hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
疲労のない裸眼立体表示の研究開発

平成27年度に、広い奥行き表示範囲を実現するためにDFD方式を原理とする裸眼立体表示システムの新しい構成方法を提案し、実験システムを試作した。平成28年度は、広い奥行き表示範囲を実現する表示画像の計算方法について研究を行った。提案する構成方法は、DFD方式の実現に用いる2つの表示面のうち、一方はフラットパネルディスプレイを用い、他方はプロジェクタによる虚像表示を用いることで広い奥行き表示範囲を実現している。平成27年度は、2つの表示面に表示する画像は、従来のDFD方式をもとに計算したので、観察範囲は表示面の真正面に限定された。そこで、平成28年度は、2つの表示画像をライトフィールド理論にもとづき決定することで、観察範囲の拡大を実現した。ただし、従来のライトフィールド理論で用いられる乗算型光線再生のための最適化アルゴリズムは利用できないため、本研究の提案法に適した加算型光線再生のための最適化アルゴリズムを新たに導入した。実験的により、開発した画像合成法の有効性を示した。また、提案する構成方法の光学系をシースルー化する方法を提案し、背景に立体像を重畳して表示することを可能にした。本研究で実現した立体表示方式は、広い奥行き表示範囲をもつだけでなく、視覚疲労がなく長時間利用でき、さらに、シースルー立体表示も可能なため様々な応用が可能である。例えば、自動車用のヘッドアップディスプレイやフライトシュミレータなどへの応用が考えられる。以上の成果は、OSAの英文誌Optics Expressで論文発表を行った。さらに、国際会議IMID 2016にて招待講演を行った。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。視覚疲労のない裸眼立体表示の実現を目指して、今年度は、DFD方式をもとに広い奥行き観察範囲をもつ裸眼立体表示システムの実現について研究を行った。DFD方式を実現するために用いる2つの表示面のうち、一方はフラットパネルディスプレイを用い、他方はプロジェクタによる虚像表示を用いる。表示システムを光学設計ソフトを用いて設計し、実際に表示システムを試作した。試作システムを用いて、DFD効果が得られていることを確認した。提案した広い奥行き表示範囲をもつ視覚疲労のない裸眼立体表示システムの応用としては、フライトシミュレータ等を考えている。平成27年度に予定していた研究内容をすべて行った。さらに、表示システムの設計・試作を行ったため。当初計画通りに研究が進んでいるので、平成28年度も当初の研究計画に従い研究を遂行する予定でいる。さらに、今年度と同様に、当初の研究計画にない内容についても、本研究を推進するうえで必要と認めた内容については、積極的に取り組む。
不規則時系列荷重の組合せを考慮した経年劣化を伴う構造物の信頼性解析法に関する研究

構造物の耐力は,供用期間中に劣化する場合がある。このような耐力劣化は,構造物の供用期間が短い場合は無視することができたが,供用期間が長くなるに従い建物の使用性や安全性に大きな影響を与える。大量生産・消費・廃棄型の社会から脱却し,持続可能な発展を目指した循環型社会を構築するための構造物の長寿命化という社会要請の下,その耐久性を向上させる技術を開発する一方で,耐力劣化を考慮に入れた性能評価手法が必要となる。耐力の時間変化を考慮した構造部材の信頼性評価・解析は,一般に時間依存し,不規則時系列荷重の組み合わせを考慮した場合は,極めて煩雑なものとなる。しかし,耐力の時間変化を表す劣化関数を,確率的に等価な定数である劣化影響係数によって評価することができれば、耐力を一定とみなし,時間に独立な解析とすることが可能である。本研究では,劣化影響係数を実用上簡便に評価するための略算法を提案し,その精度と適用性について,解析例によって検討した。ここでは,主の荷重の変動係数が小さい場合や,耐力の不確定性が大きい場合には、劣化影響係数を用いて達成される信頼性は他の場合に比べて目標信頼性との差が若干大きくなるが,この誤差は、AFOSM法による誤差と比較すれば小さく、実用上支障のない程度であることを示した。コストなどの制約条件の下で最適な維持・管理計画を策定する際には,一般に非線形の最適化問題を解く必要がある。劣化影響係数は,維持管理などによって耐力が不連続に時間変化する場合へも適用することができ,ライフサイクルコストを考慮した解析例より,劣化影響係数を用いた維持・管理計画の最適化は,劣化関数を用いた場合と比較して若干の誤差はあるものの計算時間を大幅に短縮できることを示した。構造物の長寿命化を達成する上で,維持・管理の役割は極めて重要である。次年度は,劣化関数の不確定性を考慮すると共に,維持管理などによって、耐力が不連続に時間変化する場合への劣化影響係数の適用性を検討し,時間依存する信頼性解析を回避することによる最適化問題の簡素化を図る。

このような耐力劣化は,構造物の供用期間が短い場合は無視することができたが,供用期間が長くなるに従い建物の使用性や安全性に大きな影響を与える。大量生産・消費・廃棄型の社会から脱却し,持続可能な発展を目指した循環型社会を構築するための構造物の長寿命化という社会要請の下,その耐久性を向上させる技術を開発する一方で,耐力劣化を考慮に入れた性能評価手法が必要となる。本研究の1年目において,耐力の時間変化を考慮した構造部材の信頼性評価・解析を簡便に行う方法として,耐力の時間変化を表す劣化関数と確率的に等価な定数である劣化影響係数を提案し,その近似評価法を示した。この手法の精度は実用上問題のない程度であったが,確率分布関数の逆関数を評価する必要があり,実用上は難があった。本年は,極値統計理論より一般的な確率分布関数の上側の形状を用いて逆関数の評価を解析的に行う劣化影響係数の実用的な略算法を提案し,解析例により,従来の近似評価手法とほぼ同精度で評価可能であり,時間積分にガウス積分を用いる場合にも簡易かつ高精度に評価できることを示した。また,劣化関数の不確定性の影響についても検討し,劣化関数を確定として扱うことのできる範囲を明らかにした。構造物の長寿命化を達成する上で,維持・管理の役割は極めて重要である。コストなどの制約条件の下で最適な維持・管理計画を策定する際には,一般に非線形の最適化問題を解く必要がある。劣化影響係数は,維持管理などによって耐力が不連続に時間変化する場合へも適用することができ,ライフサイクルコストを考慮した解析例より,劣化影響係数を用いた維持・管理計画の最適化は,劣化関数を用いた場合と比較して若干の誤差はあるものの計算時間を大幅に短縮できることを示した。
扁平足の三次元足部挙動に基づく足底挿板の開発

