hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地球環境評価のための遠隔計測多次元画像の階層処理ソフトウエアの開発研究

前処理として重要な画像間のレジストレーション法,高次元データからの目的指向型特徴抽出法,さらに,空間情報の階層性に着目したクラスタリングアルゴリズム(CLUST),時間情報の階層性に着目した分類アルゴリズム(CDMR,PACE),分光情報の階層性に着目した分類アルゴリズム(BDT)などを選定した.これらの処理を実現している既存のプログラムについて,その構造および入出力仕様を検討し,本研究で開発するパッケージのシステム構成,システム内部の画像フォーマット,プログラム間のインタフェース仕様,ユーザインタフェース仕様などを具体的に検討した.続いて,まず,多重分光画像の階層的クラスタリング処理をテスト対象として,処理システムのプロトタイプを構築してきた.ユーザインタフェースとしては,Javaを利用する方法を検討中であり,すでに開発したポリゴン面積調整システムなどの経験をふまえて,ユーザインターフェースのテストプログラムを作成して,検討を進めている.今後は,各アルゴリズムを統合した利用しやすいシステムを開発する予定である.これまでの検討を基に,全システムにおける個々のアルゴリズムの位置づけを明確にした上,階層化処理の全システムの構成と使用手順を確定した.また,基本的画像操作システムをこの手順に対応して作成した.処理結果の出力をカラー画像の形で出力できるようにした.価値基準の導入とデータのもつ構造との相互関係に着目して,シミュレーション画像と実画像を用いた各システムの動作確認と評価を実行し,高能率・高精度を同時に実現するシステムの最終的な確立を図った.ただし,価値基準の導入は一般的な形でパッケージに組み込むことが困難であるため,今回のものには含めないこととした.ソフトウエアパッケージに含まれるアルゴリズムに関する記述と,簡単なシステムの説明,操作説明を含めた報告書を作成した.ソフトウエアはCD-ROMの形で報告書に含め,研究関係者に配布することとした.
ヒト遺伝病のATを用いた放射線損傷に関係するDNA修復遺伝子の単離と解析

放射線高感受性を特徴とするヒト遺伝病のAT(アタキシア・テランジェクタシア)を用いて放射線損傷に関係するDNA修復遺伝子を単離することを目的として研究をおこない以下の成果を得た。1.ATの原因遺伝子はヒト染色体11q23領域に座位する。ここに切断面ともつX/11転座染色体を放射線で断片化して11q23領域の微小ヒト断片をもつ放射線ハイブリドを作成した。AT細胞の放射線高感受性を相補する1クローンRH12/1と、相補しない2クローン(MH12/1,MH12/3)が得られたので、両者の差異領域にAT遺伝子が存在するという仮説を設定して以後の解析をすすめた。2.11q23領域の11個のDNAマーカーの存否を調べた。3クローンともD11S144とD11S351の2マーカーのみを保持して他のマーカーを欠失し、RH12/1に固有の既知のマーカーはなかった。リンケージ解析からAT遺伝子にもっとも近接するとされるD11S384をも欠いていることが注目され、遺伝子がD11S384よりテロメア側DRD2D11S351領域内にあるという新しい可能性を示唆する。3.sCoS1をベクターに用いてRH12/1からコスミドライブラリーを作成した。50万個のクローンから256個のヒト由来のクローンを分離し、21個の11番染色体由来クローンを同定したが、この中にはAT遺伝子を含むものはなかった。一方IRS-PCR法でRH12/1からヒトDNAを特異的に増幅し、このなかから産物のなかから単離したプラスミドpBM8.9は11番染色体上のRH12/1に固有の領域内にあることがわかり、AT遺伝子にきわめて近接する可能性が高い。このマーカーをもとにコスミドを単離し、ATの放射線感受性を正常化する遺伝子を探索してゆきたい。
急速減量法によるインスリン抵抗性および糖尿病予防効果の検証

近年、糖尿病の原因となる内臓脂肪を簡便かつ効果的に減少させる方法として、短期間の絶食による急速な減量が注目を集めている。しかしながら、この減量法が、内臓脂肪量および全身の糖代謝機能に及ぼす影響については必ずしも明らかではない。昨年度の研究において、連続した3日間の絶食による急速な減量を行った場合には、内臓脂肪量を大きく減少させるものの、インスリン分泌機機能を低下させることで、全身の糖代謝機能を悪化させることが明らとなった。その一方で、3日間の連続した絶食は、生体にかかる負担が大きいため、糖代謝機能を悪化させたという可能性が考えられる。そこで本年度の研究では、3日間の連続した絶食日を3回に分散し、1回の絶食に伴う負担を軽減することで、糖代謝機能に対する悪影響をなくすことができるか検討することを目的とした。本研究の結果、高脂肪食を摂取したラットに対して、絶食を週1日、合計3回に分散して行わせた場合でも、絶食を行う度に体重が減少し、高脂肪食を自由摂取した場合と比較して、飼育終了時の体重および腹腔内脂肪量が低値を示した。一方、経口糖負荷試験の結果、絶食を分散した群では、絶食を3日間連続して行った群と同様に、血漿グルコースが高脂肪食を自由摂取した群と比較して高い値を維持、すなわち耐糖能の悪化が認められ、さらに血漿インスリンが低値を示した。以上の結果から、連続した絶食日を数回に分散し、1回の絶食に伴う負担を軽減させたとしても、数日間連続して絶食した場合と同様にインスリンの分泌機能が低下し、全身の糖代謝機能が悪化する可能性が示唆された。29年度が最終年度であるため、記入しない。内臓脂肪の過剰蓄積は、生体内で最大の血糖処理器官である骨格筋の糖取り込み能力を低下させる。したがって、糖尿病を予防・改善させるためには、内臓脂肪量を減少させることが重要である。先行研究により、毎日のエネルギー摂取量を2030%程度減らすことで、内臓脂肪量が徐々に減少し、骨格筋さらには全身の糖代謝能が改善することが報告されている。しかしながら、毎日継続してエネルギー摂取量を制限することは、満足感・満腹感が得にくく、ドロップアウトしてしまう人も多い。そこで、週末などに数日間だけ絶食することで大きな減量効果を得ようとする減量法が近年注目されている。しかしながら、この減量法が長期間のエネルギー摂取制限と同様に糖尿病の予防・治療に効果的であるのかは必ずしも明らかとなっていない。そこで、28年度の研究では、短期間の絶食による減量が骨格筋および全身の糖代謝能に及ぼす影響を、エネルギー摂取制限による効果と比較検討し、糖尿病の予防および治療に有効であるのか実験動物を用いて検証することを目的とした。本研究の結果、高脂肪食を摂取したラットに対して、3日間の絶食を行うことでも、体重および腹腔内脂肪量を2週間のエネルギー摂取制限(自由摂取の30%制限)を行った場合と同程度に減少させることが明らかとなった。さらに、最大インスリン刺激による骨格筋の糖取り込み速度は、3日間絶食した群で高脂肪食を自由摂取した群およびエネルギー制限群と比較して有意に高い値を示した。一方、経口糖負荷試験の結果、3日間絶食した群では糖負荷試験時の血漿グルコースが高い値を維持、すなわち耐糖能の悪化が認められ、さらに血漿インスリンが低値を示した。以上の結果から、短期間の絶食による減量は、内臓脂肪量を大きく減少させ、骨格筋の糖取り込み能力を高める一方で、インスリンの分泌機能を低下させることで全身の耐糖能を悪化させる可能性が示唆された。本年度は急速減量が骨格筋および全身の糖代謝機能に及ぼす影響を解明することができた。研究は当初の計画通り順調に進んでいると思われる。

