hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
メゾスコピック弾塑性破壊力学に基づいた靭性評価及び予測手法の確立

本研究は連続体力学を基礎とした従来の弾塑性破壊力学の抱える諸問題,すなわち破壊靭性に及ぼす拘束効果,板厚効果,ひずみ速度効果,ばらつき,冷間加工等の影響などを破壊形態に応じた破壊過程の微視的尺度での定式化を通して体系的に明らかにし,さらに材料及び破壊形態に応じた形での新しい破壊力学の構築を目的としている.特に本研究では鉄鋼材料のへき開型脆性破壊を対象に,最弱リンク概念に基づいたWeibull型の破壊条件をき裂材に適用し,へき開型破壊靭性の定式化を試みるとともに,実用鉄鋼材料の破壊靭性評価に際してのJ積分,CTODなどの弾塑性破壊力学パラメータの適用限界,試験片寸法要件などについて実験的,解析的に検討した.き裂端の特異応力場解析とへき開破壊のWeibull形破壊条件とを組み合わせることにより,鉄鋼材料のへき開形破壊靭性は材料のへき開破壊応力と降伏応力との比のべき乗に比例することが解析的に示される.丸棒切欠き試験片と破壊靭性試験片と用いて実験的に求めたへき開破壊応力と破壊靭性との関係は解析的予測に良く一致し,鉄鋼材料のへき開形破壊靭性の定式化が可能であることを示した.さらに,この結果を基に破壊靭性に及ぼす冷間加工の影響,照射脆化,動的負荷すなわちひずみ速度の影響を実験的に調べ,定式化された破壊靭性からこれらの影響が定量的に予測可能であることを示した.また,Ni添加による靭性改善の機構を降伏応力,へき開破壊応力に及ぼす影響として明らかにし,従来の冶金的アプローチとは全く異なる力学的視点からの解析を試みた.定式化したモデルによれば破壊靭性に及ぼす諸因子の影響は材料のひずみ硬化指数nとWeibullへき開破壊応力の形状母数mとに強く依存する.破壊靭性の板厚効果,拘束効果(降伏規模の影響),ばらつきの程度を寸法の異なるCT試験片による破壊靭性試験を行って実験結果と上記Weibull応カクライテリオンに基づく解析的予測と極めて良く一致した.破壊靭性評価において現行のJ, CTODに基づいた破壊力学的評価の適用限界は材料のn値,m値に強く依存することを実験的,解析的に検証することができた.この結果は一昨年のASTMの破壊靭性試験方法規格の改訂とほぼ整合するものであった.本研究は連続体力学を基礎とした従来の弾塑性破壊力学の抱える諸問題,すなわち破壊靭性に及ぼす拘束効果,板厚効果,ひずみ速度効果,ばらつき,冷間加工等の影響などを破壊形態に応じた破壊過程の微視的尺度での定式化を通して体系的に明らかにし,さらに材料及び破壊形態に応じた形での新しい破壊力学の構築を目的としている.特に本研究では鉄鋼材料のへき開型脆性破壊を対象に,最弱リンク概念に基づいたWeibull型の破壊条件をき裂材に適用し,へき開型破壊靭性の定式化を試みるとともに,実用鉄鋼材料の破壊靭性評価に際してのJ積分,CTODなどの弾塑性破壊力学パラメータの適用限界,試験片寸法要件などについて実験的,解析的に検討した.き裂端の特異応力場解析とへき開破壊のWeibull形破壊条件とを組み合わせることにより,鉄鋼材料のへき開形破壊靭性は材料のへき開破壊応力と降伏応力との比のべき乗に比例することが解析的に示される.丸棒切欠き試験片と破壊靭性試験片と用いて実験的に求めたへき開破壊応力と破壊靭性との関係は解析的予測に良く一致し,鉄鋼材料のへき開形破壊靭性の定式化が可能であることを示した.さらに,この結果を基に破壊靭性に及ぼす冷間加工の影響,照射脆化,動的負荷すなわちひずみ速度の影響を実験的に調べ,定式化された破壊靭性からこれらの影響が定量的に予測可能であることを示した.また,Ni添加による靭性改善の機構を降伏応力,へき開破壊応力に及ぼす影響として明らかにし,従来の冶金的アプローチとは全く異なる力学的視点からの解析を試みた.定式化したモデルによれば破壊靭性に及ぼす諸因子の影響は材料のひずみ硬化指数nとWeibullへき開破壊応力の形状母数mとに強く依存する.破壊靭性の板厚効果,拘束効果(降伏規模の影響),ばらつきの程度を寸法の異なるCT試験片による破壊靭性試験を行って実験結果と上記Weibull応カクライテリオンに基づく解析的予測と極めて良く一致した.破壊靭性評価において現行のJ, CTODに基づいた破壊力学的評価の適用限界は材料のn値,m値に強く依存することを実験的,解析的に検証することができた.この結果は一昨年のASTMの破壊靭性試験方法規格の改訂とほぼ整合するものであった.本研究は連続体力学を基礎とした従来の弾塑性破壊力学の抱える諸問題を破壊形態に応じた破壊過程の微視的尺度での定式化を通して顕在化させ,材料及び破壊形態に応じた形での新しい破壊力学の構築を目的としている.

