hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒト脳機能の咀嚼運動制御の解明：脳機能画像と咀嚼筋活動・咬合力との同時計測の試み

第一に、咀嚼運動中のfMRI-筋電図同時測定を試みた。研究成果として、筋電図とfMRIデータ双方に生じるアーティファクトの除去を行い、脳機能測定中の咀嚼筋活動の定量化が可能となった。第二に、咬みしめの有無による握力発揮時の脳活動変化を検討した。研究成果は、咬みしめと握りしめ同時施行時では、咬みしめ単独や握りしめ単独施行時と比較し、脳賦活強度が有意に大きくなる脳部位が存在するという結果が得られ、咬みしめが握力発揮時の上肢筋促通に関与している可能性が示唆された。研究期間中、2件の国内学会(1件にて最優秀発表賞受賞)、1件の国際学会の発表を行った。また平成26年度、神経科学専門誌に論文が掲載された。本研究の目的は、ヒト脳機能の咀嚼運動制御に関して、機能的磁気共鳴画像法(functional magnetic resonance imaging: fMRI)を用いて解明することである。咀嚼運動に限らず運動制御における大脳皮質の役割を調べるためには、その脳活動が何に起因するかを特定するため、運動条件を規定して研究を行うことが必須である。しかしながら、咀嚼運動制御に関するfMRI研究においては、MR環境下という特殊な実験環境に制限され、脳機能活動測定と咀嚼運動中の咬合力や咀嚼筋活動の測定を同時に行ったものは皆無であった。これらの同時計測が達成された場合、咬合力や咀嚼筋活動の条件を規定することが可能となるため、変動するパラメータを減らし、結果の解釈に主観的要素が介入することを防げるという意義がある。そこで平成24年度は、「咬合力依存性の大脳皮質賦活部位の検索」を目標に、咀嚼運動中のfMRI-筋電図の同時計測したデータの解析、特に筋電図データの解析方法の改良を行った。しかしながら、該当部位の存在を結論づけるには至っていない。さらに臨床応用できる研究計画として、「咬合状態の改善が四肢筋力に与える影響の同定を行う」ことを目標にし、第一段階として、咬みしめの有無により握力発揮時の脳活動が変化するかを検討した。研究の成果としては、咬みしめ単独施行時、握りしめ単独施行時と比較し、咬みしめと握りしめ同時施行時では、脳賦活強度が有意に大きくなる脳部位が存在するという結果が得られ、咬みしめが握力発揮時の上肢筋促通に関与している可能性が示唆された。咀嚼運動の中枢制御に関しては、動物実験にて数多く報告されているが、ヒト咀嚼運動制御における高次中枢の役割は、未だ不明な点が多い。そこで本研究の目的は、歯(歯根膜)からの感覚情報が咀嚼運動中のヒト大脳皮質に与える影響を、機能的磁気共鳴画像法(functional magnetic resonance imaging: fMRI)を用いて解明することである。咬合力依存性の大脳皮質賦活部位の検索運動の中枢制御を調べるためには、運動条件を規定することが必須であるが、咀嚼運動制御に関するfMRI研究においては、特殊なMR環境下に制限され、脳機能と咀嚼筋活動の同時測定を行った研究は皆無であった。同時計測が達成された場合、咀嚼筋活動の条件規定が可能となるため、変動するパラメータを減らし、結果の解釈において主観的要素の介入を防げるという意義がある。そこで、咀嚼運動中のfMRI-筋電図同時測定し、研究成果として、筋電図とfMRIのデータに生じるアーティファクトの除去を行い、信頼できるデータ採得が可能となった。また、咬む力の定量化、つまり脳機能活動測定中の咀嚼筋活動の条件規定が可能となった。咬合が四肢筋力に与える影響の同定臨床応用できる研究計画として、咬みしめの有無により握力発揮時の脳活動が変化するかを検討した。咬みしめが四肢筋力に与える影響に関して、関与する上位中枢の部位は未だ不明である。この研究は、咬合が果たす役割が口腔領域のみならず全身機能へ与える影響を解明できる意義がある。研究期間中、2件の国内学会(うち1件にて最優秀発表賞を受賞)、1件の国際学会の発表を行った。

また平成26年度、神経科学専門誌に論文が掲載された。本研究の目的は、ヒト脳機能の咀嚼運動制御に関して、機能的磁気共鳴画像法(functional magnetic resonance imaging: fMRI)を用いて解明することである。咀嚼運動に限らず、運動制御における大脳皮質の役割を調べるためには、その脳活動が何に起因するかを特定するため、運動条件を規定して研究を行うことが必須である。しかしながら、咀嚼運動制御に関するfMRI研究においては、MR環境下という特殊な実験環境に制限され、咀嚼運動中の咬合力または咀嚼筋活動の測定と、脳機能活動測定を同時に行ったものは皆無であった。これらの同時計測が達成された場合、咬合力や咀嚼筋活動の条件を規定することが可能となるため、変動するパラメータを減らし、結果の解釈に主観的要素が介入することを防げるという意義がある。そこで平成23年度は、咀嚼運動中のfMRI-筋電図の同時計測に取り組んだ。さらに、「咬合力依存性の大脳皮質賦活部位の検索」および「前歯/臼歯部咬合の違いによる咀嚼運動時の神経機構の同定」を目標に、研究を遂行した。研究の成果としては、fMRI撮像に伴い、筋電図データに生じるアーティファクトの除去を行うこと、また、咀嚼運動中のモーションアーチファクトによる、fMRIデータへの影響を最小限にとどめることにより、信頼できるデータ採得が可能となった。また、咬む力の定量化、つまり脳機能活動測定中の咀嚼筋活動の条件を規定することが可能となった。さらに、咀嚼運動中の脳活動部位は、前歯・臼歯部咬合によって違いがあることが示唆された。咬みしめの有無により握力発揮時の脳活動の検索においては、第23回日本スポーツ歯科医学会総会・学術大会にて学会発表を行い、日本スポーツ歯科医学会研究奨励賞を受賞した。また現在、その結果を国際学術誌に投稿中であり、おおむね順調な進展だったと考えられる。また今年度は、fMRIー筋電図同時計測で得られた筋電図データの処理方法を改良し、そのデータを脳賦活部位解析のパラメータとして用い、咬合力依存性の大脳皮質賦活部位を同定する予定であった。筋電図データの処理方法は改良を行い該当箇所の検索を行ったが、その存在に関して結論づけるには至らなかった。I)咀嚼運動中のfMRI-筋電図同時計測における、信頼できるデータ採得、II)同時計測により採得した咀嚼筋筋電図の定量化、III)前歯・臼歯部咬合による脳活動部位の同定に関しては、おおむね順調な進展だったと考えられる。しかしながら、咬合力依存性の大脳皮質賦活部位に関しては、該当箇所の検索を行ったが、その存在に関して結論づけるには至らなかった。基礎研究的な観点からの研究を遂行・完了するため、咬合力依存性の大脳皮質賦活部位に関して、引き続き解明していく。その対応策としては、筋電図データの解析方法をさらに改良し、そのデータを脳賦活部位解析のパラメータとして用いる予定である。また、臨床応用できる研究課題である「咬合状態の改善が四肢筋力に与える影響の同定」に関しては、実験および解析を終了し、現在国際学会誌に投稿中であるため、次年度の論文刊行を予定している。さらに、「前歯/臼歯部咬合の違いによる咀嚼運動時の神経機構の同定」を目標とし、データ解析および論文発表を行う予定である。その対応策としては、筋電図データの処理方法を改良し、そのデータを脳賦活部位解析のパラメータとして用いる予定である。MR環境下という磁性体や電流を使用できない特殊な状況下で使用可能な「咬合力測定器」を開発することを、今後の研究目標としているが、新しく「咬合力測定器」が開発された際は、その測定器にて採得されたデータと、既存の信頼できるデータの相関性について検討することが必須となる。
船舶の新しい操縦運動制御システムに関する研究