実際にヒトへの応用を考慮した際、このような短期間の絶食による減量は、1回だけでなく複数回行われると考えられる。そこで、次年度は、短期間の絶食を繰り返し行った場合に糖代謝機能がどのような影響を受けるのかについて検討を行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。
Jab1によるCDKインヒビターp27の分解制御

Jab1は、Cdk inhibitor p27、がん抑制タンパクp53、転写因子c-Junなど、細胞内の増殖シグナル経路にかかわる因子と結合しその安定性を調節する。Jab1は各種のがん細胞組織で発現が高く、がん悪性化やp27の低発現との相関が認められることから、発がん機構への関与が考えられる。実際、RNA干渉法によりがん細胞でJab1の発現を低下させると、増殖阻害とアポトーシスの促進が認められ、Jab1の高発現はがん悪性化のマーカーだけでなく、がん細胞の増殖促進、生存の維持に重要であると判明した。Jab1の生理学的機能を解析するために、Jab1遺伝子座を破壊したマウスを作製し解析した。Jab1ヌルマウスは胎生致死で、その細胞では、CSNの消失、p27/p53/cyclin Eの高発現、細胞増殖の阻害、細胞死の促進が観察された。また、マウス線維芽細胞(MEF)を用いた解析では、Jab1+/-MEFは増殖が遅く、特に、G1期の進行が遅延した。この際、CSN/p53/cyclin Eの発現に変化はなかったが、G1期のp27発現抑制に異常が認められた。以上のことから、Jab1高発現は、複数のシグナル経路を介して細胞周期制御の異常を導き、細胞をがん化させることが示唆された。CDKインヒビターp27は、in vitroあるいはin vivoにおいて細胞増殖の抑制に中心的役割を果たし、正常発生における器官形成やがんの抑制にも重要な働きをする。p27は多彩な制御を受けるが、細胞周期依存的・基質特異的蛋白質分解機構による制御が注目を集めている。申請者は、Jab1がp27に特異的に結合し、p27の発現レべルを負に調節することを見いだした。p27の分解誘導におけるJab1の生理学的かつ生化学的な機能を研究し、以下の結論を得た。(1)Jab1の233-242番目のアミノ酸配列の部位に核外輸送シグナル(NES)が存在し、これを介してNESレセプターであるCRM1と結合する。NESに変異を導入したJab1はp27の分解誘導活性が著しく低下していた。(2)p27にランダム変異を加え、Jab1と結合できないp27変異体を単離した。これらの変異体の配列を調べたところJab1との結合に必須のいくつかのアミノ酸が同定できた。Jab1と結合できないp27はJab1による分解誘導に耐性を示した。(3)内在性Jab1の大部分は核内に存在し、450-550kDaの巨大なタンパク質複合体を形成している。このタンパク質複合体はCOP9シグナロソームと同一のものである。また、p27の分解制御におけるCOP9シグナロソームの役割について解析を行うために、PCR法にて単離した哺乳類COP9シグナロソームの8個のサブユニットのcDNAを大腸菌にて発現させ、これらの組み換え蛋白質をウサギに免疫し、それぞれのサブユニットに特異的な抗体を作製した。CDKインヒビターp27は、in vitroあるいはin vivoにおいて細胞増殖の抑制に中心的役割を果たし,正常発生における器官形成やがんの抑制にも重要な働きをする。p27は多彩な制御を受けるが、細胞周期依存的・基質特異的タンパク質分解機構による制御が注目を集めている。本研究では、Jab1によるp27分解制御機構に関する研究を行った。その結果、以下の結果を得た。(1)ドミナントネガティブJab1を増殖中のマウス繊維芽細胞株に導入すると、内在性p27の発現量が上昇し細胞周期の進行がG1期にて停止することを明らかにした。この際、DN-Jab1はc-Junと相互作用することはなく内在性p27と複合体を形成していた。また、DN-Jab1の発現は内在性COP9シグナロソーム複合体の存在量および形態に影響を与えることはなかった。(2)Jab1を構成的に発現する細胞株が得られなかったため、Jab1の強制発現は細胞の増殖停止かあるいはアポトーシスを誘導すると考え、発現誘導可能な系の導入を試みた。

メタロチオネインプロモーターの利用によっても発現誘導は達成できなかったため、より厳密に制御できるテトラサイクリンによる発現誘導系の導入を行っている。GFPをレポーターとした予備実験の結果、マウスの線維芽細胞で良好な結果を得たので、現在、Jab1に適応している。(3)Jab1のゲノム構造を明らかにしターゲティングベクターを構築した。これを用いて、ES細胞の片方の遺伝子座の破壊に成功した。1)Jab1ノックアウトマウスを用いた解析:Jab1およびCOP9シグナロソームの生理学的機能を解析するために、定法に従いJab1のノックアウトマウスを作製し解析した。その結果、以下のことを明らかにした。Jab1ヘテロマウスは正常に生まれてくるが、Jab1ヌルマウスは全く生まれてこなかった。胎児を解析したところ、Jab1ヌルマウスは胎生7.5日目で明らかな形態異常を起こしていた。6週齢のマウスの体重を測定したところJab1ヘテロマウスは野生型のマウスに比べて平均で1割強、最大で50%もの体重の減少が見られた。p27ヌルマウスは野生型マウスに比べ巨大化することから、Jab1ヘテロマウスではp27の分解機構が破綻し個体の小型化がおこっていると推測した。2)Jab1と細胞ガン化との関係解析:様々なガン由来の細胞株を用いてp27やJab1などの分子の遺伝的変異、発現量等を解析した。その結果、慢性骨髄性白血病(Chronic Myelogenous Leukemia : CML)由来の細胞においてJab1を含む複合体の存在形式が他の造血系細胞と異なることが分かった。この変化はCMLの原因遺伝子Bcr-Ab1に起因しており、CML細胞内ではBcr-Ab1によって活性化されるPI3KおよびMAPK経路によりJab1を含む複合体が変化し、p27の発現量が低下していた。以上よりJab1によるp27分解制御は個体形成や細胞癌化の過程で重要な経路であると考える。Jab1遺伝子座に変異を導入したES細胞をマウス受精卵に導入し、遺伝子改変マウスを作製し解析を行った。Jab1ノックアウトマウスは胎生致死で原腸形成期以前に死亡した。Jab1ノックアウトの胎生細胞は、CSNサブユニットの発現を欠き、標的候補因子であるcyclin E, tumor suppressor p53,Cdk inhibitor p27の発現が向上し、細胞増殖が抑えられ、アポトーシスが亢進していた。また、Jab1+/-マウスは外見上健康で繁殖可能であったが、体が小型化した。Jab1+/-細胞は、増殖が遅くなっており、G1期におけるp27の分解誘導に支障をきたし、G0からS期への進行が約3時間遅れた。Jab1+/-細胞では、p27の発現低下は認められるものの、cyclin E、p53の発現に変化はなく、CSN複合体は発現していたが、Jab1小複合体の発現が著しく低下していた。以上のことから、Jab1は、p27のみならず複数の細胞周期制御因子を介して細胞の増殖を制御することがマウス個体で確かめられた。
演奏者の音楽性を捉える統計的音楽モデルと演奏・伴奏の自動化