本研究は足部の3次元挙動を考慮した足底挿板療法を開発することである。その特徴として、足底挿板の形状を変えずに、硬度を変えた足底挿板が3次元で生じる足部の異常な運動を制動できているかを検討する点にある。我々の研究結果より、扁平足では健常者より、足根骨、中足骨の前方移動が大きいことがわかった。また、その複雑な足部の運動の特徴として立方骨の前方への挙動が大きいことが明らかになった。そのため、外側縦アーチ部分の剛性を高めた足底挿板を使用したところ、後足部の挙動を制動できることが明らかになった。すなわち、形状を変えず、硬度のみを変えた足底挿板で、足部挙動を変化させることができることが証明された。足底挿板の運動学的効果は足底挿板の形状と材質により決定される.本研究では,足底挿板の形状を決定した後に,材質を変化させて,最小限の技術で効果的な足底挿板を開発することを目的としている.本年度は足底挿板の形状の決定のために,ウレタンレジン製の足底挿板を作成し,制動効果を検証した.今回の足底挿板では対象者の足型に合わせて作成することで,通常行う削り修正や盛り修正を行っていない.削り修正や盛り修正は作成者の経験により行われるため,主観的要素が強くなるため,その工程を除外している.ウレタンレジンは通常足底挿板に用いる材質より硬度が高く,足底挿板の撓みが生じない.つまり非荷重位での足部に合わせた形状の足底挿板による効果を検証することができる.対象はFoot Posture Index-6で扁平足と判断された健常成人男女8名15足について,端坐位にて足型を採型し,ウレタンレジン製の足底挿板を作成した.足部に赤外線反射マーカを11点貼付し,測定側下肢を一歩前に出した状態でのフォワードランジ運動を行わせ,足底挿板装着前後のフォワードランジ運動中のマーカの3次元挙動を三次元動作解析システムにより解析した.その結果,内側縦アーチを構成する骨の運動は正常足以上に制動しており,過制動となっていた.我々の先行研究により,立方骨の前方移動の増加,第3中足骨の内側への移動の低下が扁平足の特徴的な足部挙動であったのに対して,立方骨の前方移動は制動できていたが,第3中足骨の内側移動は誘導できていなかった.また外側縦アーチを構成する骨の外側移動と下降も生じていた.この結果から足底挿板内側部の剛性が低く,外側部の剛性を高めた材質で足底挿板を作成することが今後の課題と考えた.当初の研究計画より,やや遅れている.足底挿板の作成に技術的な問題があったためであるが,現在は大きな問題なく実行できている.今後は当初の研究計画通りの進捗を予測している.当該年度では,硬度の高い足底挿板(ウレタン樹脂製)による足部挙動の制動効果について,第6回アジア足の外科学会にて発表した.今回作成した足底挿板は坐位にて,トリッシャムで足型を採取し,その足型にフィットした形でウレタン樹脂性の足底挿板を作成した.作成した足底挿板を装着・非装着状態で踏み込み動作時の足部挙動を計測した.我々の先行研究において,立方骨の前方への挙動の増加と第3中足骨底の内側への挙動の減少が扁平足の足部挙動として抽出されていた.今回作成した足底挿板により,立方骨の前方への挙動は制御できた.しかし,第3中足骨底の内側への挙動は誘導することが出来なかった.これは,足底挿板の硬度が高いため,内側縦アーチの挙動を過制動になっていたためと考えられた.そこで,足部内側縦アーチの剛性は従来のポリプロピレンで作成し,足部外側縦アーチのみ硬度を上げた足底挿板を作成することにした.昨年度の途中で,研究代表者の所属機関の三次元動作解析装置が故障し,実験が実施できない期間が続いた.現在は、足底挿板の作成が終了し,足底挿板の制動効果を検証している.また,研究実施計画に加えて,パフォーマンスの計測も追加して実施する予定である.現在,進捗がやや遅れているのは,三次元動作解析装置の故障と買い替えにより,機械の操作に不慣れな状況が続いたためである.現在は,データ収集が出来る環境に整備されているため,今後は問題なくデータ収集が可能になると考えられる.本研究では、扁平足に対する足底挿板のパーツの硬度を変化させた際の足部の運動学について検討した。先行研究において、内側縦アーチの平坦化した扁平足の足部の運動学解析を行うと、外側縦アーチの挙動が扁平足の足部内運動に影響を与えることが分かった。そこで、外側縦アーチの頂点となる立方骨の支持を効果的に行う足底挿板を開発しようと考えた。その際、従来臨床で行われてきた削り・盛りという修正を行わずに作成できるように、硬度を変化させることで足部内運動を調整しようと試みた。研究1では、硬度の高いポリウレタンフォームの足底挿板を作成し、足部内運動を計測した。その結果、足部内運動は内側縦アーチの降下を最小限に抑えることが可能であったが、立方骨の支持は難しい結果となった。そこで研究2では、足底挿板の内側と外側で硬度を変えた足底挿板を装着した際の足部内運動を評価した。その結果、後足部の内方への傾斜をコントロールすることが可能となった。

また内側縦アーチの頂点となる舟状骨の内側への移動は、外側縦アーチの硬度を高めた時の方が、制動できていた。しかし、期待していた立方骨の支持は制動できていなかった。これは、先行研究では疼痛の既往がある扁平足としていたのに対して、本研究では、疼痛の既往の有無に関わらず被験者を抽出したことが影響している可能性がある。今後の課題として、扁平足でも疼痛がある例と疼痛が無い例などがおり、足部の形態分類も課題となることが再認識された。今後は歩行中のデータを解析することが必要になると考えた。本研究は足部の3次元挙動を考慮した足底挿板療法を開発することである。その特徴として、足底挿板の形状を変えずに、硬度を変えた足底挿板が3次元で生じる足部の異常な運動を制動できているかを検討する点にある。我々の研究結果より、扁平足では健常者より、足根骨、中足骨の前方移動が大きいことがわかった。また、その複雑な足部の運動の特徴として立方骨の前方への挙動が大きいことが明らかになった。そのため、外側縦アーチ部分の剛性を高めた足底挿板を使用したところ、後足部の挙動を制動できることが明らかになった。すなわち、形状を変えず、硬度のみを変えた足底挿板で、足部挙動を変化させることができることが証明された。今後は当初の予定通り,足底挿板の形状に合わせて,材質の変化により足底挿板の効果を運動学的に検討していく.また足底挿板の作成を義肢装具士の協力を得て実施していくように変更する.現在,作成した足底挿板において,介入効果を検討している.概ね良好な結果が得られているため,順調に学会・論文によって研究成果が公表できるものと考えている.さらに,今回得られたデータを利用して,今後さらに一般化した足底挿板の作成に移行できるものと考えられる.理学療法学会出張予定,論文発表予定が,研究の進捗により遅れていること.当初予定していた材質の変更した足底挿板の作成が遅れたため.三次元動作解析装置の故障・買い替えにより実験が一時中断したため,学会発表,論文発表が困難になったため今年度は学会発表と論文発表を行う.さらに材質を変更した足底挿板の作成を行う.今年度は,学会参加による国際情勢の調査,および学会・論文での発表に科研費を使用する予定である.
島弧地殻下部物質の時・空的変遷-西南日本内帯の中生代-新生代火成岩類と捕獲岩類からの検討-