今年度は鉄鋼材料のへき開型脆性破壊を対象に,これまでに実験的に検証してきたWibull型の破壊条件をき裂材に適用し,へき開型破壊靱性の定式化を試みるとともに,実用鉄鋼材料の破壊靱性評価に際してのJ積分,CTODなどの弾塑性破壊力学パラメータの適用限界,試験片寸法要件などについて実験的,解析的に検討した.破壊靱性の定式化に関しては,従来の蓄積データに加えて数種の鋼について切欠き丸棒引張り試験,CT試験による破壊靱性試験を実施し,Weibull型の確率論的応力条件をへき開破壊の条件として解析的に予測されるへき開破壊応力と破壊靱性との相関関係を検証した.その結果,鉄鋼材料のへき開型破壊靱性は材料定数であるWeibullへき開破壊応力と降伏応力に強く依存し,ひずみ硬化特性などに弱く依存する関数として定式化できることを示した.破壊靱性の温度依存性は主として降伏応力の温度依存性に起因し,冷間加工や中性子照射による脆化の主因も降伏点の上昇によるものであることを明らかにした.破壊靱性試験に関しては,Weibull型の破壊条件を持ち込んだ解析により,破壊靱性に及ぼす試験片の拘束度の影響,降伏規模の影響が現在,ASTMによって提案されているへき開破壊靱性に対するものと若干異なること,J積分,CTODの適用限界,すなわちvalidな靱性値を求めるための試験片条件が現行規格では過度に厳しく,高靱性材料では大幅に緩和できることを示し,新しい試験片要件と複数パラメータ破壊力学の提案を行った.本研究は連続体力学を基礎とした従来の弾塑性破壊力学の抱える諸問題,すなわち破壊靭性に及ぼす拘束効果,板厚効果,ひずみ速度効果,ばらつき,冷間加工等の影響などを破壊形態に応じた破壊過程の微視的尺度での定式化を通して顕在化させ,材料及び破壊形態に応じた形での新しい破壊力学の構築を目的としている.昨年度は鉄鋼材料のへき開型脆性破壊を対象に,これまでに実験的に検証してきたWeibull型の破壊条件をき裂材に適用し,へき開型破壊靭性の定式化を試みるとともに,実用鉄鋼材料の破壊靭性評価に際してのJ積分,CTODなどの弾塑性破壊力学パラメータの適用限界,試験片寸法要件などについて実験的,解析的に検討した.今年度は,材料としてのばらつき,清浄度など信頼性の高い低合金鋼を供試材に選び,材料の基本的な機械的性質,へき開破壊に関する基本特性,それに及ぼす材料諸因子の影響を詳細な実験により調べ,昨年度までの実験的,解析的結果の確認を行った.丸棒引張り試験片を用いて材料の各温度における強度,ひずみ硬化特性,へき開破壊応力とその確率分布,粒径,炭化物寸法の影響を調べるとともに,ひずみ硬化指数nとWeibullへき開破壊応力の形状母数mから解析的に予測される破壊靭性の板厚効果,拘束効果(降伏規模の影響),ばらつきの程度を寸法の異なるCT試験片による破壊靭性試験を行って実験的に検証した.その結果,Weibull応力クライテリオンに基づく解析的予測と極めて良く一致し,また昨年のASTMの破壊靭性試験方法規格の改訂が妥当なものであることが検証できた.来年度は破壊靭性を考える上で重要な材料特性であるWeibull指数mの材料学的支配因子を明らかにすることを目的として,数種の鋼についての実験を行い,最終的に鉄鋼材料破壊靭性評価における新しい破壊力学の適用法を提示することを目的とする.本研究は連続体力学を基礎とした従来の弾塑性破壊力学の抱える諸問題,すなわち破壊靭性に及ぼす拘束効果,板厚効果,ひずみ速度効果,ばらつき,冷間加工等の影響などを破壊形態に応じた破壊過程の微視的尺度での定式化を通して顕在化させ,材料及び破壊形態に応じた形での新しい破壊力学の構築を目的としている.昨年度までに鉄鋼材料のへき開型脆性破壊を対象に,これまでに実験的に検証してきたWeibull型の破壊条件をき裂材に適用し,へき開型破壊靭性の定式化を試みるとともに,実用鉄鋼材料の破壊靭性評価に際してのJ積分,CTODなどの弾塑性破壊力学パラメータの適用限界,試験片寸法要件などについて実験的,解析的に検討してきた.き裂端の特異応力場解析とへき開破壊のWeibull形破壊条件とを組み合わせることにより,鉄鋼材料のへき開形破壊靭性は材料のへき開破壊応力と降伏応力との比のべき乗に比例することが解析的に示されている.