多様なスキルレベルや演奏表現を含む演奏者の音楽性を捉える統計モデルに基づく演奏モデルを構成し、情報処理技術への応用を研究した。テンポ変動・発音時刻のゆらぎ・消音時刻のゆらぎ・演奏誤りなどを含む詳細な演奏モデルを構築し、自動伴奏・楽譜と演奏のアラインメント・自動採譜をはじめとする複数の応用へとつなげることに成功した。また演奏表情付け・自動採譜・音楽アラインメントなどの研究に必要な、楽譜情報とマッチングがとれた演奏データを収集整備し、今後の研究での利用を可能にした。ジャーナル論文4件、査読有り国際会議論文15件、その他の学会発表38件など多くの成果が得られた。本研究は、コンピュータが音楽的に自動演奏したり、人間と一緒に合奏する技術などを目指して、統計的音楽モデルに基づく手法の開発を行うことを目的としている。特に、特定の楽曲や特定の演奏者の様式に合わせたモデル化により、演奏者の音楽性を捉えた自動採譜・自動演奏・自動合奏などの技術の開発に取り組んでいる。平成27年度は、主に本研究の基盤となる音楽性を捉える統計モデルの構築を行った。まず、演奏誤りや弾き直し、装飾音を含む演奏の生成を記述するモデルを構成した。従来の隠れマルコフモデルに基づくモデル化では、トリルの音符数や音長の記述が荒い問題があった。この問題を解決するために、自己回帰隠れセミマルコフモデルを用いたモデル化を行い、演奏と楽譜のアラインメントの精度が向上することを確認した。この成果は国際会議及び国内研究会で発表した。また、異なる音楽様式を捉えるための統計モデルの構築も行った。一つは、多声音楽の音符列から得られる音程のマルコフモデルにより音楽様式の分類を行うもので、音楽理論から予想される特徴量とモデルパラメータの関係性を明らかにし、また高い精度で異なる時代の作曲家の分類ができることを確認した(国際会議で発表済)。もう一つの方向性として、音楽で用いられる音符列のパターンは、楽曲により大きく異なる点に着目して、ベイジアン半教師あり学習の枠組みを用いることで、各楽曲に適した音楽言語モデルを自動習得できるモデルの構成を行った。これにより自動採譜の精度が向上することも確認した。この他にも、音響信号に対する自動伴奏のためのモデル化やピアノ運指モデルに基づく自動編曲手法などに関する研究成果を発表している。以上に合わせて、平成28年度に行う予定の自動演奏・自動合奏システムの構築に必要となる演奏データの収集及びデータ整備に必要となる楽譜と演奏のアラインメントツールの開発を行った。特に演奏認識を前提として詳細な演奏モデルの構成と音楽様式を捉えた音楽言語モデルの構成において計画以上の進展があった。この結果、当初目標としていた3件よりも多い4件の国際会議発表を行うことができた。また演奏データベースの整備に向けた準備も予定通り進んでいる。一方で、演奏表情のモデル化に関しては少し遅れているが、現在取り組んでいる。新たな研究協力者の追加もあり、今後の進展が期待できる。全体としては、概ね予定通りであり、引き続き研究期間全体として予定通りの成果が出せるように努めていきたい。平成28年度は、演奏モデルと音楽言語モデルの統合による自動採譜手法への応用に関して大きな進捗があった。一つはポリリズムといった多声音楽での楽譜および演奏の特徴を記述するために有効な出力合流隠れマルコフモデルを用いるもので、多声部構造を持った楽譜の生成モデルおよび声部間で緩い同期を持った演奏の生成モデルを構築して、MIDI演奏から楽譜に変換するリズム採譜の問題へ応用した。この結果、採譜精度において従来法を大きく上回ることが示され、今後は音響信号からの自動採譜への応用も考えられる。また、音楽の反復構造を記述するため、音形の反復と変形をベイズ階層隠れマルコフモデルで記述する定式化を行った。これにより楽譜や演奏に含まれる典型的な音符パターンとその変形を教師なし学習の枠組みで捉える手法の開発を行った。単旋律メロディーに対するリズム採譜問題で採譜精度の向上に有効なことが示された。今後は多声部音楽モデルとの統合が課題である。この他、従来の演奏誤りモデルを拡張し、MIDI演奏データと楽譜から演奏誤りを自動検出できる手法を開発した。これを自動伴奏技術と組み合わせて、ピアノ曲で演奏が困難な箇所をより容易に、しかし再現される音楽は同じになるようにする、演奏支援技術への応用を行った。また、ポピュラー音楽などの音響信号から伴奏音とソロ歌唱音を分離して、ユーザーの歌唱音とのマッチングを行い、リアルタイムでテンポを変化させてユーザーの歌に伴奏を同期させる技術の開発も行った。歌声に対する自動採譜技術や音楽文法モデルの開発などの成果もあった。研究目標としていた演奏データの構築に関しては、60楽曲(フレーズ)×3演奏者以上のデータ収集・整備を達成した。また、上記研究結果に基づき、効率的に演奏データ整備が可能な演奏アラインメントツールの開発を行い、近々公開予定である。

平成28年度は、多様な演奏様式に適応できる自動演奏・合奏・採譜技術の開発を主に行う。まず特定奏者の演奏データから奏者に適応したモデルを効率的に得るための、コンテキスト依存モデルの演奏者への適応手法を開発する。またこの適応アルゴリズムの実時間化に取り組む。これらを基に、自動演奏・合奏システムを構築する。以上の研究成果の発表を行うとともに、システムや技術紹介のWeb発信に向けた準備も行う。音楽情報学
電気・電子工学系研究室における会話の英語教材化に関する研究