研究成果は以下のようにまとめられる。1)中国・山陰地方において前期古第三紀と後期古第三紀及び後期古第三紀と前期中新世の間に塩基性岩、中・酸性岩ともに鉱物組み合わせ、化学組成、Sr・Nd同位体比組成の上でドラスチックな変化が認められた。この前期古第三紀から後期古第三紀にかけての変化は日本海の拡大に先行する上部マントルと下部地殻の組成的改変に起因し、日本海の拡大を準備したプレヒ-ティングに相当すると考えるのが妥当である。後期古第三紀から前期中新世にかけての変化は日本海の拡大を引き起こしたプリュームまたはダイアピルによるものであろう。2)中国地方における白亜紀古第三紀花崗岩類のSr同位体比の広域的差異が明らかとなり、これは地殻下部の組成構造を反映しているものと考えられる。Sr同位体比の異なる境界付近には広い組成範囲を示す火山岩類が分布している。この分布域は舞鶴帯の北縁に相当し、下部地殻や上部マントル組成を異にする大規模なテレーン境界と推定される。3)白亜紀の玄武岩や高マグネシア安山岩は多様なSr-Nd同位体比組成をもつが、このことは当時のウエッジ・マントルの組成的不均質性を反映しているものと推定される。これらの高マグネシア安山岩や塩基性マグマの活動は大量珪長質マグマの成因にとってトリガーとしての役割を果たすことが予想される。4)中国地方西部の後期新生代玄武岩中に藍晶石-珪線石を含み、部分融解した片麻岩の捕獲岩が発見された。部分融解は玄武岩が捕獲岩を包有する以前に起こっていると推定されることから、山陰西部では第四紀火山が分布していない地域でも、地殻中・下部の一部が融けて珪長質マグマが生成される条件下にあったことが予想される。5)外帯の四万十帯中の花崗岩とその捕獲岩の岩石学的研究から付加体としての四万十帯下部地殻では、角閃岩相からグラニュライト相の変成作用とマイロナイト化作用、グラニュライト相片麻岩類の部分融解が起こっていることが判明した。母岩と捕獲岩類の記載岩石学、地球科学的研究から、S-タイプ花崗岩には高マグネシア安山岩と泥質岩の部分融解相とのミキシングで生成されるものがあることが明らかになった。西南日本内帯の白亜紀から新第三紀中新世に至る火成岩類のうち、主に琵琶湖周辺と中国、山陰中部地方のものについて記載岩石学、岩石化学、年代学的研究を行った。それらの成果の一部は公表され、また平成6年度中には公表される予定である。研究の結果、西南日本内帯の上部マントルは白亜紀から前期古第三紀にかけては海洋性プレートの沈み込みの影響の強いものであったが、後期古第三紀に至り組成的改編が始まり、中期中新世まで続いたこと、また下部地殻は白亜紀と前期古第三紀には同位体組成の異なるいくつかのブロックに分れていたが、山陰側ではその組成的改編が後期古第三紀に始まり、中新世に完了したことが明らかとなった。

この様な上部マントルと下部地殻の組成的改編は日本海の形成に関連したものと推定される。すなわち日本海の拡大を引き起こした新たなマントル物質の上昇と貫入が後期古第三紀に始まったことを示している。このほか西南日本内帯の地殻下部由来の捕獲岩類に見られる部分融解現象と珪長質火成岩類の成因論に関する比較検討が現在行われている。また西南日本外帯の中新世花崗岩類中の地殻物質由来の捕獲岩の岩石学、岩石化学的研究が行われ、典型的な付加コンプレックス下部で起こっている変形・変成作用の実態が明らかになるとともに、Sタイプ花崗岩の成因にもせまりつつある。平成5年度には蛍光X線分析装置を購入し、珪酸塩・炭酸塩岩石の主・微量成分分析を確立した。また、蛍光X線分析や同位体組成分析に必要な岩石粉末試料の準備やデータ処理のための周辺機器を購入したことにより、分析とデータの解析が効率的に行えるようになった。螢光X線分析装置の自動試料交換機を購入したことにより、全岩化学分析の昼夜連続運転が可能となり、効率化がはかられた。また、電動油圧式粉末試料成形機の購入によりブリケット法によってU,Th,Ta,Ce,La等の低濃度の元素分析が行えることから、現在、検量線の作成を行っているところである。稀土類元素分析は外注によった。平成6年度の研究課題であった1)中国地方中部の白亜紀・新生代火山岩類の主・微量元素組成やSr-Nd同位体組成の時代変化と日本海の拡大との関連の考察、2)新生代火山岩類中の地殻下部とマントル上部由来捕獲岩類の記載岩石学とEPMAによる造岩鉱物と部分融解ガラスの分析、3)外帯の中新世花崗岩類とそれらの捕獲岩類についての岩石学的研究については当初の計画どうりに進行しており、論文として投稿中または作成中である。研究の結果、中国地方における白亜紀古第三紀花崗岩類のSr同位体比の広域的差異が明らかとなり、これは地殻下部の組成構造を反映しているものと考えられる。西南日本内帯には白亜紀の大量珪長質火成活動に先行して、高マグネシア安山岩の活動が存在することが幾つかの地域で確認され、それは大量珪長質マグマの成因にとって重要な役割を果たすことが予想される。白亜紀から新第三紀に至る火成活動の諸特徴の時代変遷も明らかになり、特に前期古第三紀から後期古第三紀にかけての組成の急激な変化は日本海の拡大に先行する上部マントルと下部地殻の組成的改変に起因し、日本海の拡大を準備したプレヒ-テイングに相当するという結論に達した。中国地方西部の地殻下部物質とそこにおける部分融解現象が記載され、第四紀火山が分布していない地域でも、一部では珪長質マグマが生成される条件下にあることが明らかになった。捕獲岩の岩石学的研究から外帯の四万十帯下部地殻の実体や、S-タイプ花崗岩には高マグネシア安山岩と泥質岩の部分融解相とのミキシングで生成されるものがあることが明らかとなった。平成7年度は補足的なデータの集積、蛍光X線分析装置を用いたブリケット法によるTh,U,La,Ta,Ce,S等の微量元素分析の確立、質量分析装置を用いたSr,Nd同位体組成分析のルーチン化をはかった。同時に3年間の研究成果をまとめることを追求した。その成果は以下の通りである。1)西南日本内帯、中国地方の白亜紀安山岩類は舞鶴帯もしくはその北縁に沿って分布し、また分布帯を境にして白亜紀前期古第三紀珪長質岩類のSr同位体初発生値も異なる。このことは珪長質岩類の発生場である下部地殻物質が組成的に異なる可能性を強く示唆している。またこの境界付近には高マグネシア安山岩や塩基性岩が存在することからマントルに達するようなテレーン境界である。
レゲットモード等を利用した多ギャップ超伝導体ギャップ構造研究の新しい方法論の構築