無細胞DNA除去修復系を用いた色素性乾皮症蛋白質の解析

高発がん性のヒト遺伝病である色素性乾皮症(XP)は、DNA除去修復に欠損をもつAからGの7つの相補性群及びヴァリアントに分類されている。本申請者らは、クロマチン構造をとったDNAを用いた高精度の無細胞ヌクレオチド除去修復系を構築し、既に、XPC及びHHR23Bという新しい修復因子の複合体を固定しており、本年度は、その組み換え蛋白質を作成して解析を行った。また、既に、他のXP細胞抽出液についても、その相補活性を検出しており、それらについても解析を進めた。1色素性乾皮症(XP)C群蛋白質の解析バキュロウイルス系を用いて作成した。XPC蛋白質は、強くDNAに結合するというXPC-HHR23B複合体のもつ性質を単独で示した。また、無細胞ヌクレオチド除去修復系において、XP-C群細胞抽出液の修復欠損を相補した。しかし、XP-C群細胞抽出液中に存在する過剰のHHR23Bを除去した修復系においては、XPC蛋白質単独では、弱い相補活性しか見られず、組み換えHHR23Bの添加により修復活性は、著しく促進されたことから、両者が共存することが除去修復に重要であると考えられる。2新たな修復因子の同定無細胞修復系を用い、XP-F群及びXP-G群細胞抽出液の修復欠損を相補する蛋白質の精製を進めた。その結果、XPF相補活性は、ERCC1及びERCC11細胞抽出液を相補する活性と挙動を共にした。この画分は、構造特異的なエンドヌクレアーゼ活性を持ち、除去修復反応において、DNA損傷の5'側を切断すると考えられる活性を検出した。XPGは、ほぼ単一にまで精製し、これも構造特異的なエンドヌクレアーゼ活性を持つことを明かにした。このヌクレアーゼは、損傷の3'側の切断を行うことができると考えられるものであった。現在、さらに除去修復因子の同定を進めており、無細胞系の再構成を進めている。
票の買収や強要に耐性を有した電子投票に関する研究・開発

投票者が投票に参加する際に,自分の秘密鍵(秘密情報)を提示すること無く投票資格を第三者に譲渡不可能な認証方式の提案・開発を行った.提案方式では,ペアリング技術を用いる事で投票者の公開鍵を認証情報に含め,認証情を報提示するときに対となる秘密鍵情報を持っている事を証明する.そのため,秘密鍵の提示を行う事なく,第三者に認証情報の譲渡を行うことを防止した.200人程度の候補者に対して登録から,認証完了までに約10秒程度で処理が完了することが確認でき,実用的であることを示した.投票者が投票に参加する際に,自分の秘密鍵(秘密情報)を提示すること無く投票資格を第三者に譲渡不可能な認証方式の提案・開発を行った.提案方式では,ペアリング技術を用いる事で投票者の公開鍵を認証情報に含め,認証情を報提示するときに対となる秘密鍵情報を持っている事を証明する.そのため,秘密鍵の提示を行う事なく,第三者に認証情報の譲渡を行うことを防止した.200人程度の候補者に対して登録から,認証完了までに約10秒程度で処理が完了することが確認でき,実用的であることを示した.今年度は,主要な研究会において調査研究を行った.また,最終年度において研究成果を開発・評価を行うための実験環境の構築を行った.多くの電子投票方式では,投票者の認証と投票とが個別に考えられており,本研究の目的である,認証から投票までを考慮した電子投票方式は非常に有用である事が分かった.本研究でもまず始めに,電子投票において非常に重要になる認証方式について検討を行った.特に,匿名性を担保しつつ利用者(有用者)を認証する必要があるため,ID(利用者を特定できる情報)を用いる事無くパスワードのみで利用者の認証が可能な,匿名パスワード認証方式の提案を行った.提案方式では,投票に参加する利用者がサーバに登録されたパスワードを正しく知っているかを,IDを明かす事無く認証する事が可能である.従来の方式では,利用者はサーバの保持しているデータベースのどの位置に自分が登録されているかを知る必要があったが,提案方式ではパスワードと組となる画像(知識)によりその位置を利用者本人のみが特定可能な仕組みを取り入れた.本方式ではパスワードと画像情報を利用する事で二重の認証となり,利用者の負担を最小限にしながら安全性も向上したと考えられる.試験実装の結果から3,000人程度の認証であれば,実用に耐え得る時間内で処理が完了する事が分かった.この事により,大規模選挙に用いる場合等は選挙区などにより,ある程度グループ分けを行う必要がある事がわかった.今後は画像(知識)を用いた認証方式を導入した事による安全性の評価や,利用者への負担等評価を行う必要があると考える.