電気・電子および情報工学分野を中心に会話例(日英対訳)を作成し、会話例の英訳に対して語法・文法・構文上の解説を付け、会話例を素材として英語演習問題を作成し、それらをデータベース化した。また、WEBサーバーを構築し、WEBから利用できるeラーニング教材を作成した。岐阜工業高等専門学校および湘南工科大学の専門学科研究室・実験室およびその他の研究関連施設、さらに11月に訪問したオーストラリアのグリフィス大学ゴールドコースト校工学部のロボット工学・コンピュータゲーム開発の研究室で会話例の収集を行った。これらの場で、指導教員と研究室所属学生、指導教員・学生と訪問者、あるいは学生同士の研究に関わる会話を録音し、テキストデータに編集した。収集された会話例は専門分野・シチュエーション別に分類・英訳し、研究室における英会話例を作成した。さらに、英会話例を素材として4種類の演習問題、すなわち空所補充問題(英単語選択)、空所補充問題(句・節・文の選択)、整序問題(英単語)、整序問題(文)のサンプルを作成した。各演習問題は解答後に画面上で「答え合せ」をクリックすると、学習者の解答、正答および全訳が表示される構成とした。今回使用するLMS(Learning Management System)としてオープンソースソフトウェアであるMoodleを選定し、LMSサーバを構築した。Moodleの操作性を調査するため、Moodle上に工学系科目のeラーニング教材を作成し、電気情報工学科第4学年約20名に使用させた。その結果、電気情報工学科の学生にとってMoodleの操作が学習の障害とならないことが確認できた。さらに、Moodleの小テスト作成ツールと、問題作成ツールHot Potatoesの二つのツールを用いて、eラーニング用英語演習問題を試作し、Moodle上で動作を確認した。オープンソースLMS(Learning Management System)であるMoodle上に、Moodleの小テスト作成ツールと、問題作成ツールHot Potatoesの二つのツールを用いて、eラーニング用英語演習問題を試作した。演習問題の題材は、研究室におけるミーティングや実験の時の会話である。演習問題の形式は、単語または句・節・文の選択式空所補充問題と、単語または文の整序問題である。学生が演習問題を解くと、LMSで自動採点して学生に正答と採点結果を提示するとともに、日本語訳を表示する。空所補充問題の場合は、日本語訳の空所部分を色付けし強調表示する。さらに、作成した演習問題のユーザインタフェースについて検討した。Moodleの小テスト作成ツールやHot Potatoesを用いて選択式空所補充問題を作成した場合、選択肢は空欄ごとにポップアップメニューとして表示され、学生はポップアップメニューを開いて、選択肢の中から解答を選択する。このユーザインタフェースの問題点として、(1)ポップアップメニューを開かないと選択肢がわからないこと、(2)メニューから選択肢を選ぶ操作が直感的でなく使いづらいことが挙げられる。本研究では、問題文の下に選択肢を列挙して視認性を向上させるとともに、選択肢をドラッグして空所に移動させることにより解答できる、Moodle用ユーザインタフェースを開発した。小テスト作成モジュールで作成した空所補充問題のユーザインタフェースと、開発したユーザインタフェースとのユーザビリティ比較実験の結果、操作性についてよい評価が得られた。電気・電子および情報工学分野を中心に会話例の収集を継続し、専門分野・シチュエーション別の分類・英訳を行い、語法・文法・構文上の解説を付けた。また、それらを素材として4種類の演習問題、すなわち空所補充問題(英単語選択)、空所補充問題(句・節・文の選択)、整序問題(英単語)、整序問題(文)を作成した。さらに、英文法の指導に活用できるよう、各英会話例に対して、使用されている主な文法事項(たとえば、「不定詞」、「動名詞」、「受動態」、「関係代名詞」等)を明示した。昨年度開発した英語演習問題用ユーザインタフェースを改良した。昨年度開発したユーザインタフェースは、選択式空所補充問題において問題の空欄部分に解答をドラッグアンドドロップして解答する。しかし、すでに解答が空欄部分にあるときに、別の解答を空欄部分にドロップすると、解答同士が重なって表示され、操作しづらかった。そこで、すでに空欄に解答があるとき、別の解答を空欄にドロップすると、もう一方の解答はもとの位置に戻るように変更した。これにより操作性が向上し、従来のMoodleの演習問題ユーザインタフェースとのユーザビリティ比較実験においても、よい評価が得られた。
乳癌バイオマーカーの蛍光ナノ同時多重染色と高感度定量化による遅発性再発予測

我々は蛍光特性に優れた新規蛍光ナノ粒子を用いて蛍光免疫染色を行い、蛍光画像自動解析ソフトにてバイオマーカー蛋白を高感度定量化するNano-IHC法を開発し報告している(Scientific Reports 2017)。乳癌術前化学療法後に腫瘍が遺残した症例に対してNano-IHCを用いた薬剤耐性に関与するバイオマーカー蛋白の高感度定量化を行い、予後との検討を行い、細胞内からの薬物輸送に関与し、アンスラサイクリン系等の薬物耐性及び癌幹細胞性との関与が報告されているATP結合カセット(ABC)スーパーファミリーの一つであるBCRP (Breast cancer resistance protein /ABC G2)に着目し、2004ー2010年に当院でアンスラサイクリン系薬剤を含む術前化学療法を施行し、浸潤癌の遺残が認められた37症例の手術検体のパラフィン包埋切片に対してNano-IHC法でBCRPの定量化を行い、カプランマイヤー法を用いて比較しLog-rank検定で予後解析を行った結果、観察期間中央値は95ヶ月で再発症例が19例(51%)、死亡症例が10例(27%)であった。各症例のNano-IHCによるBCRP蛋白スコアの分布は5.4-36.4であり、ROC曲線を用いてカットオフ値を17と設定した結果、BCRP高値群(スコア17以上)は低値群(スコア17未満)と比較し有意に生存期間が短かった(5年生存率50.0% vs 96.0%, p<0.05)。以上を2018年4月6日に開催された日本外科学会定期学術集会で報告、プレナリーセッションに選出された。さらに、遅発性再発が多いエストロゲン受容体陽性乳癌に着目し、核外エストロゲン受容体が遅発性再発に関与することを明らかにし論文報告した(Cancers 2019, 11(4), 526; https://doi.org/10.3390/cancers11040526)現在、遅発性再発に関わるバイオマーカー蛋白の追加免疫染色中であり検討中の他、BCRPに関して、対象症例のその後の薬剤の使用状況や観察期間を延長した予後の解析を行い、論文執筆中である。2018年4月6日に開催された日本外科学会定期学術集会で報告、プレナリーセッションに選出され、さらに本研究のサブ解析である核外エストロゲン受容体に関する論文がアクセプトされ(Cancers 2019, 11(4), 526; https://doi.org/10.3390/cancers11040526)、さらに研究本体のBCRPに関する論文も今年度前半には投稿する予定であり、順調に進展していると言える。更にバイオマーカー染色を追加し、解析を進めたいと考えている。当科の乳癌症例データベースが完成し、追跡データについてはほぼ収集済みである。現在までの薬剤使用状況及び予後追跡を行い、データ解析を早急に行い、早期の2本目の論文アクセプトを目指す。蛍光特性に優れた新規蛍光ナノ粒子を用いて蛍光免疫染色を行い、蛍光画像自動解析ソフトにてバイオマーカー蛋白を高感度定量化するNano-IHC法について、先行研究の論文報告を行った(Scientific Reports 2017)。今年度は乳癌症例のデータベースを作成、Nano-IHCを用いた薬剤耐性に関与するバイオマーカー蛋白の高感度定量化を行い、予後との検討を行った。遅発性再発に関与するABCスーパーファミリーの一つであるBCRP (Breast cancer resistance protein /ABC G2)での検討をまず行った。2004-2010年に当院でアンスラサイクリン系薬剤を含む術前化学療法を施行し、浸潤癌の遺残が認められた37症例の手術検体のパラフィン包埋切片に対してNano-IHC法でBCRPの定量化を行い、カプランマイヤー法を用いて比較しLog-rank検定で予後解析を行った。[結果]観察期間中央値は95ヶ月で再発症例が19例(51%)、死亡症例が10例(27%)であった。各症例のNano-IHCによるBCRP蛋白スコアの分布は5.4-36.4であり、ROC曲線を用いてカットオフ値を17と設定した結果、BCRP高値群(スコア17以上)は低値群(スコア17未満)と比較し有意に生存期間が短かった(5年生存率50.0% vs 96.0%, p<0.05)(第118回日本外科学会総会で発表)。また、ERについての検討を行い、in vitroでERの染色性、定量性を確認、2001-2003年までのER陽性乳癌の再発例、無再発例37例について検討し、ERの発現及び核外ERの発現が予後と相関することを明らかにした。本症例データセット及び、さらに症例を追加して、三〇年度は多重染色への検討を行う予定である。乳癌再発症例のデータセットの作成、及び遅発性再発の予備検討での予後の相関の確認が終了した。また多重染色に関しても、プロトコールが固まりつつ有り、三〇年度に実験開始可能な状況となっている。そのため、計画通りに進展していると考える。乳癌術前