パルスレーザー堆積法で鉄カルコゲナイドFeSe(1-x)Texエピタキシャル薄膜を作製し,バルクでは相分離のため合成不可能な組成領域も含めて,全組成領域の試料を作成することに成功し,臨界温度の上昇にも成功した。これら一連の試料のメリットを生かし,種々の共同研究を含む系統的物性追跡を行った。その中で,時間領域THz分光で,レゲットモードの端緒となる信号をとらえることができ,現在さらに詳細な研究を継続している。また,理論的に,多成分超伝導体の新しい性質を予言した。一方磁束量子のフローからは,多成分渦の解離に相当する現象を見出すことはできず,これは最新の理論的予言とも一致する。(1) FeSe1-xTexエピタキシャル薄膜作製において,バルク試料では従来相分離があるために合成不可能とされていた,0.1<x<0.4の試料について,すべて合成することに成功した。その結果,この「合成不可能組成領域」に超伝導臨界温度Tcの最高値があることがわかり,従来バルクで知られていた臨界温度の最高値を1.5倍増大させた(CaF2基板使用)。現在,さまざまな他研究機関との共同研究を実施・計画中であり,そのためにも,CaF2以外の基板を用いた成膜も含めて,継続的に薄膜作製を実施している。(2)鉄カルコゲナイド面間距離を調節するために,人工超格子の作製を行った。X線回折,断面TEM等の構造的評価手段により超格子が作製されていることが確認され,さらに,わずかながら臨界温度の上昇も確認された。現在より系統的な異方性制御に取り組んでいる。(3)ジョセフソン接合作製のための絶縁膜探索を行ったが,現在まだ,「決定版」と言える物質にあたっていない。(4)他の多バンド超伝導体の候補として有力な,我々自らが発見したb-Bi2Pdについて,超流体密度,超伝導状態での複素電気伝導度,磁束フロー抵抗の測定などを行い,この物質が多バンド超伝導体であることをより確固たるものにした。昨年度の予期せぬ大きな成果である,相分離を抑制した,一連の組成の鉄カルコゲナイド薄膜の作製成功を受けて,本年度もその成果の発展・拡充に力点が置かれた。具体的には,(1)LaAlO3基板上に同様の製膜を行い,やはり相分離を抑制した一連の試料を得ることに成功した。このことから,この現象は特定の基板に対してのみ得られる現象ではなくより普遍的なものであることがわかった。(2)各組成試料での臨界磁場とその異方性,ホール効果の測定を弱磁場および強磁場のそれぞれで行い,超伝導特性の変化と臨界温度の不連続な変化が対応していることを確認した。(3)鉄カルコゲナイド面の距離を調節するために,FeSeとFeTeで超格子を作製し,様々な面間隔のFeSe試料を用意し,臨界温度を測定したところ,FeSe単体より高い臨界温度が得られたが,異方性の測定結果を総合的に判断すると,SeとTeの相互拡散が見られ,かつ,臨界温度の飛躍的上昇は観測されなかった。現在,FeTeに代わるスペーサー層となる物質を探索中である。(4)マイクロ波ブロードバンド法により,FeSe0.5Te0.5の試料において,複素交流伝導度にみられる超伝導揺らぎを,温度・周波数・試料サイズ(膜厚)の関数として詳細に測定し,この物質に関しては,超伝導揺らぎが3次元xy的であることを明らかにした。現在,他の組成の試料に対しても,同様の測定を継続中である。また,鉄系超伝導体各種試料について,これまで測定した超流体密度の温度依存性およびフラックスフロー抵抗の磁場依存性を,多バンド超伝導体の観点から,理論モデルを建設し,定量的なフィッティングを行い,エネルギーギャップ構造を求めた。この方法は,多バンド超伝体のギャップ構造を論じる新しい方法論として位置付けることができる。今年度も,昨年度の発見を受けて,その発展に優先的にグループのアクティビティーが注がれてしまい,当初の計画調書の内容との関連では,研究の進捗はやや遅れている。しかしながら,多バンド超伝導体のギャップ構造を明らかにするという大本の観点からは,上述のように,超流体密度の温度依存性と磁束フロー抵抗の磁場依存性の測定を組み合わせることで,超伝導ギャップ構造を定量的に議論できる,当初の計画にはなかった新しい方法を作り上げることができた。従って,本来の目的と照らし合わせると,遅ればかりではない。(1)鉄カルコゲナイドFeSe1-xTex系薄膜をパルスレーザー蒸着法により,フッ化カルシウム基板,アルミン酸ランタン基板上に作製したところ,どちらの基板上に作製した薄膜においても,バルク結晶では不可避の相分離を抑制することに成功し,すべてのx値(ゼロから1まで)に対して単一相試料を得ることに成功した。これにより,この物質で,化学組成を連続的に変化させた系統的物性研究が初めて可能になった。臨界温度Tcはいずれの基板上でも,あるx(xcとする)のところで飛びを示し,そこで最高値をとることが分かった。x>xcでは,xの増加とともにTcは減少する。xcの値はアルミン酸ランタン基板上の薄膜のほうが大きく,したがって,フッ化カルシウム上の薄膜のほうが,Tcの最高値は大きい。

(2)どちらの試料においてもxが小さいところでは電気抵抗に,構造相転移に対応する異常が現れるが,この温度は,xがxcに近づくにしたがって急激に減少し,x>xcの試料においては,構造相転移が見られない。したがって,Tcが飛ぶ組成xcと構造相転移が消える組成が等しいとことが分かった。このことから,Tcは,構造相転移の影響を大きく受け,構造相転移を抑制することができれば,さらに高いTcを得ることができるということを示唆している。(2)この研究の本来の目的であるレゲットモードに関連した情報を得るために,THz時間領域ポンププローブ分光研究(東大・理・島野グループとの共同研究)を開始した。現在,x=0,x=0.5でデータがとられており,両者で結果に大きな差異がみられている。これらの信号の解釈を現在行っているところである。したがって,研究期間が終了するころ,ようやく,本題に入ることができたという状況である。今後,許された条件下でこれらの研究をできる限り継続推進し,当初目的に迫りたい。パルスレーザー堆積法で鉄カルコゲナイドFeSe(1-x)Texエピタキシャル薄膜を作製し,バルクでは相分離のため合成不可能な組成領域も含めて,全組成領域の試料を作成することに成功し,臨界温度の上昇にも成功した。これら一連の試料のメリットを生かし,種々の共同研究を含む系統的物性追跡を行った。その中で,時間領域THz分光で,レゲットモードの端緒となる信号をとらえることができ,現在さらに詳細な研究を継続している。また,理論的に,多成分超伝導体の新しい性質を予言した。一方磁束量子のフローからは,多成分渦の解離に相当する現象を見出すことはできず,これは最新の理論的予言とも一致する。H26年度,鉄カルコゲナイドエピタキシャル薄膜作製の研究において,当初我々自身も予期しなかった大きな発見・進展があったため,我々のチームのかなりの部分のエネルギーをそちらに裂くことになってしまったため,本研究においておおむね順調に進んだものの計画以上には進展しなかった主たる理由である。本年度は最終年度であるので,我々が鉄カルコゲナイド薄膜試料を提供する形で,テラヘルツ時間領域分光測定によるレゲットモードの検出を計画している(当初計画のラマン散乱よりもこちらのほうが,得られる情報が多いとの認識に至ったため。)これにより,現在生じている当初計画からの遅れを回復したいと考えている。固体物理学当初計画した内容は,科学的にも全うなものであり,特別な方針の変更はおこなわず,当初方針に従って研究を推進したい。研究を進めていく上で必要に応じて寒剤(液体ヘリウム・液体窒素)を使用したため当初の見込み額と執行額は異なった.研究計画に変更はなく、前年度の研究費を寒剤等に充当し当初予定通りの計画を進めていく。
オピオイド鎮痛薬関連遺伝子多型情報の個別化疼痛緩和治療への有用性