今回の研究によって、下記の成果が得られた。1.第1ステップとして、基本的な1入力・1出力系を対象として、根軌跡法によって極配置を行うフィードバックゲインの決定法と、容易に計測できない状態変数をオブザ-バによって推定してフィードバックに利用する制御システムの設計法を得ることができた。そして、(1)オーバーシュートを生ぜずに最短時間で応答する制御系のフィードバックゲインを容易に決定する方法(2)フィードバックゲインを船体特性で表現する方法(3)オブザ-バによる推定値を用いることによる制御性の向上方法を明らかにした。2.実用上必要な多入力・多出力系に対して、非干渉制御理論を応用して見かけ上1入力・1出力系に変換した後根軌跡法を応用してフィードバック制御系を構成する方法を得ることができた。すなわち、(1)船舶の操縦運動の制御に用いられる操作量と制御量の組み合わせに対して非干渉化できる場合とできない場合を明らかにした。(2)非干渉化された制御対象をオーバーシュートを生ぜずかつ最短時間で応答するようにフィードバック制御系を根軌跡を用いて設計する方法を求めた。今後の研究としては、制御対象の特性が非線形の場合の非干渉化の程度、PIDコントローラのI動作とD動作のゲインの決定方法等が挙げられる。
超高頻度突然変異誘発型ネズミマラリア原虫の創成とその次世代分子マラリア学への応用

ネズミマラリア原虫のDNA Polymerase deltaの校正機能に必須なアミノ酸2箇所をアラニンに置換した変異遺伝子断片を作成し、これを野生型マラリア原虫に導入することで当該遺伝子を変異型に置換した。得た組み換え原虫をマウスへ継代感染を繰り返した結果、通常よりも80倍以上もの高い変異率を有することを明らかにした(DNA Research, 2014)。さらに、このミューテーターマラリア原虫から各種抗マラリア薬に対して耐性を獲得した原虫を単離することに成功した。マラリアは世界最大の原虫感染症で、その制圧に向けたマラリア生物学の新しい展開が待たれている。ゲノム情報と逆遺伝学的手法により、これまでワクチン候補分子や新規抗マラリア薬の標的分子が同定されているが、既存研究手法の限界も見えており、さらなる新規な研究手法の誕生が待たれている。本研究の目的は、マラリアミューテーター(超高頻度変異発生型マラリア原虫)をマラリア生物学研究のイノベーションツールとして開発することである。DNAをポリメラーゼデルタの校正機能に必須なアミノ酸2箇所をアラニンに置換した変異型遺伝子断片を調製し、これを野生型原虫内の当該遺伝子と置換した組み換え原虫を作成した。この組み換えネズミマラリア原虫を一週間に一度、122週間にわたりマウスに継代感染を繰り返した。継代に伴いゲノム内に突然変異が蓄積していることを確認するため、122週間に至るまでの途中の原虫集団から任意のクローンを選択し、その全ゲノムを超高速シークエンサーによりリシークエンシングと変異解析を行った結果、コントロール原虫と比較して約80倍以上の突然変異率を示していることを確認した。さらに、マウスを介した継代感染を122週間行って得た原虫集団は生殖母体形成能を欠損していることも突き止めた。これらの結果は国際雑誌DNA Researchに掲載された。この成果を群馬大学のホームページ上において発表した。また読売新聞、上毛新聞にも報道された。熱帯熱マラリア原虫ミューテーターは、ラギング鎖のDNA複製酵素であるポリメラーゼdeltaの校正機能欠損を利用して作成する。この酵素はマラリア原虫を含む幅広い生物種において一次構造がよく保存されており、校正機能にとって必須なアミノ酸2箇所が酵母遺伝学研究により同定されている。P. falciparum3D7株(ゲノム解析が完了している)のDNA複製酵素deltaにおいて、相当するアミノ酸2カ所(D308, E311)をsite-directed mutagenesisによりアラニンに置換した遺伝子断片を調製した。P. falciparumに外来遺伝子を導入する場合、ネズミマラリア原虫と大きく異なる点は、「2重交叉により内在遺伝子を外来遺伝子で入れ換えることが極めて困難な点」である。従ってP. falciparumの場合、ほとんどが「一重交叉による外来遺伝子の挿入」が一般的である。しかし、挿入された遺伝子断片は容易に染色体から脱落し野生型原虫に戻りやすい。一方、二重交叉によって内在性遺伝子と置き換えられた外来遺伝子断片は、ピリメサミンがなくてもゲノム内に安定して保たれる。ごく最近、熱帯熱マラリア原虫において遺伝子置換の新手法が報告されたことから、この手法を用いて変異型ポリメラーゼdeltaを保持する熱帯熱マラリア原虫作成のための予備実験を行い準備が完了した。ネズミマラリア原虫のDNA Polymerase deltaの校正機能に必須なアミノ酸2箇所をアラニンに置換した変異型遺伝子断片を作成した。次に野生型原虫において当該遺伝子を変異型遺伝子で置換した組換え原虫を作成した。この組換え原虫では(以下、ミューテーター)DNAの複製時に生じる変異が修正されることなくゲノムに蓄積し、いわゆる突然変異ライブラリーがマウス個体レベルで構築できることが期待できる。このことを検証するため以下の実験をおこなった。ミューテーターをマウスに接種して一週間飼育し、その後に感染マウス血液1000個を新しいマウスへ接種する継代感染を約120週間繰り返しおこなった。継代後の原虫クローン複数個について全ゲノム変異解析をおこなった結果、以下のことを明らかにした。1)ミューテーターは野生型原虫よりも80倍以上変異率を有することを明らかにした。2)継代に伴い生じたナンセンス変異の中にはマラリア原虫性分化を決定する因子が含まれていることを突き止めた。3)変異の偏向を含む詳細な解析をおこなった。これらの結果をまとめて論文として報告した(DNA Research., 2014)。ミューテーターに抗マラリア薬であるサルファ剤およびピペラキンを選択圧として投与したところ、それぞれの薬剤に対して耐性原虫がすみやかに出現した。それぞれの耐性原虫クローンを単離し、全ゲノム変異解析をおこなったところ、薬剤耐性に関わる遺伝子変異を同定することにも成功した。これらの成果については今年度内に論文にまとめて報告する予定である。さらに、このミューテーターマラリア原虫から各種抗マラリア薬(sulfadiazine, piperaquine, lumefantrine)に対して耐性を獲得した原虫を単離することに成功した。これらの結果は、本研究課題で作成したミューテーターマラリア原虫がマラリアの薬剤耐性機構の解明にとって画期的な研究ツールであることを証明したことを示す。