化学療法後に腫瘍が遺残した症例に対してNano-IHCを用いた薬剤耐性に関与するバイオマーカー蛋白の高感度定量化を行い、予後との検討を行い、細胞内からの薬物輸送に関与し、アンスラサイクリン系等の薬物耐性及び癌幹細胞性との関与が報告されているATP結合カセット(ABC)スーパーファミリーの一つであるBCRP (Breast cancer resistance protein /ABC G2)に着目し、2004ー2010年に当院でアンスラサイクリン系薬剤を含む術前化学療法を施行し、浸潤癌の遺残が認められた37症例の手術検体のパラフィン包埋切片に対してNano-IHC法でBCRPの定量化を行い、カプランマイヤー法を用いて比較しLog-rank検定で予後解析を行った結果、観察期間中央値は95ヶ月で再発症例が19例(51%)、死亡症例が10例(27%)であった。各症例のNano-IHCによるBCRP蛋白スコアの分布は5.4-36.4であり、ROC曲線を用いてカットオフ値を17と設定した結果、BCRP高値群(スコア17以上)は低値群(スコア17未満)と比較し有意に生存期間が短かった(5年生存率50.0% vs 96.0%, p<0.05)。以上を2018年4月6日に開催された日本外科学会定期学術集会で報告、プレナリーセッションに選出された。さらに、遅発性再発が多いエストロゲン受容体陽性乳癌に着目し、核外エストロゲン受容体が遅発性再発に関与することを明らかにし論文報告した(Cancers 2019, 11(4), 526; https://doi.org/10.3390/cancers11040526)現在、遅発性再発に関わるバイオマーカー蛋白の追加免疫染色中であり検討中の他、BCRPに関して、対象症例のその後の薬剤の使用状況や観察期間を延長した予後の解析を行い、論文執筆中である。2018年4月6日に開催された日本外科学会定期学術集会で報告、プレナリーセッションに選出され、さらに本研究のサブ解析である核外エストロゲン受容体に関する論文がアクセプトされ(Cancers 2019, 11(4), 526; https://doi.org/10.3390/cancers11040526)、さらに研究本体のBCRPに関する論文も今年度前半には投稿する予定であり、順調に進展していると言える。更にバイオマーカー染色を追加し、解析を進めたいと考えている。各バイオマーカーについての染色条件がほぼ決定し、蛍光多重染色(二重、三重)のプロトコールについても条件がほぼ決定したため、乳癌症例データセットの組織標本に対する蛍光多重免疫染色実験を開始する。本年度中に可能な限りの染色を行い、予後との相関を検討、アルゴリズムの作成を行う予定である。当科の乳癌症例データベースが完成し、追跡データについてはほぼ収集済みである。現在までの薬剤使用状況及び予後追跡を行い、データ解析を早急に行い、早期の2本目の論文アクセプトを目指す。今年度は試薬及び消耗品の使用が当初の想定よりも少なかったため、次年度の多重染色実験の際に使用するための試薬購入等に繰り越した。昨年度は免疫染色が順調に進み、試薬等への予算が抑えられたため。今年度は遅発性再発に関わるバイオマーカーの追加免疫染色と論文作成費及び学会報告のための旅費に充当する。
高圧下のイオン液体から生まれる反応基礎とグリーン物性

我々は、溶媒としてのイオン液体が反応に及ぼす溶媒効果に興味を持った。溶液反応は基質の構造変化と同時に溶媒再配列がおこるため、溶媒再配列は溶媒効果を考える上で極めて重要である。しかし、通常の溶媒における溶媒再配列は、基質の構造変化に比べて圧倒的に速く、溶媒再配列は反応速度に影響されない。しかし、意図的に加圧する事により溶媒の高粘性状態を作り出し、溶媒再配列を律速過程とする手法を用いれば、媒体再配列の観察が可能である。粘性が高くなりやすいイオン液体中における媒体再配列(動的溶媒効果)は、世界で観察されていない。本研究では、イオン液体の溶媒再配列を観察する事を主目的とした。開環と閉環を可逆的に行うクロメンの熱閉環反応速度をプローブとして利用して、媒体としてのイオン液体構造が速度に与える高圧効果を評価した。カンファースルホン酸をアニオンとしてもつbmimイミダゾリウム塩のイオン液体は、顕著な動的溶媒効果を示すことを繰り返し確認した。低粘性の臭素イオンやTFSIなどの良く使用されるイオン液体は、カンファー型のような高圧下で、溶媒再配列が律速過程となった現象は認められなかった。二種類の環状スルホンアミド型アニオン塩でも、カンファー型と同様な動的溶媒効果を認めた。そこで、平成19年度は、イオン液体の溶媒再配列を観察する事を主目的とした。この目的のために、高圧条件で、高粘性となるイオン液体の構造因子を知る必要があり、多様なイオン液体を合成した。そのイオン液体中での媒体再配列を速度の変化として観察するために、開環と閉環を可逆的に行うクロメンの熱閉環反応速度をプローブとして利用した。多様なイオン液体中のプローブ分子の反応速度に与える圧力効果から、動的溶媒効果を示すイオン液体の構造的要因を考察した。その結果、圧力上昇に伴い、反応速度が単調に増加するイオン液体群と、高圧条件下で反応速度の抑制を顕著に示し、圧力と反応速度の関係で最大値を示すイオン液体群に大別する事を見いだした。現在のところ、後者は、高圧条件により溶媒の粘性が高くなり、溶媒再配列が律速過程となったと考えている。後者のイオン液体群の特徴は、枝分かれ構造やベンゼン環などの存在である。媒体とした時の、endo-exo比を系統的に調査する。endo/exo比が、媒体との水素結合に敏感な特性を活用している。
心筋変異アクチンによる心不全の新たな遺伝子治療への基礎的検討