今後,本方式を資格情報が譲渡不能な資格認証方式と組み合わせる事で,認証された投票者のみが最終的な投票を実行可能な電子投票方式へと発展させる.また,今年度構築した実験環境を用いた実装・評価を行い,実用的な電子投票システムへと発展させる予定である.本研究では、前年度の研究成果をベースに認証情報の譲渡が困難な匿名認証方式の提案・開発・評価を行った.電子投票において非常に重要になる認証方式に着目し,匿名性を担保しつつ利用者(有権者)を認証する技術として応用可能である.提案方式では,利用者(投票者)の公開鍵を認証情報に含めることで,利用者が実際に認証を行う(投票権を証明する)際に公開鍵と対となっている秘密鍵を持っていることを示す必要が発生する.もし認証情報(投票資格)取得後に認証情報を第三者に譲渡する場合,投票者の秘密鍵を同時に第三者に譲渡する必要が発生するため,認証情報の譲渡を防ぐことが可能となる.また,複数回の利用(信任投票のように,候補者から複数人選ぶ場合など)が行われた場合でも認証情報のランダム化を行う事で,同一人物の利用を特定することを防止している.そのため,一度認証情報を得た利用者は複数回に渡り,その認証情報の利用を継続することが可能になった.本方式では,登録,認証などの各処理は利用者の数には依存しないため利用者数が多い場合の利用に適している.また,実際に試験実装を行い,認証情報提示先(候補者)の数による評価を行った結果,提示先が200程度の場合,登録(認証情報の取得)に10秒程度,認証情報の提示,検証に400ミリ秒という結果になった.複数回の提示に利用する場合でも登録は1度だけで良く,実際に利用者が待機する必要のある時間は1秒未満で済むことから十分実用に耐え得る事がわかった.
ミクロ統計データを活用した舞台芸術上演組織の活動に関する調査研究

本研究は、舞台芸術の上演組織(劇団・楽団等)に対してアンケート調査を行い、その活動実態を明らかにすることを第一の目的とし、この調査のために作成する上演組織の一覧リストと、サービス業基本調査の分析結果を照合して、母集団の代表制の比較を試みることを第二の目的としたものである。本研究は2年度にわたる研究であり、昨年度末に調査票の発送を行った。本年度はその回収と集計を行った。調査対象のうち、通常の上演団体に当たる「一般」は、5,933通の発送に対して有効回答は203通ときわめて回答率が低かった。このため、開設年次、経営組織種別、構成人数、活動分野、活動地域、活動内容、年間公演活動日数、などについて集計したが、これだけのデータで全貌を論するには問題がある。いっぽう、政府統計である『サービス業基本調査』の特別集計を再整理してみたが、今回の調査対象と直接比較することは困難であった。両者の間には分類方法の相違と、サービス業調査の対象となっていない上演組織も多数存在するために、サービス業調査のミクロデータの分析では十分とはいえそうにないことが結論となった。
羊膜上培養歯根膜由来細胞シートを用いた新たな骨再生医療に関する基礎的研究

羊膜の有用性に注目し、歯根膜由来細胞(PDL細胞)の羊膜上での骨分化誘導培養を行った。PDL細胞は、羊膜上にて増殖し、免疫染色像では細胞増殖マーカー、間葉系細胞マーカー、骨芽細胞マーカー、細胞間接着装置、基底膜構成成分が発現し、1枚の細胞シートを形成した。実験動物への移植にて石灰化細胞基質の形成を認めた。羊膜上培養PDL細胞シートは骨分化能を有しており、新たな骨再生医療への応用の可能性が示された。われわれは、歯周組織の再生に最適な新たな培養細胞シートの開発を念頭に、羊膜上にて歯根膜由来細胞を骨分化誘導培養し、新規羊膜上培養歯根膜由来細胞シートの作製を行った。羊膜は、帝王切開時の胎盤より採取し、洗浄後、羊膜上皮細胞を除去したものを研究に供した。また歯根膜由来細胞は、抜去した智歯より歯根膜組織を採取し初代培養後、34代継代したものを使用した。継代培養した歯根膜由来細胞は、羊膜上に播種し、約3週間、骨分化誘導培地上で培養を行った。そして、作成した羊膜上培養歯根膜由来細胞に対して、蛍光抗体法による免疫染色を行った。なお、当研究の実施および歯根膜組織、羊膜の利用については、該当患者に対し本研究内容・安全性の説明を行い、同意を得た上で実施した。また、京都府立医科大学医学倫理審査委員会の許可を得た上で実施した。骨分化誘導培養を行い作製した羊膜上培養歯根膜由来細胞は、羊膜上において歯根膜としての性質を保持しつつ歯根膜由来細胞が増殖していた。