さらに、ミューテーターマラリア原虫における突然変異の特徴、具体的には染色体上の変異のホットスポット、特定の塩基配列への変異発生率などの詳細を調べ、その結果をまとめて論文投稿中である。以上のことから、本研究課題は当初の目的を達成したと結論した。ネズミマラリア原虫のDNA Polymerase deltaの校正機能に必須なアミノ酸2箇所をアラニンに置換した変異遺伝子断片を作成し、これを野生型マラリア原虫に導入することで当該遺伝子を変異型に置換した。得た組み換え原虫をマウスへ継代感染を繰り返した結果、通常よりも80倍以上もの高い変異率を有することを明らかにした(DNA Research, 2014)。さらに、このミューテーターマラリア原虫から各種抗マラリア薬に対して耐性を獲得した原虫を単離することに成功した。ネズミマラリア原虫から薬剤耐性原虫単離に成功している点は計画通りに進んでいると言える。一方、熱帯熱マラリア原虫の作成が難航していることから、区分を「やや遅れている」とした。分子寄生虫学熱帯熱マラリア原虫ミューテーターを作成するために用いているのは、通常のdouble crossover相同組換えであるが、これをCAS9/CRISPRによるゲノム編集でミューテーターを作成することに試みる。一方、単離に成功している薬剤耐性ネズミマラリア原虫クローンの変異解析を進め、耐性に関わる原因変異遺伝子同定を世界で初めて同定することに挑戦し、よりインパクトと質の高い研究を進める。ネズミマラリア原虫のミューテーターの作成に成功し、国際誌に掲載された。しかし研究計画によれば、ネズミマラリア原虫ミューテーターから薬剤耐性原虫を単離することになっている。実際に薬剤耐性原虫の単離には成功しているが、次世代シークエンサーを外注したところ、データを得るのに3ヶ月近く時間を要したことから、得たデータをまとめて論文化することが遅れている。また、これに伴い熱帯熱マラリア原虫のミューテーター作成も研究計画に入っているが、ネズミマラリア原虫の作成と論文化が遅れていたことから全体の計画が少し遅れた。熱帯熱マラリア原虫ミューテーターを作成するにあたり、当初は従来の二重交叉法を計画していた。この方法は、熱帯熱マラリア原虫では成功例が極めて少なく本研究課題の成否を決めるキーポイントである。最近、熱帯熱マラリア原虫において高効率な遺伝子置換法が報告されたことから、本研究課題において目的とする原虫作成のためにその方法を用いることにした。予備実験として、その方法が熱帯熱マラリア原虫で実際に機能しうるかを検証したところ、確かに機能することが明らかになった。
日本企業における人的資源管理

研究実績は、以下の二つにまとめられる。第一に、日本企業で進められた人事処遇施策の実態とその効果について、企業内のマイクロデータの分析および人事労務担当者へのヒアリングから実証的に把握した。近年、日本企業に導入される「成果主義」的な人事処遇制度が、評価および賃金の格差を広げるか否かについて、企業内のマイクロデータによる分析を進めた。分析の結果、必ずしも「成果主義」的な人事制度改革が、人事部の当初の「意図」通りに個人間格差を拡大させることがないことを確認した。これらの分析は、論文「「成果主義」導入の"意図せざる結果"」や「人事評価の調整過程-企業内マイクロデータによる分析-」にまとめられた。加えて、企業の人事担当者に配布されたアンケート調査を使った分析では、企業が抱える様々な問題がどのような人事処遇制度の導入を促すかについて統計的に明らかにした。「成果主義」的な人事制度改革は、競争に従業員のインセティブを目的としていないことが確認された。これらの分析結果は、論文「医薬品産業における人事処遇施策の導入過程」にまとめられた。第二に、ある大学ある学部卒業生に配布されたアンケート調査を利用して、若年期の教育や仕事経験が、その後のキャリア形成にどの程度影響を与えるかを検証した。分析の結果、若年期の蓄積、特に大学時代の教育が役員昇進を含めたキャリアの終盤に影響を与えていることが確認できた。これらの分析結果は、論文「仕事競争モデルと人的資本理論・シグナリング理論の妥当性に関する実証分析-学士卒・修士卒・博士卒間貸金比較-」や「若年期の蓄積とキャリアの終盤-大学教育、移動、生え抜き役員昇進-」にまとめられた。
寄生虫のプロテアーゼ遺伝子の構造と発現

肝蛭成虫cDNAライブラリーのスクリーニングにより肝蛭システインプロテアーゼをコードする2個のcDNAクローンを単離し、その全塩基配列を決定し推定アミノ酸配列を解析した。その結果、2個のcDNAはアミノ酸325-326残基からなる肝蛭システインプロテアーゼ前駆体をコードしており、シグナルシークエンス部(15残基)、プロ部(90残基)、および成熟酵素(220-221残基)から構成され不活性型前駆体酵素として生合成されることが明らかになった。これら2種のシステインプロテアーゼはいずれも哺乳類カテプシンLと50%の相同性を示し、3つの活性触媒アミノ酸残基近傍の配列は他のシステインプロテアーゼ同様高度に保存されていた。最も興味深い知見は腸上皮細胞内の分泌顆粒に局在する肝蛭システインプロテアーゼ(以下、カテプシンL)がアスパラギン結合型糖鎖構造を欠いており(哺乳類カテプシンLはアスパラギン結合型糖鎖を有し、リンゾームに局在している)、哺乳類カテプシンLとは本質的に異なる細胞内輸送機構の存在が示唆されたことであった。次にこれら2種の肝蛭カテプシンLをコードする遺伝子をゲノムレベェルで解析した。すでに得られたcDNAsのオープンリーディングフレームの5'-端ならびに3'-端の塩基配列に基づいて作成したオリゴヌクレオチドプライマーと、肝蛭ゲノムDNAを鋳型に用いたポリメラーゼ鎖反応(PCR)によって増幅された産物、ならびに肝蛭ゲノムDNAライブラリーより得た肝蛭カテプシンL遺伝子クローンの塩基配列より解析を行った。その結果、2個の肝蛭カテプシンL遺伝子のコード配列はいずれも4個のエキソンと3個のイントロから構成されており、各エキソンにコードされた領域は酵素タンパク質の機能単位とはかならずしも一致していなかった。また、イントロンの挿入部位は同じであったが、第3イントロンの大きさとその配列に大きな違いがみられた。さらに興味深い知見は哺乳類カテプシンL遺伝子がシングルジーンとして存在しているのに対し、肝蛭カテプシンL遺伝子は染色体上に縦列反復配列ではないが、multigene familyとして存在してことであった。今後、肝蛭カテプシンL遺伝子の発育段階における発現制御や分泌顆粒への細胞内輸送機構の解明が望まれる。人体寄生性吸虫である肝蛭は高等動物のカテプシンLに類似したシステインプロテアーゼを有しているが、その局在はリソゾームではなく腸管上皮細胞の分泌顆粒であることから、その細胞内輸送機構に興味が持たれた。そこで、その機構を分子生物学的にアプローチしていくためにまず肝蛭システインプロテアーゼの一次構造を解析した。平成5年度には本酵素をコードするcDNAのクローニングを行うことによって次の様な新知見が得られた。(1)肝蛭システインプロテアーゼをコードするcDNAには少なくとも2種の遺伝子が存在し、そのうちの一つは肝蛭成虫において酵素タンパク質として発現していること。(2)システインプロテアーゼはプレ部、プロ部そして酵素活性を担う成熟酵素部から成る前駆体酵素として生合成されること。(3)アミノ酸の一次構造は高等動物のカテプシンLと高い相同性を示した。