アクチン遺伝子はpUC119にサブクローニングされている2.1kbのDictyostelium Discoideum Actin15全長遺伝子に対してsite-directed-mutagenesisを行っている。本年度、意図したmutageneが得られず、さまざまな条件を変更し正しいシークンスを得るべく試行錯誤の状況である。まずはLA-PCR(long-accuracy PCR)によって直接mutagenesisを試みたが、伸長段階にてPCRエラーが多発するため、ターゲットのシークエンスをHind III, BglIIにてrestriction cutし、サブフラグメントに対してKunkel法によってmutagenesisを行ってintegrateする方法に変更する。また、PCRのanneal温度をやや低めに設定してあったので、stringencyを確保するためやや高温(68°C→72°C)に変更したり、伸長時間を長めに設定するなど細かい条件設定につき再検討を行っている。シークエンスが得られれば、プロモータとともにexpression vectorに挿入する予定である。本年度は以上のようにターゲット遺伝子を作成する段階での試行錯誤にとどまっており、結果を導くに至っていない。
自然循環による伝熱管急冷時の過渡的伝熱特性に関する研究

本年度は,鉛真加熱部を有する液体窒素サーモサイフォンリボイラを用いて,自然循環による伝熱管急冷時の過渡的伝熱特性を調べるために以下の手順で研究を行った.1.自然循環による急冷時にその伝熱機構を大きく支配すると考えられるポストドライアウト域における伝熱特性を明らかにするために,本研究課題に示した急冷を行わずに通常の自然循環による状態で特に流動脈動下でのポストドライアウト域に対する熱伝達率の評価を行った.2.急冷時の熱伝達特性を明らかにするために,系の出口バルブを閉めた状態で伝熱管を十分に熱した後,バルブを急開放するという方法を用いて実験を行い,特に脈動波形とクエンチ速度の関係について明らかにした。以上のような研究の結果,下記のような知見を得た.1.本研究で対象としている液体窒素の自然循環系のポストドライアウト域の熱伝達特性は脈動の有無に関わらず既存の式で予測が可能であり,特に老固らによる方法が簡単に予測できることが明らかになった.2.急冷時のクエンチ伝播を測定した結果,流量脈動は大きく二種類の領域に分けられ,そのクエンチ伝播は流動脈動の大きさに影響されることが明らかになった.今後の研究予定1.現在データは解析途中で,今後特に熱伝達特性についてのデータ解析を続けるとともにそのモデル解析を行う.2.現在の実験装置では急冷時の加熱評価に問題がある事がわかったので改良を検討中であり,その補助として平成6年度科研費に申請中である.本年度は,鉛真加熱部を有する液体窒素サーモサイフォンリボイラを用いて,自然循環による伝熱管急冷時の過渡的伝熱特性を調べるために以下の手順で研究を行った.1.自然循環による急冷時にその伝熱機構を大きく支配すると考えられるポストドライアウト域における伝熱特性を明らかにするために,本研究課題に示した急冷を行わずに通常の自然循環による状態で特に流動脈動下でのポストドライアウト域に対する熱伝達率の評価を行った.2.急冷時の熱伝達特性を明らかにするために,系の出口バルブを閉めた状態で伝熱管を十分に熱した後,バルブを急開放するという方法を用いて実験を行い,特に脈動波形とクエンチ速度の関係について明らかにした。以上のような研究の結果,下記のような知見を得た.1.本研究で対象としている液体窒素の自然循環系のポストドライアウト域の熱伝達特性は脈動の有無に関わらず既存の式で予測が可能であり,特に老固らによる方法が簡単に予測できることが明らかになった.2.急冷時のクエンチ伝播を測定した結果,流量脈動は大きく二種類の領域に分けられ,そのクエンチ伝播は流動脈動の大きさに影響されることが明らかになった.今後の研究予定1.現在データは解析途中で,今後特に熱伝達特性についてのデータ解析を続けるとともにそのモデル解析を行う.2.現在の実験装置では急冷時の加熱評価に問題がある事がわかったので改良を検討中であり,その補助として平成6年度科研費に申請中である.
白金ナノコロイドとキマーゼ阻害薬を応用したドライマウス用粘膜活性保湿ジェルの創製

多くの高齢義歯患者はドライマウスを自覚し、顎堤が高度に吸収していることが多い。そのため、義歯床下粘膜に潰瘍や発赤等を生じ、義歯の装着が困難になっている。本研究では抗酸化作用による粘膜損傷治癒作用を有する白金ナノコロイドと、不動粘膜を増大させると考えられるキマーゼ阻害薬を応用したドライマウス用粘膜活性保湿ジェルを創製することを目的とする。本研究では主としてレオロジー特性、義歯床との接着性および生体親和性について検討した。粘膜損傷治癒作用についてはさらなる検討が必要であるが、口腔保湿ジェルの基本的なレオロジー特性と生体親和性について解明した。65歳以上の高齢者のうち56.1%がドライマウス(口腔乾燥症)を自覚しており(厚生労働省長寿科学総合研究事業「高齢者の口腔乾燥症と唾液物性に関する研究」)、さらに高齢義歯患者では顎堤が高度に吸収し不動粘膜(角化歯肉)が不足していることが多い。唾液や口腔内の不動粘膜は義歯の維持・安定性に非常に重要な役割を果たしている。本研究では国内外を通じて初の試みとなる、1抗酸化作用による粘膜損傷治癒作用を有する白金ナノコロイドと2不動粘膜を増大させると考えられるキマーゼ阻害薬(瘢痕化抑制剤)を応用したドライマウス用粘膜活性保湿ジェルを創製することを目的とする。平成24年度は市販保湿ジェル、クリームタイプ義歯安定剤、粉末タイプ義歯安定剤、リライン材等のレオロジー評価を行った。これらに関連した内容を日本補綴歯科学会、日本歯科理工学会等で成果発表を16件ほど行った。平成25年度は日本補綴歯科学会、日本歯科理工学会等で7件の発表、誌上発表(欧文誌2件:うち1件はaccept、その他6件)を8件行った。主として上記材料の成分とレオロジーとの関係に関する内容および総説等である。本剤の実用化と普及は、高齢義歯患者とくに条件の不利な顎堤とドライマウスを有する患者のQOL向上に寄与するものと期待される。さらに口腔領域以外の他科領域における創薬にも貢献するものと考えられる。平成24年度はまず市販保湿ジェルおよび義歯安定剤等のレオロジー特性の評価を行った。またこれらに関連した内容を日本補綴歯科学会、日本歯科理工学会等で成果発表を16件ほど行った。これらは主として音叉型振動式粘度計により測定したものであるが、現在AR-G2レオメーターによる評価方法を検討中である。平成25年度は日本補綴歯科学会、日本歯科理工学会等で7件の学会発表、誌上発表を8件(accept含む)行った。主として上記材料の成分とレオロジーとの関係に関する内容および総説である。平成26年度は主として上記材料の生体親和性に関する評価を行った。日本補綴歯科学会、日本歯科理工学会等で6件の学会発表、および7件の誌上発表(accept含む)を行った。新聞報道:2014年8月31日,朝日新聞村田比呂司長寿につながる義歯と口腔ケア習慣長崎大学歯学部生と学ぶ正しい義歯のケア.歯科補綴学保湿ジェルや義歯安定剤のレオロジー特性を中心とする理工学的実験は進んだが、粘膜損傷治癒に関する実験は現在予備実験の段階である。