また、デスモソームやタイト結合のマーカー(desmoplakin,ZO-1)、基底膜構成成分(laminin 5/10,collagen IV/VII)の発現を認めたことより、細胞間接着装置が存在し、基底膜構造を有する培養細胞シートであることが示唆された。そしてさらに、骨芽細胞マーカーであるosteocalcin,osteopontinおよびbone sialoproteinが発現を認めており、新生骨形成能、すなわち歯周組織再生を促進する細胞を有しているものと推察された。骨再生能を有した新規培養歯根膜由来細胞シートの開発を最終目標に、羊膜上にて歯根膜由来細胞の骨分化誘導培養を行った。同培養シートは骨芽細胞関連のタンパク発現を認め、新生骨形成能、すなわち歯周組織再生を促進する細胞を有していることを明らかにしてきた。現在、上記培養シートのin vivoにおける細胞動態について検討を加えた。羊膜は帝王切開時の胎盤より採取した。また歯根膜由来細胞は、抜去した智歯より歯根膜組織を採取し初代培養後、3から4代継代したものを研究に使用した。継代培養した歯根膜由来細胞を羊膜上に播種し、骨分化誘導培地(デキサメタゾン、アスコルビン酸、β-グリセロリン酸含有培地)上で培養を行った。上記にて得られた培養シートを、BALB/cヌードマウス腎被膜下への移植を行い、4週間後に摘出し、H-E染色、アリザリンレッド染色、ならびに免疫染色を行った。骨分化誘導培養を行った羊膜上培養歯根膜由来細胞は、移植4週間後において紡錘形の歯根膜由来細胞が層状に増殖していた。免疫染色像では、間葉系細胞マーカー(vimentin)、骨芽細胞マーカー(bone Gla-protein (osteocalcin))の発現を認めたが、石灰化物質の形成は認めなかった。移植後においても歯根膜由来細胞は増殖し、in vivoの環境下においてもその性質を保持していることが示され、羊膜上培養歯根膜由来細胞シートは骨再生能を有した細胞シートである可能性が示された。同培養シートは骨芽細胞関連のタンパク発現を認め、新生骨形成能、すなわち歯周組織再生を促進する細胞を有していることを免疫組織化学的に明らかにしてきた。そして、上記にて得られた培養細胞シートのin vivoにおける細胞動態、すなわち実験動物の皮下に移植することによる新生骨形成の可能性についての検討を行った。またPDL細胞は、抜去した智歯より歯根膜組織を採取し初代培養後、3から4代継代したものを研究に使用した。継代培養したPDL細胞は、羊膜上に播種し、約4週間、骨分化誘導培地で培養を行った。上記にて得られた培養細胞シートは、羊膜ごとBALB/cヌードマウス背部皮下への移植を行い、8週後に移植部位を採取した。移植8週後、軟X線写真にて羊膜上培養PDL細胞シートの移植部に不透過像を認め、H-E染色像で同部位に石灰化様組織を認めた。さらに、アリザリン・レッドS染色で石灰化物形成を、またvon Kossa染色で石灰化用組織を認めた。免疫染色像では、間葉系細胞マーカーであるvimentin、骨芽細胞マーカーであるbone Gla-proteinの発現を認めた。本研究にて骨分化誘導培養を行った培養PDL細胞シートは、羊膜を培養基質として用いたことで、移植操作に耐えうる十分な強度を供えていた。

また移植後における免疫染色像にて、間葉系細胞マーカーのvimentin、骨芽細胞マーカーのosteocalcin陽性細胞を認め、生体内の環境下においてもその性質を維持していることが示された。さらにはアリザリン・レッドS陽性、von Kossa陽性の石灰化細胞外基質の形成が認められた。羊膜の有用性に注目し、歯根膜由来細胞(PDL細胞)の羊膜上での骨分化誘導培養を行った。PDL細胞は、羊膜上にて増殖し、免疫染色像では細胞増殖マーカー、間葉系細胞マーカー、骨芽細胞マーカー、細胞間接着装置、基底膜構成成分が発現し、1枚の細胞シートを形成した。実験動物への移植にて石灰化細胞基質の形成を認めた。羊膜上培養PDL細胞シートは骨分化能を有しており、新たな骨再生医療への応用の可能性が示された。骨分化誘導培養を行った羊膜上培養歯根膜由来細胞の実験動物への移植を行い、in vivoでの培養細胞シートの遊走増殖について組織学的、免疫組織化学的解析を行っている。現在までの研究達成度としては、おおむね順調に進展していると考えられる。歯科・外科系歯学これまでの検討において、羊膜上培養歯根膜由来細胞シートの実験動物移植にて、石灰化物質の存在は認められず、今後、移植方法の検討ならびに移植長期における骨無機質の新生や血管新生等の検討を行っていく必要があると考えている。