(4)最も興味深い点はアスパラギン結合型糖鎖構造の付加部位が酵素分子内に全く存在せず、いわゆるマンノース-6-リン酸を介さない輸送機構の存在が示唆された。以上、平成5年度の研究計画のうち一次構造に関しては100%達成されたが、特異抗体作製については一部研究計画の見直しが必要となったので平成6年度まわしとした。なお、cDNAクローニングと一次構造解析に関する研究成果の一部は別添の論文に発表した。人体寄生性吸虫である肝蛭システインプロテアーゼ(カテプシンL)は構造的には哺乳類カテプシンLに類似するが、アスパラギン結合型糖鎖を欠き、局在部位が腸上皮細胞内分泌顆粒であるなど哺乳類カテプシンLとは異なる性質を明らかにしてきた。そこで本酵素の細胞内輸送の分子機構を解明していく一環として、本年度には肝蛭カテプシンLゲノム遺伝子の構造を明らかにした。平成5年度に得られた肝蛭カテプシンLをコードする2種類のcDNAの塩基配列に基づき合成したオリゴヌクレオチドプライマーを用い、肝蛭ゲノムDNAを鋳型にPCRを行い、増幅されたカテプシンL遺伝子断片や、肝蛭ゲノムDNAライブラリー由来のクローンの解析より次の様な新知見が得られた。1)2種類の肝蛭カテプシンL遺伝子のコード配列はいずれも4個のエキソンと3個のイントロンから構成されている。2)各エキソンはカテプシンL前駆体酵素としての機能単位とは一致しなかった。3)肝蛭カテプシンL遺伝子はmultigene familyとして存在している。4)肝蛭カテプシンL遺伝子5'-上流プロモーター領域にTATA box様配列が存在した。以上、平成6年度の遺伝子構造解析に関しては100%達成できたが、カテプシンLプロ部に対する抗体作製に関してはプロ部を含むカテプシンL遺伝子を培養細胞で多量に発現させる段階まで進んでいる。
多孔質材料の損傷変数構成関係を導入した強度評価に関する研究

これまでに多孔質材料に対して提案されているGursonの塑性構成式,そのTvergaardによる修正構成式,呉屋・長岐・Sowerbyにより提案された塑性構成式(以下,GNS構成式)および,そのステレオロジー理論に基づく修正構成式の四種類の構成式を用いて,有限要素法プログラムを開発し,数値解析的および実験的に比較検討を行った.実験においては,銅球を母材とする多孔質材をスパーク・プラズマ焼結法により数種類の空孔率をもつ試験片を作成した後,引張試験および硬さ試験を行った.数値解析の結果,Gursonの構成式を用いた数値結果が最も硬めの硬めの応答を示しており,GNS構成式が逆に最も柔らかい応答を示した.実験との比較においては,Tvergaardの修正構成式およびステレオロジー理論に基づく構成式による数値結果が,実験との結果と一致する傾向を示した.さらに,充填金属粉末を用いた抵抗溶接法によって得られる多孔質材料について,その強度評価を行った.抵抗溶接法は,被供試材間に金属粉末を充填し,一定加圧のもと,通電した場合に最も抵抗値の大きな充填金属粉末部から局所的に発生するジュール熱を利用して,溶融温度の異なる被供試材の接合を行うものである.被供試材間に充填される金属粉末部において,使用する金属粉末材料によっては,溶融するのに十分なジュール熱の発生が得られない場合があり,その場合,粉末間の気泡が合体成長し多孔質材となることがしばしば確認されている.供試材にアルミニウムを,充填金属粉末にニッケル粉末を用いた場合,単軸引張試験を行った結果については,破断は,接合部ではなく,アルミニウム棒から生じており,強度の上昇がみられた.この時の接合部の観察においては,割れや空孔などの溶接欠陥は確認することはできず,良好な接合条件であったといえる.アルミニウム棒と銅棒間にアルミニウム粉末とニッケル粉末の混合粉末を用いた場合,破断は,アルミニウム棒から生じており,接合部は,前述と同様の観察結果を得た.また,硬度試験において,接合部は,銅およびアルミニウムに比べ高く,供試材は焼鈍を受けた材料と同程度の硬度を示したことから,接合部周辺は,ジュール熱発生による熱影響を少なからずも受けていることが確認された.これまでに多孔質材料に対して提案されているGursonの塑性構成式,そのTvergaardによる修正構成式,呉屋・長岐・Sowerbyにより提案された塑性構成式(以下,GNS構成式)および,そのステレオロジー理論に基づく修正構成式の四種類の構成式を用いて,有限要素法プログラムを開発し,数値解析的および実験的に比較検討を行った.実験においては,銅球を母材とする多孔質材をスパーク・プラズマ焼結法により数種類の空孔率をもつ試験片を作成した後,引張試験および硬さ試験を行った.数値解析の結果,Gursonの構成式を用いた数値結果が最も硬めの硬めの応答を示しており,GNS構成式が逆に最も柔らかい応答を示した.実験との比較においては,Tvergaardの修正構成式およびステレオロジー理論に基づく構成式による数値結果が,実験との結果と一致する傾向を示した.さらに,充填金属粉末を用いた抵抗溶接法によって得られる多孔質材料について,その強度評価を行った.抵抗溶接法は,被供試材間に金属粉末を充填し,一定加圧のもと,通電した場合に最も抵抗値の大きな充填金属粉末部から局所的に発生するジュール熱を利用して,溶融温度の異なる被供試材の接合を行うものである.被供試材間に充填される金属粉末部において,使用する金属粉末材料によっては,溶融するのに十分なジュール熱の発生が得られない場合があり,その場合,粉末間の気泡が合体成長し多孔質材となることがしばしば確認されている.供試材にアルミニウムを,充填金属粉末にニッケル粉末を用いた場合,単軸引張試験を行った結果については,破断は,接合部ではなく,アルミニウム棒から生じており,強度の上昇がみられた.この時の接合部の観察においては,割れや空孔などの溶接欠陥は確認することはできず,良好な接合条件であったといえる.アルミニウム棒と銅棒間にアルミニウム粉末とニッケル粉末の混合粉末を用いた場合,破断は,アルミニウム棒から生じており,接合部は,前述と同様の観察結果を得た.また,硬度試験において,接合部は,銅およびアルミニウムに比べ高く,供試材は焼鈍を受けた材料と同程度の硬度を示したことから,接合部周辺は,ジュール熱発生による熱影響を少なからずも受けていることが確認された.本年度は,これまでに多孔質材に対し提案されているGursonの塑性構成式,そのTvergaardによる修正構成式,呉屋・長岐・Sowerbyにより提案された塑性構成式(以下GNS塑性構成式及びステレオロジー理論に基づくGNS塑性構成式の修正構成式(以下,ステレオロジー構成式)の4種類の構成式が,高空孔率多孔質材の塑性変形解析に如何なる程度適用しうるものであるかの数値解析的及び実験的比較検討を行った.