オピオイド鎮痛薬の薬効には大きな個人差があり、オピオイド鎮痛薬の関連遺伝子多型が関与している可能性がある。オピオイド鎮痛薬を使用している癌患者において、鎮痛効果ならびに眠気、嘔気・嘔吐、便秘の副作用に及ぼすμオピオイド受容体(OPRM1)遺伝子多型(17C>T, 118G>A)、MDR1(3435C>T)の影響について検討した。オピオイド鎮痛薬投与によりVASは有意に減少したが、VASの減少率はOPRM1遺伝子型間に差異を認めなかった。一方、眠気、嘔気・嘔吐の出現率は118G/G群において認められなかった。OPRM1遺伝子型のGアレル群の頻度は白人(23%)に比し高く、日本人においてはオピオイド鎮痛薬の薬効、副作用の発現に関与する重要な遺伝子であると考えられた。オピオイド鎮痛薬の薬効の大きな個人差には、オピオイド鎮痛薬の薬物動態関連遺伝子、受容体遺伝子の遺伝子多型が関与している可能性がある。フェンタニール、オキシコドンのオピオイド鎮痛薬服用患者(43症例)においてOPRM1遺伝子多型(17C>T、118G>A)、MDR1(3435C>T)とVASにて疼痛の程度、ねむけ、嘔気・嘔吐を評価し、便秘の有無についても検討した。OPRM1 17C>Tは全ての症例でC/Cであった。オピオイド投与により疼痛のVASは6.46から1,62と有意に減少しているが、OPRM1 118G>A遺伝子多型間には差を認めなかった。しかし、眠気、嘔気・嘔吐の出現率はG/Gにおいて極めて低値であった。一方、MDR1遺伝子多型間には差を認めなかった。さらに、多量のオピオイド鎮痛薬が無効であった1症例(小細胞肺癌)についてOPRM1の全領域(6672bp)のシークエンス解析を実施している。この症例ではOPRM1-172G>T,118A>Gにおいてヘテロ型の変異を有することが明らかとなった。以上からOPRM1遺伝子多型はオピオイド鎮痛薬の薬効、副作用の発現に関与するものと考えられた。しかし、OPRM1-172G>Tの変異については今後検討する必要がある。オピオイド鎮痛薬の薬効には大きな個人差があり、オピオイド鎮痛薬の薬物動態関連遺伝子、受容体遺伝子の遺伝子多型が関与している可能性がある。オキシコドンおよびフェンタニルを使用している癌患者(43症例)において、鎮痛効果(VAS)ならびに眠気、嘔気・嘔吐、便秘の副作用に及ぼすμオピオイド受容体(OPRM1)遺伝子多型(17C>T,118G>A)の影響について同意取得の上で検討した。また、健常者(219名)においてOPRM1遺伝子型(118 A/A, G/A, G/G)の出現頻度を検討した。それぞれ34%,49%および16%であり、人種差が存在していた。またOPRM1 17C>Tについては全症例がC/Cであった。オピオイド鎮痛薬投与によりVASは6.46±1.54から1.62±1.42に有意に減少した。VASの減少率はOPRM1遺伝子型間に差異を認めなかった。一方、眠気の出現率はA/AとA/Gに比しG/G群では有意に低値であった。また嘔気・嘔吐の出現率においてもA/Aと比しG/Gでは0%であった。さらに、オピオイド鎮痛薬による鎮痛効果が認められなかった肺癌患者においてμオピオイド受容体(OPRM1)の遺伝子解析をダイレクトシークエンス法により行った。その結果、5'flanking reglonに2か所の欠損、およびExon1の-172G>Tおよび118A>Gにおいてヘテロ型の変異を見出した。さらにlntron2において2か所のヘテロ型変異(IVS2 134A>G,IVS2 691G>C)を有することが明らかとなった。以上の結果からOPRM1遺伝子型のGアレル群においてはオピオイド鎮痛薬の薬効、副作用の発現に関与すると考えられた。しかし、その他の変異については今後の検討が必要であろう。
脳死の脳における変性壊死過程の基礎的検討