羊膜上にて、歯根膜由来細胞の骨分化誘導培養を行い、培養細胞シートの組織学的ならびに免疫組織化学的解析がほぼ終了した。以上より、現在までの研究の達成度としては、おおむね順調に進展していると考えられる。年度内に研究試薬の調達が間に合わず、予定額を下回った。上記にて作成された培養シートは、実験動物への移植を行い、細胞の遊走増殖を経時的に観察し組織学的、免疫組織化学的検討を行う。移植方法は、安定した再現性を考慮し、細胞を一箇所に留めることが可能である腎被膜下への細胞移植法を予定している。そして移植後における培養シートの経時的変化を評価する。羊膜を基質とすることで、細胞の足場を形成され新生骨の産生が見られるものと予想している。各種研究試薬、移植実験のための実験動物の購入、ならびに研究成果発表のための旅費・投稿費として使用する予定である。
次世代間葉系幹細胞の作成と機能制御

iPSCからMSCの誘導、プロ蛋白質転換酵素による生物活性修飾については成果が出た。しかし、幾つかのテーマ(プロ蛋白質転換酵素ノックアウト細胞株の作成)については遅れ気味である。CRISPR/Cas9システムをによるプロ蛋白質転換酵素をknock-downした細胞株の作成が達成できていない。iPS由来MSC株の各プロ蛋白質転換酵素をノックアオウト及び阻害剤による生物活性特性への影響を検証する。予定していた消耗品の購入が年度内に間に合わなかったこと、採択後オープンアクセスにする予定だった論文が年度内に採択されなかったことが事由。いずれも研究の進捗には影響を与えなかった。消耗品を次年度購入としたことと、投稿雑誌のオープンアクセス代金を準備したため。研究計画に変更はない。次年度に消耗品の購入をする。論文は採択後、速やかにオープンアクセス化する。
運動時の末梢循環機能を高める細動脈調節と筋ポンプ作用

全身血圧の維持と末梢血流の調節に関与する細動脈の機能を非観血・定量的に知ることは持久力の科学とくにマラソン持久力のような長時間の循環系持久機構と筋ポンプの研究に役に立つと考える。われわれは、すでに健常人の細動脈の応答性を誘起する簡易な方法として位置負荷法の開発を進めてきた。これは、上肢を心臓位から挙上または垂下することにより指尖部血管の内圧を下降または上昇させる方法である。このときの内圧変動に対する血管口径の変化すなわち血管抵抗の変化(Bayliss効果)は末梢血流の変化となって発現し、これは指尖容積微分脈波で正確に記録することができる。今回、この事実をさらに他の測定法でも確認する必要があることから、レ-ザ-ドプラ-血流計測による細動脈ー毛細血管系の微小応答を追求した。さらに、これと並行して局所の血圧を非観血自動血圧計により計測し、位置負荷にともなう指尖細動脈圧の変動と毛細血管血流の変動を定量的に検討した。その結果、レ-ザ-組識血流計を用いて測定した指尖の平均血流量は心臓位置のcontrolに比べ上肢の挙上で減少したが、心臓の収縮ー弛緩に伴う拍動性血流量は増大した。垂下時の平均血流量は心臓位置に比べ減少したが、拍動性血流量には増大の傾向がみられなかった。指尖容積微分脈波P波高(容積変動量)と非観血的連続自動血圧計により測定した指尖血圧の脈圧(圧変動量)から算出した指尖細動脈のcompliance(ΔV/ΔP)は、指尖部の挙上により増上し、垂下により減少した。以上、指尖部の上下移動による指尖血圧の変動に対する指尖部細動脈のcompliance変動の結果より、指尖容積微分脈波の有効性を確認できたものと考える。今後は、位置負荷法と指尖容積微分脈波の同時計測を持久体力における細動脈平滑筋の応答性の観察に応用し、末梢循環適応に果たす細動脈の役割を明確にするつもりである。
次世代型トランスポーター解析法の構築に基づくヒトの４大中枢関門の生理的役割の解明

末梢と中枢組織の間には、中枢関門が存在する。本研究では、最先端オミクス技術を有するスイス連邦工科大学分子システム生物学研究所との共同研究によって、トランスポーターの探索・局在解析・基質探索及び生理的役割解明を一挙に達成できる「次世代型トランスポーター解析基盤」を構築し、中枢機能の恒常性維持のために中枢関門がどのような生理的役割を果たしているかを解明することを目的とする。内定年度:2018末梢と中枢組織の間には、中枢関門が存在する。
北海道の地域博物館における郷土概念の検討ーアイヌ民族資料に着目してー