平成24年度はまず口腔保湿ジェルおよび類似の材料である義歯安定剤のレオロジー的性質の基本的特性についての評価を行った。これらの測定は音叉型振動式粘度計にて粘度を計測したものであるが、現在AR-G2レオメーターを用いた動的粘弾性の解析方法について検討中である。上記の研究に関して16件の学会発表を行った。平成26年度は、主として白金ナノコロイドとキマーゼ阻害薬の作用を中心に実験を行う予定である。またレオメーターを用いた保湿ジェルの動的粘弾性の計測も行う予定である。最終的には粘膜治癒促進効果を有する保湿ジェルの成分を決めたいと考える。平成25年度はとくに白金ナノコロイドの効果について評価する予定である。また24年度中盤から検討している動的粘弾性の評価方法についての確立も目指す。口腔保湿ジェルの成分とレオロジー的の関係についても評価する予定である。可能であれば本使用目的に適する成分を平成25年度中に決めたいと思う。当初、保湿ジェルの物性評価を行い、その後生物学的評価を行う計画であった。しかしながら、粘弾性特性等の物性評価が長引いたため、生物学的評価を行うことができず、本評価に必要な物品等の購入を控えたため。次年度は本年度評価できなかった生物学的評価を行う予定で、本評価に必要な物品を使用する計画である。平成24年度において白金ナノコロイドの評価が終了していないため、平成25年度はとくに研究費を重点的にこの評価にあてる予定である。その他、口腔保湿ジェルの基本的成分である種々の水溶性高分子(天然高分子〔ヒアルロン酸、カラヤガム、ローカストビンガム等〕、半合成高分子〔カルボキシメチルセルロース、可溶性デンプン等〕、合成高分子〔メトキシエチレン無水マレイン酸共重合体等〕)、湿潤剤(グリセリン、プロピレングリコール等)、乳化剤(グリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル)、フィラー(シラスバルーン、ケイソウ土、炭酸カルシウム等)、pH調整剤等の購入も行う。また研究成果を学会で発表するための旅費も計上する予定である。
複合現実感型学習環境における身体動作が理解や記憶に与える効果

複合現実感(MR : Mixed Reality)は,インタラクティブな3次元コンピュータグラフィックス(3DCG)を実空間に融合させる技術であり,本研究では,この技術を学習環境へ応用し実用化することを目指している.特に本萌芽研究としては,学習者の身体動作によって操作できるというインタフェースに焦点を絞り,その身体動作が理解や記憶に与える効果を測定することが目的であった.このために本研究では,これまでに,空間図形,人体脳,上空の構造,恐竜などの教育用コンテンツを開発して評価を行ってきた.平成18年度は,容易にコンテンツを開発するためのオーサリングツールを開発し,その開発環境を整備した.そしてこのツールで開発したコンテンツを再生するビューワーを開発し公開した.そのビューワーには,本研究の目的である身体動作の効果の指標となる操作履歴を記録できる機能を備えた.また記録したデータは再生して操作の確認ができ,さらに可視化してどの面が多く画面に表示されたかを見るこができるようにした.オーサリングツールについては,評価実験の結果,約1時間の研修をすれば初心者でも基本的な機能を習得することができコンテンツを開発することができた.しかし3D空間の操作には個人差があり,コンテンツ開発とは別に慣れや空間認知のノウハウを習得する必要があった.ビューワーについてはすでにWebで公開しており,オーサリングツールについては準備が整い次第公開する予定である.これらのツールを使うことでコンテンツ開発が容易になるだけでなく,操作履歴機能を使うことで,複合現実感の利用研究および空問認知的な研究のツールとしても使用でき,本分野の研究に貢献できると考えている.複合現実感(MR : Mixed Reality)は,インタラクティブな3次元コンピュータグラフィックスを実空間に融合させる技術である.本研究では,この技術を学習環境に応用し実用化することを目指しており,特に本萌芽研究としては,学習者の身体動作によって操作できるというインタフェースに焦点を絞り,その身体動作が理解や記憶に与える効果を測定することが目的である.本年度は,学習コンテンツとして,1)数学の空間図形,2)ハングル入門,3)人体脳の構造,4)恐竜の展示,の4つのコンテンツを実験用素材として用意し,人体脳については各部位の名称を示すだけでなくシナリオ的要素を加えた実験用の学習コンテンツとなるように改訂を行った.これらの実験用素材は学習環境として複合現実感の効果を測定することが目的であるため,アノテーション(注釈)等や,複雑な空間配置が内容に含まれており,実験計画における要因とした.また,学習効果の測定を行う方法としては,学習者の操作過程を記録できる機能をコンテンツにもたせた.本年度使用したシステムは,簡易なWebカメラを携帯可能な小型ノートパソコンに取り付けて,実験が可能なように構成し,実用化を念頭に置いたシステム構成にした.来年度からは,これらの素材をもとに認知心理学的な実験を進めるとともに,システムは,シースルー型ヘッドマウントディスプレイを用いる等,より効果的な表現手法を検討する計画である.複合現実感(MR : Mixed Reality)は,インタラクティブな3次元コンピュータグラフィックス(3DCG)を実空間に融合させる技術であり,本研究では,この技術を学習環境へ応用し実用化することを目指している.特に本萌芽研究としては,学習者の身体動作によって操作できるというインタフェースに焦点を絞り,その身体動作が理解や記憶に与える効果を測定することが目的である.本年度は,1)「人体脳の構造」の改良,2)Web3Dコンテンツの開発,3)英語前置詞の基礎調査を行った.1)「人体脳の構造」のコンテンツは,教科書または台紙に貼られたマーカーをパソコンに接続されたカメラで写すと,画面には3DCGによる人体脳が表示されるというもので,その画面切り替えは,キーボードのキー操作によって行っていた.本年度は,教科書の各ページに異なったマーカーを貼ることにより,キー操作ではなくページをめくることで画面切り替えを行えるようにした.このインタフェースにすることで,ページ内容に合わせた3DCGを表示することもできるようになった.また,このコンテンツにも学習者の操作過程を記録する機能を付加し,画面切り替えの情報も記録できるようにした.さらに,この記録された操作履歴を再生できるようにもした.2)この複合現実感によるコンテンツと同等な内容のコンテンツをWeb3DというWebべ一スの3Dコンテンツとして開発し,両者を比較するための予備実験を行った.3)英単語の場所を表すaboveやover等の前置詞(空間詞)について大学生の理解に関する調査を行い,この内容の複合現実感コンテンツを開発するための基礎データを得た.今後は,空間詞コンテンツの開発と,その他のコンテンツの評価実験を行う計画である.複合現実感(MR : Mixed Reality)は,インタラクティブな3次元コンピュータグラフィックス(3DCG)を実空間に融合させる技術であり,本研究では,この技術を学習環境へ応用し実用化することを目指している.特に本萌芽研究としては,学習者の身体動作によって操作できるというインタフェースに焦点を絞り,その身体動作が理解や記憶に与える効果を測定することが目的であった.このために本研究では,これまでに,空間図形,人体脳,上空の構造,恐竜などの教育用コンテンツを開発して評価を行ってきた.平成18年度は,容易にコンテンツを開発するためのオーサリングツールを開発し,その開発環境を整備した.そしてこのツールで開発したコンテンツを再生するビューワーを開発し公開した.そのビューワーには,本研究の目的である身体動作の効果の指標となる操作履歴を記録できる機能を備えた.また記録したデータは再生して操作の確認ができ,さらに可視化してどの面が多く画面に表示されたかを見るこができるようにした.オーサリングツールについては,評価実験の結果,約1時間の研修をすれば初心者でも基本的な機能を習得することができコンテンツを開発することができた.