まず,これら4種類の多孔質材塑性構成式を取り込んで塑性大変形解析有限要素法プログラムを開発し,これに基づき多孔質材の鼓形引張り試験片の単軸負荷試験解析シミュレータとブリネル硬さ試験解析シミュレータを構築した.実験においては,銅球(直径0.5mm)を母材とする多孔質材をスパーク・プラズマ焼結法(以下SPS法)により数種類の空孔率材を作製した後,機械加工により鼓形試験片に仕上げ焼鈍を施し残留応力を除去した.鼓形単軸負荷試験に供した多孔質材の空孔率は2%,10%及び20%の3種で,その寸法はいずれも長さ28mm,中央部最小径8mmそして端部最大径10mmである.鼓形試験片の単軸負荷試験に関する数値解析の結果,いずれの場合も試験片の中央部においては材料負荷試験に必要な一様な応力状態が実現できていることを示している.また,4種類の構成式の中でGurson構成式を用いた数値結果が最も硬めの応答を示しており,GNS構成式が逆に最も柔らかめの応答を示している.実験との比較において,TvergaardのGurson修正構成式及びステレオロジー構成式による数値結果が,実験の結果とよく一致する傾向を示している.また,単軸負荷試験結果がn乗則(σ=σ^*ε_n)で近似できるとし,最小部径より算出した概算真ひずみε(=InA/A_0)と真応力の関係を両対数グラフにプロットしたグラフより各空孔率に対するn値と応力係数σ^*より求めた後,これを初期空孔率の関数として外挿することから母材(中実材)のn値とσ^*値を求めうることについて検討した.本年度は,抵抗溶接法によって得られる多孔質材についてその強度評価を行った.抵抗溶接法は,熱影響が小さく,短時間に接合が行えるなどの特徴を有するため広く用いられている.我々の研究においては,被接合材間に金属粉末を充填し,一定荷重のもと,通電した場合に充填粉末部から発生するジュール熱によって各材料間固有である溶融点の異なる被接合材を接合する抵抗溶接法の研究がなされている.これは,接合部で金属粉末が用いられているため,十分なジュール熱の発生が得られない場合,粉末間の気泡が合体成長し,多孔質材となる.被接合材は,長さ30mm,直径8mmに加工したアルミニウム材,ステンレス材およびチタン材である.充填する金属粉末は200メッシュのニッケル粉末,シリコン粉末およびアルミニウム粉末である.アルミニウムおよびステンレス材の接合の場合,充填金属粉末にニッケルおよびシリコンの混合粉末を用いて,電流を流す時間を0.6秒,0.7秒および0.8秒に変化させてその強度評価を行った.単軸引張試験の結果,0.6秒および0.8秒では,アルミニウム被接合材や接合部で破断し,接合部での破断面には多くの気泡がみられ,いわゆる溶接欠陥により気泡の合体成長ににより破断と考えられる.0.7秒においては,引張強度は,最も高く,被接合部で破断し、接合部において溶融したアルミニウム,ニッケルの合金とその中に固溶したシリコン粉末がみられた.硬度試験結果においては,接合部の硬度はアルミニウムおよびステンレスよりも著しく高い値を示す.曲げ試験結果においては,変形は被接合材であるアルミニウムで発生し,接合部近傍には溶接欠陥がみられないことから良好な接合条件が得られたと考えれらる.アルミニウムおよびチタン材の接合の場合,これらは,溶融点がかなり異なる.充填金属粉末には,ニッケルおよびアルミニウムの混合粉末である.電流を流す時間を0.2秒,0.25秒および0.3秒に変化させてその強度評価を行った.0.25秒と設定した場合が,最も高い引張強度を示したが,アルミニウム被接合材から破断するもの,接合部から破断するものがあり,その形態は一定ではなかった.他の設定時間についても同様であり,いずれの条件においても強度のばらつきがみられ安定した接合条件は得られなかった.硬度試験結果においては,接合部の硬度は,アルミニウムより高いがチタン材の硬度までは達していない.曲げ試験においては,変形はアルミニウム材で生じ,接合部近傍での溶接欠陥はみられなかった.本年度は,充填金属粉末を用いた抵抗溶接法によって得られる多孔質材料について,その強度評価を行った.
細胞がん化における細胞形態変化と代謝、細胞増殖の関連の研究

BARタンパク質は、N末のBARドメインにより、脂質膜をBARドメインの立体構造に適合する膜形態に変形させることの出来る鋳型タンパク質である。BARタンパク質はおよそ70種類が存在するが、突起形成には、わずか5種類のI-BARドメインサブファミリーが関与している。興味深いことにI-BARドメイン含有タンパク質であるIRSp53はがん細胞、その中でも特に網膜繊維芽種(retinoblastoma)において高発現することが認められるがその意義は明らかではない。IRSp53による突起形成は、病原性細菌の細胞間戦時に見られる足場となる突起形成にも関わり、その際には、I-BARドメインは、脂質膜に結合する以外に病原性細菌の持つタンパク質のNPYモチーフと結合する。NPYモチーフを持つタンパク質は、病原性細菌以外にも存在し、がん抑制遺伝子(Rb1)のファミリーメンバーであるp107が含まれる。前年度の研究では、IRSp53のI-BARドメインが、NPYモチーフを介してp107に結合することを、293細胞に野生型とNPYモチーフの変異型p107をIRSp53ととも過剰発現させ、免疫沈降実験をおこなうことにより確かめた。本年度の研究では、p107は核および細胞質に局在ことが知られているので、IRSp53は核または細胞質のどちらかでp107と機能していると考えられる。さらに、IRSp53の発現をRNAiにより抑制することでIRSp53が網膜繊維芽種の細胞増殖に関わっていることを見出した。また、p107のNPYモチーフ変異体の発現により、IRSp53とp107の相互作用が細胞増殖に重要であることが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。がん細胞は、多くの場合親株となる細胞とは異なり形態を呈することで認識される。がん細胞は悪性化すると高増殖能と浸潤能を獲得し、その際にがん細胞は、多数の突起構造を獲得する場合が多いと考えられる。従って、BARタンパク質は、がん細胞の形成に伴う細胞の形態変化に関わっていると推定される。本年度の研究では、IRSp53のI-BARドメインが、NPYモチーフを介してp107に結合することを、293細胞に野生型とNPYモチーフの変異型p107をIRSp53ととも過剰発現させ、免疫沈降実験をおこなうことにより確かめた。また内在性IRSp53とp107の結合を確かめた。網膜繊維芽種細胞の突起が予想外に小さく、細胞の突起形成における影響の検討、細胞周期の進行における影響の検討に影響することが発覚し、それを解決する為に、観察方式を検討する期間を確保する必要が生じた。そのためIRSp53とp107の結合の細胞機能の解析については着手できなかった。計画の残りの項目をできるだけ遂行する予定である。特に細胞周期に対するIRSp53とp107の結合の役割を検討する予定である。
化学緩和法による結晶の成長・溶解機構の速度論的研究