ヒト脳死体の脳所見について検討する際に、実験的に使用された動物の脳所見と比較することがしばしばある。これは日常的なことではあるが、後者が計画的に処理され、特に脳摘出後の時間経過が正確に把握できるのに対し、前者は人間であるが故に、実験的に計画に従って検討することは考えられず、ヒトの死後経過時間を確定することが最も困難な問題の一つといえるという点で、決定的に異なる。一般的には、実験によって動物から得られた結果を基に、その中の、最も近い所見をヒトに当てはめることが行われている。脳死の脳における変性の経過を、特に時間との関係で追究しようとする際には、死に至るまでの過程と、死後の、死体が置かれていた環境条件が互いに類似性に乏しいことが多いために、一概には断定できない。しかし、形態学的な追究は様々な手段、方法の中でも、客観性があり作業が割合容易であるために、主として形態学的な検討を行った。いずれも、ヒト脳組織のパラフィン切片による特殊染色である。1)Tubulin染色では、脳に障害のなかった例を対照とすると、明らかに染色性の低下が認められた。2)動物実験による脳所見の追究が、染色性の急速な消失のために、2から3日で終了せざるをえないので、多くの場合に数日から10日、又は2週間を経た後に、心臓の拍動停止により蘇生装置から解放されて、組織の摘出が行われるヒトの脳所見と照合することができない。3)以上のことから、動物と対比する事によるヒトの経時的変化の検索は、必ずしも有効的とは言えない。死後の脳について法医学的にアプロ-チした、基礎的かつ形態学的な検討はほとんど無い。そこで本年度の研究においては、形態的に脳の変性壊死過程の詳細を明らかにする為に、実験動物の脳を用いてその変性壊死過程における脳構成細胞の経時変化について免疫組織化学的な検索を含めて試みた。すなわち頚椎脱臼により屠殺したラットを恒温(37°C)に放置し経時的に脳を採取し、ただちに520%ホルマリン,0.1Mりん酸緩衝10%ホルマリン,0.1M酢酸緩衝2%paraformaldehydeー0.2%picric acid(PPA)等で固定をおこなった。固定後パラフィン包埋組織切片を作製しヘマトキシリンーエオジン染色(HE)および銀染色をおこない通常の組織検索をおこなった。また細胞骨格蛋白質(Tublin,Actin)および熱シヨック蛋白質(HSP)について、免疫組織化学染色を試みた。その結果、PPA固定によりTublinが、経時的変化を伴って染色されることが明らかになった。大脳海馬CA1領域では、神経細胞細胞質においては材料採取後1224時間に、また尖頭状突起においては36時間で染色性が最も強くなる事が判明した。この事から実験的には、通常のHEあるいは銀染色では識別しにくい脳の血流停止後の脳神経系の経時変化が、細胞骨格等の染色により明らかに出来る可能性が示唆された。またヒトへの実用的な応用を勘案した場合、もっとも一般的なホルマリン固定パラフィン包埋材料おいてもTublinは免疫組織化学的に検出可能なことが明らかになった。したがって来年度の研究課題でもあるが、ヒトの脳におけるTublin等を用いた免疫組織化学染色は、解剖材料の脳から死後時間を推定する一つの手段となりうる可能性が示吸され、法医学的に有用であることが期待される。
エキノコックス症免疫診断法(国際標準診断、早期診断、治癒判定法)の実用化

本研究における主要研究テーマは、現在地球規模で流行が深刻化しているエキノコックス症(多包虫症、単包虫症)に関する信頼性の高い免疫診断法(国際標準診断、早期診断、治癒判定法)の開発と実用化である。(1)現在、国際的に最も信頼性が高いと評価されている多包虫症特異診断抗原Em18を遺伝子組み換え抗原(RecEm18)として作成し、その過程でEm18の生化学的特性の解析がなされた。世界各国で別個に検索されてきた診断抗原の中でEm18のB cell epitope活性が最も高いことが判明した(Sako et al.2002.J Clin Microbiol 40,2760-2765)。(2)フランスとのブラインドテストによる共同研究から、RecEm18を用いる血清診断法はフランスにおける多包虫症と単包虫症を100%鑑別できることが判明した(Ito et al.2002.J Clin Microbiol 40,4161-4165)。現在、フランス、スイスにおいて認定された300例以上の多包虫症例の血清学的確認要請を受けている。(3)単包虫症の血清診断法についても遺伝子組み換えAntigen Bを作製した(Mamuti et al.2002.Clin Diag Lab Immunol 9,573-576;Mamuti et al.in prep.)。(4)血清診断上、最も交差反応が高い致死的寄生虫疾患、有鉤嚢虫症に関する遺伝子組み換え抗原を作製した(Sako et al.2000.J Clin Microbiol 38,4439-4444)。血清診断上鑑別を要する多包虫症、単包虫症、有鉤嚢虫症すべてに関する遺伝子組み換え抗原作製に成功し、国際的な評価を得た。現在、合成ペプチド抗原作製を試みている。(5)北海道を中心に、主治医から直接相談を受けた多包虫症疑診例において、Em18抗原を用いる血清検査で多包虫症と他の疾患を術前に100%鑑別し、術前確定血清診断法を確立した。国内での現行の血清検査が確定検査として機能していないことから、Em18を用いる血清検査の導入が望まれる。(6)ミトコンドリアDNA解析により、遺伝子診断法の開発が可能になった。遺伝子解析、遺伝子診断研究も含め、これらの研究成果は現在印刷中を含め国際誌に原著論文総説29編、国際会議録14編、著書5篇として発表した。和文総説、報告書も22編発表した。本研究成果の概要は下記の4項目としてまとめられる。エキノコックス症(多包虫症、単包虫症)は平成11年4月1日から施行されている感染症予防新法によって届け出が義務づけられた第4類感染症に含まれている。この法律の施行下で本州から2症例の多包虫症が届けられているが、第1症例は肝蛭症(秋田)

第2症例は単包虫症であり、国内で流行が問題になっている多包虫症ではなかった。このような誤診を防ぐ意味からも旭川医大の研究は緊急を要するテーマである。血清学的に鑑別が必要な寄生虫疾患には、多包虫症、単包虫症、有鉤嚢虫症とがあるが、これら3種類の寄生虫疾患についての血清学的鑑別診断法は旭川医大ですでに確立され、国際的にも最も信頼性が高い検査法であると評価されている。本研究では特に多包虫症についての国際標準診断法、早期診断法、治癒判定法の実用化を目的とする研究を推進している。1.Em18抗原を用いる血清診断、血清疫学への展開:中国、四川省、青海省、甘粛省を中心に、Em18-immunoblot陽性者は多包虫症であり、鑑別確定診断法として重要であると評価された。2.早期診断にEm18immunoblotが利用可能かどうかについては、これまでの国内での検査において陰性であった多包虫症例も検出できていることから、早期診断にも利用可能であると予測している。3.イムノブロット用抗原として粗Em18抗原、精製Em18抗原の2種類を用いている。さらに、特異抗体を用いたAffinity精製Em18抗原を用いている。特にAffinity精製Em18抗原を用いている場合に、感度がこれまでよりもかなり高くなることが判明している。4.治癒判定法としては精製Em18抗原、遺伝子組換え技法によって作製しているprototyperecEm18(rEMAG5)を用い、ほぼ類似の経過観察により予後判定が可能であるという成績が得られている。本研究における主要研究テーマは、現在国内で北海道の風土病として、第2の肝臓癌と呼ばれるエキノコックス症に関する信頼性の高い免疫診断法の開発と実用化への展開である。旭川医大で報告してきたエキノコックス症(多包虫症)血清診断抗原Em18について、これを特異抗体を用いるアフィニティー精製法と遺伝子工学の2通りの方法により、格段に信頼性が高い抗原作製と検査の簡便化に成功している。本年度の研究成果の第1は遺伝子組換えEm18(RecEm18)の作製である(Sako et al. in preparation)。このRecEm18を用い、(1)北海道内の関連病院を中心とするエキノコックス症血清学的再検査(基本的には行政主導で行われたエキノコックス症血清検査成績と旭川医大での検査結果についての比較)、(2)旭川医大で経過観察中のエキノコックス症症例、(3)フランスとの共同研究としてのブラインドテストによるEm18抗原の診断抗原としての信頼性検討、(4)中国におけるエキノコックス症疫学調査成績についての血清学的検討を試みてきている。(2)については現在、臨床講座で論文作成中で、(3)については論文が完成している(Ito etal. Emerging Infectious Diseases submitted)。(4)については中国四川省における多包虫症、単包虫症、両症が重複流行地における地域住民の検査を現在、試みている段階である。これらの研究実績に基づき、エキノコックス症対策指針総説を外国の研究者達と幾つかまとめている段階である。来年度は、これまでに作製、精製に成功しているRecEm18を用いるキット化へと研究が展開するものと予測している。本研究における主要研究テーマは、現在地球規模で流行が深刻化しているエキノコックス症(多包虫症、単包虫症)に関する信頼性の高い免疫診断法(国際標準診断、早期診断、治癒判定法)の開発と実用化である。(1)現在、国際的に最も信頼性が高いと評価されている多包虫症特異診断
がん染色体不安定性の要因としての中心体サイクル制御機構異常に関する研究

