとに確認した。それと同時に、L1の音韻制約をもとに、知覚に加味する形で、最終的な出力形を産出することが明らかになった。また、イタリア語が日本語を含む6つの言語から単語を受け入れる際の音韻パターンの保持・非保持を外来語辞典等のデータベースから調査・分析し、イタリア語において、入力言語によって異なる受け入れ方策の選択される可能性が明らかになった。最終年度にあたるため、これまでの成果の発表にも力点を置いた。具体的には、学会誌を含む論文集に成果発表を行った。それとともに、図書(共編著)の発表、および、国際会議を含む学会、研究会にて成果の発表を行った。今年度および本研究期間での成果、とくに、イタリア語と日本語における借用語の受け入れと語形成というテーマは、平成28年度から3年間に渡り実施される基盤研究に引き継がれ、さらに深化させる予定である。年度後半は、翌2015年度にイタリアで実施する調査の準備およびデザインに費やしたため、2014年度は形のある成果としてはそれほど多く残せなかった。しかしながら、トータルで見ると、実績を残すことが十分可能であり、当該年度の活動は不可欠な期間であると考えている。音韻論

2015年度は、まとめの年度にあたる。前半ではイタリア語の語形成についての実地調査を、知覚、コーパス両面から行う。後半では、昨年度までに得られた、おもに日本語に関する成果と、今年度前半に得られたイタリア語についての知見を対照させ、さらにそこに言語理論との関わりを考察することにより、3年間のまとめを行うつもりである。基本的な語形成過程である複合語アクセントの変化については進められたという点では進展がある。ただし、語形成プロセスと他の領域との関わりについては進展の余地が残されている。プロソディーの分析を基本に、語形成のプロセスおよび、意味、形態、統語など、他の領域とのインターフェイスを視野に入れた分析を展開する予定である。また、異なる言語同士が組合わさった語形成についてプロソディー、他領域両面からの分析を進めていく予定である。
造血幹細胞移植期の口腔内管理が口腔粘膜障害やモルヒネ使用量に及ぼす影響

研究目的造血細胞移植期に頻発する口腔粘膜障害は,耐え難い疼痛を引き起こすとともに感染のリスクを高める。私は,移植期の口腔内管理を現場の医療スタッフと行うとともに,臨床研究を行なってきた。がん対策基本法の施行により,「がん看護実践に強い看護師」の育成研修が実施され,苦痛に対する適切なアセスメントと,症状コントロールが目的の一つとなっている。患者や現場でケアを支援している看護師が,より安全で効果的なケア方法を理解し実践できるように,具体的なアセスメントの方法や口腔内管理方法の動画映像を編集し,実践に即した口腔内の管理の教材を作成する。動画等を用いた教材を利用し,充実した口腔ケアを展開する。移植患者の粘膜障害の重症度やモルヒネ使用量に及ぼす影響について調査する。研究方法本院で過去6年間に造血移植前処置を受けた250名を対象とした。移植の種類は,血縁者間骨髄移植:20名,末梢血幹細胞移植:96名,非血縁者間骨髄移植:73名,臍帯血移植:61名であった。移植前処置開始から生着まで連日,当血液内科作成の口腔内観察表でのモニターを継続し,CTCAE v3.0を基準に粘膜障害の程度を評価した。各患者の移植期の最大スケールを求め,gradeの経緯とモルヒネ使用の変化を調べた。また,スタッフの口腔内をモデルとし,具体的なアセスメントや口腔内管理方法の動画映像を編集した。結果及び考察粘膜障害は,過去6年間で,重症の割合が減少する一方で,軽症の割合が増す傾向にあった。モルヒネ使用は重症化した時点での使用量が増す傾向にあったが,口腔内痛に限局できるものは少なかった。具体的なアセスメント方法や口腔内管理方法を動画映像に収めることにより,スタッフ勉強会での評価は高く,関連病院との合同研修会にも利用された。今後は,関連病院とも連携し,移植期の患者に対し,実践に即したより効果的で安全な移植期の口腔感染管理対策への構築につながるかもしれない。
深層学習を用いた脳波応答の識別と視覚的フィードバックによる高速文字入力の実現

本研究は,脳波を用いて計算機に高速に文字入力を行う研究である。独自手法により,ディスプレイ上に候補文字とその背景を呈示し二種類の脳波を生成,それらを分離後,入力文字を特定する。しかし,現状ではユーザの状態変化に伴う脳波の揺らぎ等の変動成分が性能向上を阻んでいる。そこで,本研究では深層学習による学習に加え,計測時のユーザ自身に変動成分を抑制するよう働きかける仕組みを取り入れることで性能向上を図り,高速文字入力の実現を目指す。
進行口腔癌の原発及び頚部リンパ節転移に対する陽子線治療効果の解明