本研究課題では、昭和初期の北海道における郷土博物館と師範学校郷土室の活動に着目し、郷土の概念の形成とアイヌ研究やアイヌ民族関係資料の収集・展示活動との関連を考察した。具体的には、この郷土教育運動が隆盛した時代に活動を開始した3地域、すなわち網走と釧路と旭川の博物館の活動やそれぞれの施設の設立者であった郷土研究家らの思想、そして同時期に旭川と函館と札幌に設立されていた師範学校の郷土室の研究や展示活動に着目し、そこでの郷土概念及びアイヌ観を検討した。個々の地域の事例については、補助期間中に分析結果の報告をおこなったが、研究課題全体についての取りまとめは今後の課題として残している。本研究課題「北海道の地域博物館における郷土概念の検討ーアイヌ民族資料に着目してー」について、26年度は資料収集を中心に行った。これまでに調査者が収集していた網走・釧路・旭川の3地域に昭和初期に開館した郷土博物館に関連する資料の一つとして、同時代に道東の根室・厚岸で活動した郷土史研究家、およびアイヌ民族関連資料の調査を当該地域の博物館等において実施した。これらの資料によって、釧路に昭和初期に設立された郷土博物館の設立者らと根室の郷土史家との研究上での協力関係や、当該人物が収集した根室の郷土史関係資料について調査することができた。また、厚岸では近代以降のアイヌ関係資料は稀少であるが、近世までの資料がどのように近代以降の郷土史に取り込まれてきているのかを調査することができた。これらの調査によって得られた収集資料は、次年度以降に引き続き行う調査によって情報を補足したうえで成果をまとめる。今年度に研究成果としてまとめることができたのは、本課題の対象となっている釧路の博物館の戦後の活動について、博物館側の展示意図と来館者のイメージ形成を考察したものである。この研究成果は、本課題の中核となるテーマについて考察するうえで、布石となるものとなった。平行して、同じく昭和初期に全国的に展開された郷土教育運動の流れのなかで、道内の師範学校にも設立された郷土室に関する資料調査と分析を進めた。当時、道内に3校が設立されていた師範学校の郷土室においても、アイヌ民族資料の収集・展示・調査研究が行われたことが確認できるが、これらの地域性や性格の違いなどの分析を引き続き行い、研究成果として次年度に報告する予定である。本研究課題「北海道の地域博物館における郷土概念の検討ーアイヌ民族資料に着目してー」について、27年度には、これまでに収集した資料に基づいて分析を進めるとともに、その結果の一部を日本社会教育学会において学会発表のかたちで報告をおこなった。当初の研究計画において、昭和初期という、地域博物館の黎明期に道内に成立した館として分析対象に設定した3つのうち、27年度の報告では、旭川地域における博物館施設と、その成立に関わりのあった郷土研究家らのことに着目した。この報告では、いわば軍都として比較的新しい時代に独自なかたちで形成されていった都市において、考古学的な研究が和人によって脈々と引き継がれていた歴史と、アイヌ民族による給与地返還運動に代表される社会運動の拠点であった歴史の交差地において、アイヌ民族が自文化を表象する博物館施設と和人による私設博物館施設が、主に戦後に結実する地域博物館の活動へとつながっていく様子を追うことができた。報告の場が、社会教育のなかでも歴史的なことを扱う部会であったとはいえ、いわゆるメインストリームのなかで北海道という特殊な一地域のことを報告するには、前提として想定している事項が異なるということや、関心の距離感を身を以て感じることができたという意味でも、報告の意義があった。また同時に、26年度から引き続き、北海道の師範学校における郷土教育の実践と郷土室の取り組みについて、分析と報告のまとめをおこなった。これについては、次年度に郷土室に収められていた実際の資料を照会したうえで、速やかに論文にまとめて報告する予定である。26年度に一部の資料収集のみしかおこなえなかった分、27年度は残りの資料収集および当初26年度におこなうはずであった研究課題に関する分析と報告しかできなかった。そして、研究計画において27年度に取り組む予定であった研究課題については手をつけることができなかったが、代わりに師範学校郷土室という研究計画においては想定していなかった課題については、分析を一部進めることができた。一つ目の研究課題に関しても、すべての報告を27年度中に完了させることができなかった理由としては、当初予定していた以上に他の業務を負うことになり、予定していたエフォートを達成できなかったということがある。本研究課題「北海道の地域博物館における郷土概念の検討ーアイヌ民族資料に着目してー」について、今年度は郷土教育が隆盛した昭和初期の時代に北海道師範学校に設置された郷土室についての調査及びその分析と報告のとりまとめをおこなった。