PLK4が胃がんで高発現しており、中心体過剰複製、染色体不安定性を誘導すること、また、primary cilia形成を抑制することを明らかにした。大腸がんにおいて、SGOL1のエクソン3を欠いた新規バリアントSGOL1-P1が腫瘍部特異的に発現していること、また、その過剰発現が染色体の配列異常、早期染色体分離、M期進行の遅延、中心体過剰複製、染色体不安定性を引き起こしていることを明らかにした。AIDの中心体局在、肺がんでの過剰発現、突然変異誘発能を明らかにした。今年度末において論文報告できたもののうち、以下の2点について記す。1.正確な染色体分離が行われる上で重要な役割を果たす分子であるヒトシュゴシン(SGOL1)について、これまでにその発現抑制により中心体過剰複製が誘導されることなどを報告してきたが、更に次の結果を得た。大腸がんにおいて腫瘍部特異的に、SGOL1のエクソン3を欠いた新規バリアントSGOL1-P1が発現していた。SGOL1-P1を大腸がん細胞株HCT116で過剰発現させると、染色体の配列異常、早期染色体分離、M期進行の遅延、中心体過剰複製を示す細胞が増加し、染色体数の不安定性につながった。これらは、siRNA法によるSGOL1発現低下でもみられた。また、SGOL1-P1の過剰発現は、内在性SGOL1およびコヒーシンサブユニットRAD21/SCC1のセントロメア局在を阻害した。以上のことから、SGOL1-P1は、大腸がん細胞において、内在性SGOL1の阻害因子としてはたらき、染色体不安定性を引き起こすことが示唆された。2. Bリンパ球に発現し抗体多様性に関わることが知られていたAID遺伝子が、ヒト肺がん細胞株および原発性肺がんの一部で発現していることを明らかにした。AIDを肺がん細胞株H1299で過剰発現させると、5.0-6.1倍高い突然変異率を示した。また、129例の原発性肺がん検体での解析で、AID蛋白質発現レベルは、p53変異の有無と関連性を示した。さらに、AIDの一部は中心体に存在することを明らかにした。以上のことから、中心体にも存在するAIDの発現は、その変異誘発能により一部の肺がんに関わることが示唆された。AIDの中心体制御能については検討中である。以下の3点について報告する。1.中心体制御に関わることが示唆されている遺伝子を含む10遺伝子EGFR,ERBB2,EPHB3,PIK3CA,MET,PTK7,ACK1,STK15,SRC,HCK(100キナーゼ遺伝子の中から、これまでに胃/肺/大腸がん計60例での検索から抽出されたもの)について、365例の原発性胃がん検体での遺伝子増幅率を明らかにし、臨床病理因子との関連性を示した。2.8-ヒドロキシグアニン(80HG)などの酸化的損傷塩基の除去修復に関わるMUTYHは、OGG1とdouble knockoutさせると、その細胞は、酸化的ストレス誘導下で中心体過剰複製を起こしやすいことが知られている。このMUTYHの胃がんとの関連を今回検討した。胃がんにおけるMUTYHのmRNAおよび蛋白質発現レベルの低下が示された。また、がん部での発現レベルに応じて胃がんを2群化すると、MUTYH低発現は独立した予後不良予測因子になることが多変量解析により示された。最後に、MUTYH発現レベルの異なるAGS胃がん細胞亜株を樹立・解析し、MUTYH発現レベルが、(1)A:80HG塩基対に対する修復活性、(2)80HGによるin vivo突然変異誘発に対する抑制活性、(3)細胞増殖抑制活性、を胃がん細胞内で規定していることを明らかにした。3.中心体制御に関わることが示唆されているPLK4遺伝子について、各種ヒトがん細胞株での発現レベルを検討したところ、胃がん細胞株での過剰発現が示された。さらに、原発性胃がんでの検討でも過剰発現が示された。そこで、AGS胃がん細胞株でのPLK4発現誘導株を樹立したところ、PLK4発現誘導により、中心体過剰複製、染色体不安定性が誘導されることが示された。以上のことから、PLK4過剰発現が胃がんの発生・進展に関わることが示唆された。1.中心体制御に関わることが示唆されているPLK4遺伝子について、前年度、胃がんでの過剰発現、またその胃がん細胞株での過剰発現により中心体過剰複製、染色体不安定性が誘導されることを示している。さらに、本年度、PLK4過剰発現が、primary cilia形成を抑制することを明らかにした。2. 8-ヒドロキシグアニン(8OHG)などの酸化的損傷塩基の除去修復に関わるMUTYHは、OGG1とdouble knockoutさせると、その細胞は、酸化的ストレス誘導下で中心体過剰複製を起こしやすいことが知られている。また、MUTYH関連ポリポーシス(MAP)の原因遺伝子でもある。

このMUTYHの生殖細胞系列変異型の機能評価を今回行った。各変異型の発現誘導株をtransposon vectorシステムを利用してヒト細胞株で樹立し、A:8OHGを含んだシャトルプラスミドpMY189を用いて突然変異抑制能を比較したところ、野生型発現株で示された8OHGによる突然変異の抑制が、2型-R154H, M255V, L360P, P377Lでは認められなかった。これらのアレルは、MAP病原性アレルであることが示唆された。3.中心体制御に関わることが示唆されている遺伝子を含む10遺伝子EGFR, ERBB2, EPHB3, PIK3CA, MET, PTK7, ACK1, STK15, SRC, HCKについて、その遺伝子過剰増幅が、胃がんの予後予測規定因子となるかどうかについて検討した。そして、内1つが独立した予後予測規定因子となることを明らかにした。研究成果が得られているので。24年度が最終年度であるため、記入しない。予定通り推進させる。
プロテオミクスを応用した細胞表層におけるプロテオリシスの網羅的標的解析