1.圧力ジャンプ法により、炭酸カルシウム懸濁液において二重緩和を見い出した。得られた速い緩和時間は粒子濃度とともに速くなったが、遅い緩和時間はほとんど粒子濃度に依存しなかった。また、前者は【Ca^(2+)】濃度の増加とともに遅くなり、後者は塩無添加の場合、最大値を示した。【Ca^(2+)】および【CO(^(2-)_3)】の吸着量はかなり小さく、結晶成長が起こっているサイト濃度は炭酸カルシウム結晶表面全体のごく一部であり、【Cu(^2+)】および【NH(^+_4)】の吸着等温曲線よりサイトとしてのキンク濃度を決定した。一方、炭酸カルシウム微結晶表面近傍のイオンの動的挙動に重要な役割を演じているゼータ電位は、塩無添加の場合に最大値を示し、塩添加とともに急激に減少した。以上の結果を考慮して解析した結果、速い緩和および遅い緩和をそれぞれキンクサイトへの【Ca^(2+)】の吸脱着および吸着した【Ca^(2+)】の加水分解した状態CaOHへの【HCO(^-_3)】の吸脱着反応に帰属し、結晶成長機構の素過程を明らかにした。2.上法により、リン酸カルシウム,硫酸カルシウム,硫酸バリウム等の懸濁液においても緩和を見い出しており、現在測定中である。3.ストップトフロー法により、塩化バリウム水溶液と硫酸ナトリウム水溶液を急速混合することにより結晶核形成過程に関する高速現象を見い出しており、現在測定中である。
精神生理機能の側面からみた注意欠陥/多動性障害の病態研究

注意欠陥/多動性障害の病態を明らかにすることを目的として,発達障害児を対象に注意欠陥/多動性障害(AD/HD)症状について検討を行った.AD/HD症状が,睡眠障害,特にパラソムニア・睡眠呼吸障害と関連があることが明らかとなった.発達障害全般の病態を考える場合,AD/HDのみならず広汎性発達障害におけるAD/HD症状も合わせて,睡眠の問題・睡眠障害の有無について検討を行う必要性が示唆された.注意欠陥/多動性障害の病態を明らかにすることを目的として,発達障害児を対象に注意欠陥/多動性障害(AD/HD)症状について検討を行った.AD/HD症状が,睡眠障害,特にパラソムニア・睡眠呼吸障害と関連があることが明らかとなった.発達障害全般の病態を考える場合,AD/HDのみならず広汎性発達障害におけるAD/HD症状も合わせて,睡眠の問題・睡眠障害の有無について検討を行う必要性が示唆された.注意欠陥/多動性障害は、多動性・衝動性・不注意といった行動上の特性によって、定義される症候群であり、治療反応性や予後が画一的でないことからも異なる病態が混在している可能性が高いと考えられる。本研究においては、行動の観察とチェックリストを用いた行動評価に加え、アクチグラフを用いた行動量の測定、Psychomotor Vigilance Testを用いた覚醒度の測定、Continuous Performance Testを用いて持続的注意集中力の測定を行うとともに、神経心理学的検査を行い全般的認知機能の評価、特に前頭葉機能の評価を行うことにより、治療反応性や症状パターンに基づいて分類する現在の臨床類型の妥当性を検討する。平成18年度は、注意欠陥/多動性障害の児童を対象とした研究実施に先立ち、注意欠陥/多動性障害の児童にも実施可能な手法を確立すること・手技を洗練することを目的に、健常ボランティアや協力可能な外来患者を対象として行動量・覚醒度・持続的注意力などの精神生理機能の測定を繰り返し行った。また、当院当科を外来受診した注意欠陥/多動性障害の児童と多動・衝動性・不注意などを伴う発達障害の児童を対象に、チェックリストを用いた行動評価と神経心理学的検査を用いて認知機能評価を実施し、本研究に必要なチェックリストや評価バッテリーの確立を行った。また、本学の倫理委員会に申請を行い、受理されるに至った。対象と方法:愛媛大学医学附属病院精神科神経科に通院中の児童のうち、DSM-IVに基づいてAD/HDと診断した10例を対象とした。発達障害、精神疾患の除外診断だけでなく、精神生理機能の障害、特に睡眠障害の有無についても検討を行った。同意が得られた症例に対し、Psychomotor Vigilance Test(PVT)を用いて覚醒度を、前頭葉機能検査を用いて前頭葉機能の評価を行った。結果:平均年齢は8.1歳±2.5で、すべて男児であった。1例が不注意優勢型、9例が混合型であった。Wechsler Intelligence Scale for Children 3rd・ed.(WISC-III)を9例に対して行った結果、FIQ:98±15, VIQ: 101±10, PIQ:95±19であった。Children's Sleep Habits Questionnaire日本語版(CSHQ-J)の平均値(8例)は52.0で、欧米でのカットオフ値41.0を上回った。眠障障害によるAD/HD様症状を呈している症例を除外するため、質問紙による行動評価だけでなく、睡眠呼吸障害の可能性がある症例に関しては、パルスオキシメータを用いた精査も行い、睡眠呼吸障害が無いことを確認した。PVT・前頭葉機能検査は3例に施行しえたが、個人差が大きく、反応時間などに一貫性は認められなかった。考察:10例と症例数が少なく、臨床類型にも偏りが生じ、これまでの結果から臨床類型の妥当性を検証するに至らなかった。覚醒度,前頭葉機能の評価においても、症例数を増やして検討する必要があり、病態との関連は現段階では明らかではない。CSHQは、社会・文化の違いなどの影響が大きく、本邦でのCSHQ-Jのカットオフ値を明らかにすることが必須である。そうすることで、睡眠障害に付随してAD/HD様症状を呈している症例を抽出できる可能性が示唆される。(1)対象は, 105例(男児81例,女児24例,平均年齢9.1±3.0歳)で, AD/HDが12例, PDD(AD/HD症状併存例含む)が93例であった.(2)AD/HD児にWISC-III検査(施行時平均年齢: 9.1±3.0歳)を行ったところ,全IQ98.6±14.5,言語性IQ101±10.6,動作性IQ95.2±16.2であり,この群において知的水準の低下はなかった.(3)神経心理学的評価として, Trail Making Test, Stroop Test, Word Fluency Testを行った.いずれの検査においても,標準偏差が大きいことに加え,本邦における標準直が明確に定められていないことから,現段階では小児における前頭葉機能の評価指標とはなりにくいことが明らかとなった.(4)AD/HD児にPVTを用いて平均反応時間(RT)および誤返応時間(Lapse)をAD/HD児に対して行った.平均反応時間は, 760.0±743.5秒,平均誤反応時間は, 3.6±1.3であった.