しかし3D空間の操作には個人差があり,コンテンツ開発とは別に慣れや空間認知のノウハウを習得する必要があった.ビューワーについてはすでにWebで公開しており,オーサリングツールについては準備が整い次第公開する予定である.これらのツールを使うことでコンテンツ開発が容易になるだけでなく,操作履歴機能を使うことで,複合現実感の利用研究および空問認知的な研究のツールとしても使用でき,本分野の研究に貢献できると考えている.
胃癌に対する新規蛍光腹腔鏡システムを用いた光線力学的術中リンパ節転移診断法の確立

本研究の目的は、われわれが新規に開発した腹腔鏡システムを用いた光線力学的微小リンパ節転移診断法を確立することである。本システムの特徴は、蛍光イメージングと同時に蛍光スペクトルをリアルタイムに腹腔鏡下での検出が出来る世界初の技術である。新規近赤外線腹腔鏡システムの有用性を示す目的で、5-ALAの代謝産物であるprotoporphyrin IX(PPIX)の段階希釈溶液において肉眼的発光の目視確認有無と新規システムによる蛍光スペクトル測定を行ったところ、目視では発光判定不可能であった2μM/L以下のPPIX溶液においても新規システムでは蛍光波長の確認が可能であり、目視によらない客観的な蛍光判断が可能であることが示された。また、蛍光の膵癌細胞株(PK-1)を用いた播種モデルマウスに5-ALAを投与し新規システムを用いたPDDを行ったところ、目視判断不能であった播種病変も転移診断が可能であった。2017年9月からは当科にて臨床試験を開始し、胃癌・膵癌の手術症例で術中に摘出した播種病変、リンパ節において蛍光スペクトル測定を行っている。臨床試験でも、目視で発光判定不能であった腹膜播種病変の蛍光スペクトル陽性を確認できるなど、実際の転移診断に活用できる可能性を示唆する結果を得た。今後、臨床応用の可能性を拡大すべく、症例の解析を行う予定である。臨床試験も開始しており、症例集積している。また、動物実験にて膵癌播種モデルにおける目視で発光判定不能であった腹膜播種病変の蛍光スペクトル陽性を確認できるなど、実際の転移診断に活用できる可能性が示唆されている。新規腹腔鏡システムを機器薬事承認を取得し、今後の臨床導入に向けて準備を行っている。登録症例の背景因子の解析、転移陽性と判断されたリンパ節の偽陰性率、蛍光スペクトル解析(定量化)を行い蛍光強度のCut off値をROC曲線にて求め、転移リンパ節同定法を確立する。現在、北海道大学大学院医学研究科附属動物実験施設にてマウス直腸癌リンパ節モデルを用いてTalaporfin-sodumのリンパ節転移診断能の検討においては高い診断能が示された。また、本システムを用いることによる微弱蛍光の検知ならびに組織深部での蛍光発現の検知は実証済である。北海道大学の倫理委員会の承認を得て、「消化器悪性腫瘍に対するスペクトル測定を併用した光線力学診断の臨床試験」としてUMIN登録も行い、2017年10月より5ALAの臨床応用を開始した。臨床試験概要は、5-ALAは20mg/kgを、手術時の麻酔導入前3時間に、水に溶解して経口投与し、観察を行う。対象は、胃癌リンパ節転移症例であり、5A切除後の胃ならびにリンパ節検体に対し体外にて蛍光強度測定診断を行う。肉眼的発光診断およびスペクトル診断によって同定された腫瘍と、後日得られる組織病理学的検査結果を比較し、5-ALAでの肉眼で観察できる腫瘍診断能、スペクトグラフィーでの腫瘍診断能を評価する。現在までに3症例に施行し、データーを集積している。今後は、症例を重ね、リンパ節転移同定率を確認し、本臨床試験にて得られた蛍光強度Cut off値にて転移リンパ節同定率を計算する。さらには同試験をTalaporfin-sodumを用いて行う予定である。北海道大学病院倫理委員会の承認も得られ、現在までに臨床研究として3症例に施行し、データーを集積できている。新規腹腔鏡システムの作動に関しても蛍光検知については問題なくできている。

北海道大学病院消化器外科IIで切除手術を施行される胃癌10症例(該当する手術症例は年間20例程度と予想し、このうち5割に施行可能であったとして年齢、性別、術前診断にて切除可能胃癌と診断された症例)。北海道大学病院倫理委員会の規定を遵守し、事前の患者に対するインフォームドコンセントを十分に行う。本年度中に10症例を行い蛍光強度Cut off値を設定する。さらに来年度からの「胃癌に対する新規蛍光腹腔鏡システムを用いた光線力学的術中リンパ節診断に関する多施設共同探索的臨床試験」の準備を行う予定である。新規腹腔鏡システムを機器薬事承認を取得し、今後の臨床導入に向けて準備を行っている。登録症例の背景因子の解析、転移陽性と判断されたリンパ節の偽陰性率、蛍光スペクトル解析(定量化)を行い蛍光強度のCut off値をROC曲線にて求め、転移リンパ節同定法を確立する。分担研究者李黎明の使用残額が5,549円あるため。分担研究者李黎明の使用残額が18,634円あるため。