これまでに、ヒト線維芽肉腫細胞種株HT1080を用いて、FLAG標識をしたMT1-MMPを発現させ、複合体を単離する条件を決定し、含まれる蛋白質成分の網羅的プロテオミクス解析した。その結果、MT1-MMPと直接結合する分子および間接的に近接した位置に存在する分子をリストアップできることを示した。今年度はヒト上皮由来A431がん細胞を用いて、上皮細胞でのMT1-MMP複合体解析を行った。また、同様の解析手法をMT4-MMPと接着分子であるインテグリンβ1に拡大した。上皮細胞においてMT1-MMPと会合している蛋白質として同定できたのは、分泌蛋白として5種類、膜蛋白として64種類,細胞内蛋白として87種類,また、機能未知の7蛋白質が含まれていた。インテグリンβ1と会合する分子は、膜蛋白として17種類,細胞内蛋白として51種類が同定された。MT1-MMPに会合する膜蛋白質に着目して基質となる蛋白質の検索を行った。テストにエントリーした候補分子18個中9個がMT1-MMPとの共発現によって切断されることが明らかとなった。MT1-MMPとの関係で特に注目されるIgドメインを持つ接着分子や増殖因子受容体ついての切断に関しては、内在性に発現する分子間での切断活性も確認できた。このことにより、本研究で確立した膜分子複合体解析法がプロテアーゼの基質を網羅的に解析する目的で用いることが可能であることを示した。現在、会合分子の生理的な関連の解析を個別に進めると同時に、会合分子の物理的な位置関係をクロスリンカーを用いて解析することを進めている。近年、細胞表層で起こるプロテオリシスが細胞機能の発現に深く関与することが明らかとなり、細胞表層での基質分解を担う分子群ネットワークの解明は、癌をはじめとする種々の疾病の解明に重要な手がかりとなりうる。これまでに私たちは細胞外基質分解性のメタロプロテアーゼと癌浸潤に注目して研究を行った過程で、癌細胞の浸潤や転移に重要な役割を果たす膜型マトリックスメタロプロテアーゼ(MT-MMP)を見出した。その後の解析からMT-MMPは癌細胞が基底膜からの浸潤・転移する際の基底膜破壊だけでなく、様々な疾病においても重要であることが明らかとなった。しかし、MT-MMPの膜上での機能制御の分子機構、およびその生理的な基質については、膜蛋白質の扱い難さ、検出法の限界などの理由により殆ど明らかとなっていない。そのため、細胞膜上で起こっているMT-MMPの制御分子や質分子を同定することは、これら分子がMT-MMPと共益的に新たな機能発現に関わる可能性、さらにヒト疾患の理解と診断治療への展望を開く可能性をもつ。そこで本年度は、細胞表層のプロテアーゼシステムに着目して、膜型マトリックスメタロプロテアーゼ1 (MT1-MMP)と複合体を形成している細胞外および細胞内蛋白質を特異的に精製する実験系を確立した。まず、薬剤誘導によりMT1-MMP発現を制御可能な蛋白質発現系を用いて、FLAGタグ標識したMT1-MMPを安定的に発現誘導可能なヒト癌細胞株の樹立を行った。さらに、確立したMT1-MMP発現細胞を用いて、MT1-MMP複合体分子群の単離・精製を行い、この複合体に含まれる蛋白質を網羅的にプロテオーム解析システムによって解析し、その妥当性を既知の複合体形成分子を含んでいるか否かの判定を行い、これまでにMT1-MMPと結合が報告されている膜蛋白質を含め100種以上のMT1-MMP結合蛋白質を見出した。現在、免疫沈降法を用いて、今回見出された蛋白質のMT1-MMPとの結合の査定を行っている。

ヒト線維芽細胞腫HT1080をもちいて、FLAG標識した膜型マトリックスメタロプロテアーゼ(MT1-MMP)をテトラサイクリン制御下で発現誘導させる系を確立した。この細胞溶解液よりMT1-MMPを抗体カラムを用いて精製した。MT1-MMPを発現誘導した細胞から得られた精製画分を電気泳動で調べると、複数の蛋白質が存在しており、これらが直接・間接的にMT1-MMPと複合体を形成していると想像された。この精製画分に含まれる蛋白質を網羅的に同定するために、プロテアーゼ消化した後に生じたペプチドを液体クロマトグラフィーで分離し、分離画分を併設した質量分析機に送り込んで、分子量とアミノ酸配列情報を同定した。その結果を蛋白質データベースと照合することにより、この画分中に160種類を越える蛋白質を同定することができた。この中で約3割が巻く蛋白質であり、6割が細胞内蛋白質であった。細胞膜蛋白質に注目すると、これらの中にはインテグリンb1鎖、CD63などMT1-MMPと複合体を形成することが報告されている分子が含まれていた。一方で、複合体の調整法からも予想されるように、細胞骨格系の分子は含まれておらず、得られた解析結果が、細胞外基質・接着分子・細胞骨格を結ぶ強固な細胞接着複合体は反映していないことも明かとなった。同定された膜蛋白質は8例のうちの1例をのぞいて免疫沈降法でMT1-MMPと共沈することが確認できた。また、免疫染色によって一部はラッフリング膜状で、他のものは輸送小胞やリソゾーム様構造でMT1-MMPと共存することが確認できた。また、ここで同定された膜蛋白質の多くは、すでに別に実験から、悪性のがん細胞の増殖性、浸潤性との相関が指摘されているものが多く含まれており、MT1-MMPががん細胞の浸潤を担う分子として考えられていることとも一致する結果が得られている。今後の課題として、これらの相互作用がMT1-MMPを介した細胞機能制御にどのように関わっているのかを個別に評価する必要性があり、次年度の課題でもある。これまでに、ヒト線維芽肉腫細胞種株HT1080を用いて、FLAG標識をしたMT1-MMPを発現させ、複合体を単離する条件を決定し、含まれる蛋白質成分の網羅的プロテオミクス解析した。その結果、MT1-MMPと直接結合する分子および間接的に近接した位置に存在する分子をリストアップできることを示した。今年度はヒト上皮由来A431がん細胞株を用いて、上皮細胞でのMT1-MMP複合体解析を行った。また、同様の解析手法をMT4-MMPと接着分子であるインテグリンβ1に拡大した。上皮細胞においてMT1-MMPと会合している蛋白質として同定できたのは、分泌蛋白として5種類、膜蛋白として64種類,細胞内蛋白として87種類,また、機能未知の7蛋白質が含まれていた。インテグリンβ1と会合する分子は、膜蛋白として17種類,細胞内蛋白として51種類が同定された。MT1-MMPに会合する膜蛋白質に着目して基質となる蛋白質の検索を行った。テストにエントリーした候補分子18個中9個がMT1-MMPとの共発現によって切断されることが明らかとなった。MT1-MMPとの関係で特に注目されるIgドメインを持つ接着分子や増殖因子受容体ついての切断に関しては、内在性に発現する分子間での切断活性も確認できた。このことにより、本研究で確立した膜分子複合体解析法がプロテアーゼの基質を網羅的に解析する目的で用いることが可能であることを示した。