反応時間は標準偏差が高値で児によりばらつきが非常に大きく, AD/HD児の覚醒度・注意力の指標となりにくいことが確認された.(5)AD/HD症状の評値指標としてADHD-RSを,子どもの睡眠習慣・睡眠障害の評価尺度として, Children's Sleep Habits Questionnaire : CSHQ-Jを使用した. CSHQの総スコア,パラソムニア・睡眠呼吸障害サブスクールがAD/HD症状が強い群で有意に高値であった. AD/HD症状は,睡眠の問題,特に,パラソムニアや睡眠呼吸障害との関連があることが明らかとなった.(6)AD/HD群とPDD群の2群間において,行動の問題,睡眠障害について比較検討を行った.AD/HD群において,子どもの行動チェックリスト(Child Behavior Check List : CKCL)外向T得点,身体的訴え・非行的行動・攻撃的行動サブスケールおよびCSHQ'日中の眠気'サブスクールにおいて有意に高値で, AD/HDにおいてPDDより行動の問題及び睡眠の問題が多いことが明らかとなった.(7)逆に,睡眠障害の側面から比較検討を行った.睡眠の問題が多い群において, CBCL総T,内向T,外向T得点, CBCL'ひきこもり', CBCL'注意の問題', CBCL'非行的行動', CBCL'攻撃的行動'サブスケールが有意に有値で,行動上の問題が多いことが示された.
構造化シンチレータによる高エネルギー用高空間分解能・高感度画像検出器の開発

本研究では、高エネルギーX線(主に100400 keV)による1μmより高い空間分解能の高感度イメージングを実現するための構造化シンチレータの開発を目的とした。微細加工によってシンチレータを高アスペクト比化することで(「構造化シンチレータ」化することで)、感度を犠牲にすることなく、空間分解能を向上させることができる。特に、研究分担者である吉川彰教授(東北大学金属材料研究所)が最近開発した、高感度、高速応答シンチレータであるGAGGの微細加工による構造化を目指してきた。平成30年度までに、構造化シンチレータを実現するための三つの方法、すなわち1アルゴンミリングによるミリングを行う方法、2結晶方位によるエッチングレートの違いを利用した異方性エッチング法、3鋳型を作製して融解したGAGGを流し込むキャスティング法について、実現可能性を検証するための基礎実験を行った。平成29年度に、フォトレジストをマスクとする1の方法を試みたが、GAGGのエッチングレートが遅く、かなり長時間のミリングが必要であることが明らかになった。平成30年度は、2、3のための基礎実験を続けた。2については、ワゴンホイール型のマスクパターンを表面に作製し、様々な溶液でエッチングレートの異方性を調べたが、異方性エッチングを実現するための有力な溶液をみつけることができなかった。3については、SiC鋳型の高アスペクト比化を進めた。さらに平成30年度は、構造化シンチレータにおいて必要な、可視光を導波するための反射層(銀薄膜)の形成や、構造をわずかに変えることにより様々な波長の可視光を生じるペロブスカイト量子ドットシンチレータとの組み合わせによる多色シンチレータ、さらにGAGGを粉砕して、遠心分離機で鋳型の溝を充填する方法などについて、上記の基礎実験と並行して実現可能性を検証し、将来性について見極めた。GAGGに対する微細加工は、先行研究がないため、様々な可能性から将来性の見極めを行っている。当初予定していた三つのストーリーでは必ずしも活路が見い出せておらず、さらに別の着想の実現可能性などを並行して行っていることで、予想よりもやや時間がかかっている。しかしながら、本研究においては、失敗そのものが研究の前進と考えており、悲観的な状況にはないと考えている。平成31年度(令和元年度)は、本研究の当初の三つの方法に加えて、平成30年度に試みたいくつかの方法を組み合わせて、高エネルギーX線用の高感度・高空間分解能構造化シンチレータの実現を目指す。特に、平成30年度に試みた超遠心充填法は非常に自由度が高く、かつ将来性の高いものであり、また、ペロブスカイト量子ドットシンチレータは、その発光効率の高さ、多色性、および狭いバンド幅から、現在、世界的に注目されつつあるが、当初の三つの方法とこれらを組み合わせることで、様々な発展可能性が期待できる。特に、ペロブスカイト量子ドットシンチレータについては、発光効率は高いものの、本研究で進めている高アスペクト比化の報告はなく、高感度の多色シンチレータの実現など、オリジナリティの高い展開が期待できる。GAGGの異方性ウェットエッチングについても、網羅的な研究が行えてるわけではなく、平成31年度も引き続き可能性について検討を続ける。超遠心充填法については、鋳型の高アスペクト比化がキー課題となっており、上記の異方性ウェットエッチングだけでなく、Si、SiCなどのさらなる高アスペクト比化についても検討を続ける。作製した構造化シンチレータは、SPring-8のベンディングマグネットビームラインからの白色放射光などを利用して、空間分解能および感度を評価する。さらに、実験室X線源では、大面積化も課題の一つとなっており、タイリング技術の実現可能性についても検討する。本研究では、高エネルギーX線(主に100400 keV)による1μmより高い空間分解能の高感度イメージングを実現するための構造化シンチレータの開発を目的とする。微細加工によって高アスペクト比化したシンチレータ(「構造化シンチレータ」)を作製し、感度を犠牲にすることなく、空間分解能を向上させることができる。特に、最近研究分担者である吉川彰教授(東北大学金属材料研究所)が開発した、高感度、高速応答シンチレータであるGAGGの微細加工による構造化を目指している。将来的には、多色シンチレータによる超解像イメージングなどにつなげることにより、特殊環境下での非平衡系の高速撮影やオペランド観察による製品開発など、材料科学、生物学、医学などから産業応用に至る様々な分野への波及効果が期待される。平成29年度は、構造化シンチレータを実現するための三つの方法、すなわち1アルゴンミリングによるミリングを行う方法、2結晶方位によるエッチングレートの違いを利用した異方性エッチング法、3鋳型を作製して融解したGAGGを流し込むキャスティング法について、実現可能性を検証するための基礎実験を行った。アルゴンミリング法においては、GAGG表面にフォトレジストによるパターニングを行うための条件出しを行い、アルゴンミリングレートの評価を行った。また、2の異方性ウェットエッチング法の実現可能性を確かめるため、溶液によるエッチピットの評価を行った。さらに、3の鋳型を用いたキャスティング法においては高融点材料による鋳型の作製が必要条件であり、ドライエッチングによるSiC高アスペクト比構造体の作製を試みた。GAGGに対する微細加工はこれまで経験のないことであり、微細加工パターニングの条件出し(フォトレジスト塗布、露光条件)に、やや予想よりも時間がかかったため。