局所進行口腔癌の標準治療は手術であるが、高齢化に伴い手術困難症例が増加している。また、臓器温存への期待から、動注化学療法を併用した放射線治療が行われ、治療成績も報告されつつある。しかし、頸部リンパ節転移に対する治療効果は満足いくものではない。陽子線は従来の放射線治療と比較して、その優れた線量分布から、正常組織への障害軽減と投与線量の増加が可能であり、頸部リンパ節に対する治療効果も期待される。本研究は頸部リンパ節転移を有する進行口腔癌に対する陽子線を用いた根治的化学放射線治療の治療効果と有害事象の検討及び分子生物学的効果についての解明を目的とした。2015年4月2018年3月に南東北がん陽子線治療センターにて動注化学療法と陽子線治療を併用して治療を行った局所進行口腔癌例のうち、遠隔転移及び頭頸部に対する照射歴のない一次症例・術後再発例に対し根治目的で治療を行った72例を対象として登録し解析・検討した。原発巣の制御率は79%、頸部リンパ節転移の制御率は86%であった。治療の急性期有害事象としてGrade3の粘膜炎を55%で認めた。晩期有害事象としてはGrade2の骨髄炎を4例、嚥下障害を5例(Grade3以上が3例)認めた。今回の研究において、通常X線抵抗性とされる頸部リンパ節転移病変に対しても良好な治療効果が示唆された。しかし、晩期障害については、今後照射範囲を再検討し改善を検討すべきと考えられた。また、頸部リンパ節転移を有する再発舌扁平上皮癌に絞った検討では、再発症例においても、照射歴がなければ一次症例と変われない良好な成績が期待できることが示唆された。分子生物学的効果については、明らかな結果は得られなかったが、陽子線のX線に対する有効性が示唆されており、今後の課題としたい。局所進行口腔癌の標準治療は手術療法であるが、高齢化に伴い手術困難症例が増加している。化学放射線療法による良好な治療成績が報告されつつあるが、口腔癌の大きな予後因子の一つである頸部リンパ節転移に対する治療効果は満足いくものではない。陽子線は、従来の放射線と比較して、その優れた線量分布から、周囲正常組織への障害を減じての高線量投与が可能であり、頸部リンパ節に対する高い治療効果も臨床的に明らかとなってきた。本研究は、頸部リンパ節転移を有する口腔癌に対する陽子線を用いた根治的化学放射線治療の治療効果・有害事象の検討及び分子生物学的効果についての解明を目的とする。決定時期の遅い追加採用であったため、今年度は来年度のための準備段階の期間とした。研究の第一段階として、対象の選定及び治療方法についての決定を行った。対象を初診時頸部リンパ節転移を伴う口腔癌新鮮例もしくは術後再発例とし、具体的な項目を検討して治療のプロトコールを作成し、研究の評価項目を決定した。関連の臨床研究として、今年度は、舌扁平上皮癌に対する治療成績の報告を論文として報告した。また、我々はさらに、上顎洞癌に対する研究及び再発口腔癌に対する研究も行い、動注併用陽子線治療の治療効果を検討した。これらの治療効果には頸部リンパ節を有する症例も多く、頸部リンパ節転移に対する陽子線治療の効果が示唆された。採用時期が遅れたことから、本年度は研究の準備段階とした。来年度からの治療に備えて、治療の適格基準及び検討項目の決定を行い、プロトコールを作成した。今後、症例を登録し、分子生物学的実験も含め研究を進めていく。本研究は、頸部リンパ節転移を有する口腔癌に対する陽子線を用いた根治的化学放射線治療の治療効果・有害事象の検討及び分子生物学的効果についての解明を目的としている。前年度決定した対象(初診時頸部リンパ節転移を伴う口腔癌新鮮例もしくは術後再発例)に対し症例登録・治療を開始したが、2016年に作成された陽子線統一プロトコールにより若干の方針修正を行う必要が生じた。具体的には組織ごとに適切な線量を採用することとした。原発巣の制御を最優先とし、併用療法としての化学療法は動注化学療法に統一した。また、動注化学療法の頸部リンパ節転移の制御に対する寄与についても検討項目とした。悪性腫瘍の治療効果は、治療後の一次効果のみではなく35年以上の長期での生存率のデータが治療効果を解析する上での重要な因子となる。当初の前向き研究と同時に追加研究として、南東北がん陽子線治療センターにおいてこれまで同様のプロトコールで治療を施行した症例を対象に、治療効果及び有害事象の検討を開始すべくデータ収集を行っており今後解析を進めていく。今年度は、頸部リンパ節転移を有する再発舌扁平上皮癌に対する解析を行い、治療成績及び有害事象について学会報告を行ったが、術後再発症例においては初回治療とほぼ同等の治療効果が示唆されている。関連の臨床研究として、口腔癌に対する動注化学療法を併用した陽子線治療での再照射についての治療効果を検討した。これらには頸部リンパ節を有する症例も多く、頸部リンパ節転移に対する陽子線治療の効果が示唆された[Asia Pac J Clin Oncol (2016)]。今後分子生物学的実験を進め、まずは採取した組織サンプルからDNA二重鎖切断頻度を計測・群間比較を行い検討を行うことを計画している。採用の時期が遅かったため初年度研究が進まなかったことと、プロトコールの変更による研究方向の修正によりまだ症例の蓄積が十分ではない。