本研究では、高エネルギーX線(主に100400 keV)による1μmより高い空間分解能の高感度イメージングを実現するための構造化シンチレータの開発を目的とした。微細加工によってシンチレータを高アスペクト比化することで(「構造化シンチレータ」化することで)、感度を犠牲にすることなく、空間分解能を向上させることができる。特に、研究分担者である吉川彰教授(東北大学金属材料研究所)が最近開発した、高感度、高速応答シンチレータであるGAGGの微細加工による構造化を目指してきた。平成30年度までに、構造化シンチレータを実現するための三つの方法、すなわち1アルゴンミリングによるミリングを行う方法、2結晶方位によるエッチングレートの違いを利用した異方性エッチング法、3鋳型を作製して融解したGAGGを流し込むキャスティング法について、実現可能性を検証するための基礎実験を行った。平成29年度に、フォトレジストをマスクとする1の方法を試みたが、GAGGのエッチングレートが遅く、かなり長時間のミリングが必要であることが明らかになった。平成30年度は、2、3のための基礎実験を続けた。2については、ワゴンホイール型のマスクパターンを表面に作製し、様々な溶液でエッチングレートの異方性を調べたが、異方性エッチングを実現するための有力な溶液をみつけることができなかった。3については、SiC鋳型の高アスペクト比化を進めた。さらに平成30年度は、構造化シンチレータにおいて必要な、可視光を導波するための反射層(銀薄膜)の形成や、構造をわずかに変えることにより様々な波長の可視光を生じるペロブスカイト量子ドットシンチレータとの組み合わせによる多色シンチレータ、さらにGAGGを粉砕して、遠心分離機で鋳型の溝を充填する方法などについて、上記の基礎実験と並行して実現可能性を検証し、将来性について見極めた。GAGGに対する微細加工は、先行研究がないため、様々な可能性から将来性の見極めを行っている。当初予定していた三つのストーリーでは必ずしも活路が見い出せておらず、さらに別の着想の実現可能性などを並行して行っていることで、予想よりもやや時間がかかっている。しかしながら、本研究においては、失敗そのものが研究の前進と考えており、悲観的な状況にはないと考えている。平成30年度は、平成29年度に試した三つの方法について、原理検証のための基礎実験を続け、最も最適な方法を用いて、10μm程度の構造サイズの一次元構造化シンチレータの作製を目指す。さらに、作製したシンチレータを用いて高空間分解能X線イメージング(超解像イメージング)が実現可能であるか、検証する。1アルゴンミリングによる方法、2異方性ウェットエッチングによる方法においては、多重露光など、これまでなかった新規微細加工プロセスの条件出しを行い、高アスペクト比化の実現を目指す。また、発生した可視光を導波するための反射層の形成方法についても検討する。3のキャスティングによる方法については、高融点鋳型表面をイリジウムなどのGAGGと反応性の低い材料でコーティングする方法について試みる。平成31年度(令和元年度)は、本研究の当初の三つの方法に加えて、平成30年度に試みたいくつかの方法を組み合わせて、高エネルギーX線用の高感度・高空間分解能構造化シンチレータの実現を目指す。
シスプラチン耐性細胞に対するタキソールの有効性と作用機序に関する分子生物学的検討

本研究はシスプラチン耐性となった卵巣癌細胞に対するタキソールの有効性、さらに耐性細胞に対するタキソールの作用機序を分子生物学的に解析し、シスプラチン、タキソール等の抗癌剤の使い分けが可能かどうかを検討することを目的とした。卵巣癌細胞株TYK,Nakajima,HRAの3株およびそのシスプラチン耐性株TYK-R,Nakajima-R,HRA-Rを使用し、MTTassayによりシスプラチン、タキソールのIC50を測定した。3種のシスプラチン耐性株中、2種においてはタキソールに対して感受性を示し、HRAにおいてはシスプラチンとの交差耐性を認めた。シスプラチンおよびタキソールの添加時に、DNA fragmentationを観察し、アポートシスの関与が示唆された。Bcl-2,p53の発現をRNAレベル(RT-PCR法)、タンパク質レベル(Western blotting)で解析し、使用した3細胞株すべてにおいてシスプラチン耐性株において、RNA,タンパク質レベルともにbcl-2の発現増強、p53の発現低下が観察された。シスプラチン投与時にはBcl-2のリン酸化は不明であったが、タキソール投与時にはBcl-2のリン酸化が全例において認められた。また、シスプラチン耐性株においては、タキソール感受性を示したTYK-RとNakajima-Rにおいてはbcl-2のリン酸化を認めたが、タキソール抵抗性のHRA-Rにおいてはbcl-2の発現は親株に比して増強しているものの、bcl-2のリン酸化は10μMタキソールの投与によっても認められなかった。シスプラチン耐性株において、タキソール感受性を示す細胞株ではタキソール添加時にbcl-2のリン酸化が起きさらにアポートシスを誘導していると考えられた。これがタキソールの作用機序において重要な働きをしている可能性が示された。1,シスプラチン耐性細胞株に対するタキソールの有効性の検討:卵巣癌細胞株TYK,Nakajima,HRAの3株およびそのシスプラチン耐性株TYK-R,Nakajima-R,HRA-Rを使用した。MTT assayにより親株および耐性株のシスプラチンに対するIC50を再評価した。今後タキソール、エトポシド、CPT-11に対するIC50を測定する。これによりどの抗癌剤が耐性株に有効なのか、タキソールはシスプラチン耐性細胞においても有効性を発揮すのかを評価する。2,抗癌剤投与によるアポトーシスの関与に関する検討:各種抗癌剤添加時に、各細胞株からDNAを抽出し、アーガロースゲル電気泳動によりDNA fragmentationが観察された。今後TUNNEL法によっても確認する。3,アポトーシス関連分子のRNAタンパク質解析:各細胞株からRNA、Total cell lysateを抽出し、bcl-2,p53,p21,bax,Fas,の発現をRNAレベル、タンパク質レベルで解析し、親株と耐性株での差異を検討した。シスプラチンに対する耐性獲得過程において、bcl-2の発現増強、p53の発現低下が観察された。さらに各種抗癌剤投与時にこれら分子にどのような変化が起こるのかを検討する。4, Bcl-2タンパクのリン酸化に関する検討:今後Bcl-2タンパクに関して、各種抗癌剤添加時にリン酸化が起こっているのかをウェスタン解析により検討し、Bcl-2のリン酸化と抗癌剤の有効性との関係を解析する。卵巣癌細胞株TYK,Nakajima,HRAの3株およびそのシスプラスチン耐性株TYK-R,Nakajima-R,HRA-Rを使用し、MTTassayによりシスプラチン、タキソールのIC50を測定した。