具体的には、北海道師範学校のなかでも当時すでに開校していた函館・旭川・札幌の3校について、学校史および郷土室が発行した資料目録や研究報告など刊行物の分析をおこなったほか、函館校については当時の制作物や収集・展示資料の一部が現在も残されていることがわかったため、それらの実見と分析もおこない、これらの結果をまとめて論文にまとめた。これまでに、同時期に道内に設置されていた地域博物館の収集資料やその展示、その他の活動についても調査し、分析をおこなってきたが、それらの施設と師範学校の場所とは地域が一部重なり、同時期の展示としての比較も可能になった。具体的には、郷土室の場合には、地域性の他に師範学校間の関係や師範学校郷土室ならではの活動が見られたほか、指導を担当する教員がいるかどうか、またその担当教員の方針などによって大きく活動内容も影響を受けていることがわかる。

郷土教育運動の隆盛期という、ごく限られた時期に終始した郷土室の活動であったが、アイヌ民族資料という一分野に注目することによって、それぞれの師範学校が郷土をどのようなものとして対象化していたのか、つまりは自分自身の位置どり、そしてアイヌの歴史や文化にの地域性をどこまで捉えていたのか、ということを見ることができた。最終年度内には、この師範学校郷土室についての分析と報告までのみをおこなうことしかできなかったため、本研究課題全体についての総括には至らなかった。地域博物館と師範学校をあわせたこの時期のアイヌ資料収集と展示についての全体的なまとめと報告は今後おこなうことにしたい。本研究課題では、昭和初期の北海道における郷土博物館と師範学校郷土室の活動に着目し、郷土の概念の形成とアイヌ研究やアイヌ民族関係資料の収集・展示活動との関連を考察した。具体的には、この郷土教育運動が隆盛した時代に活動を開始した3地域、すなわち網走と釧路と旭川の博物館の活動やそれぞれの施設の設立者であった郷土研究家らの思想、そして同時期に旭川と函館と札幌に設立されていた師範学校の郷土室の研究や展示活動に着目し、そこでの郷土概念及びアイヌ観を検討した。個々の地域の事例については、補助期間中に分析結果の報告をおこなったが、研究課題全体についての取りまとめは今後の課題として残している。現在の研究員のポストに着任して半年後からの研究課題の開始であったため、年度内にどのような業務があるかという予測が正確にはつかなかったことと、一身上の都合により休職をした期間があり、申請時に設定したエフォートを研究課題に対して投入できなかったことが考えられる。またそのため、いつまでに何を研究成果として仕上げるかということを予測したり、予定とずれてしまったときの軌道修正を厳密に行うことができないこととが重なり、当初の研究計画にあった達成度に合わせていけなかったと考えている。研究計画において示した、北海道内の三つの地域のうち、二つについては、調査および報告が一旦完了している。残りの一つについて、27年度に学会報告をした内容を充実させ、論文にまとめる。そのうえで、これらすべてを博士論文として一つのストーリーのなかに位置づけるため、最初の二つの地域についても補足的調査をおこない、記述を充実させていくことを以て、本研究課題全体の完了としたい。博物館学課題申請当初の研究計画に照らした際に、初年度のテーマについて成果報告ができていない点で課題の遂行に遅れが生じている。また、当初の研究テーマには入っていなかった師範学校の郷土室に関する調査が本研究課題の目的を達するために、時代上重要な役割を担ってくることがわかってきた。したがって、研究内容の変更を行う必要も生じてきた。最終年度には、初年度に調査・資料収集を行った郷土博物館に関する研究および、師範学校郷土室に関する研究について、適宜補足資料の収集を行いながら、研究成果を報告する。なお、当初最終年度に行う計画であった、昭和初期の「外国人研究者」によるアイヌ民族研究の動向については、次年度以降の研究課題として、予備調査を行う予定である。
レーザー分光法を用いたPDP放電セル内の粒子挙動計測と劣化診断

本研究はプラズマディスプレイパネル(PDP)放電における劣化過程を解明するため、PDP放電セル内の粒子挙動や劣化現象について、実験及び理論の両面から考察を行なうものである。まず、PDP放電セルを用いた放電劣化試験を行い、放電劣化特性を調べると共に、MgO保護膜の表面物性変化を観測し、劣化による影響を調べた。次いで、これらの実験結果を解析するために、計算機シミュレーションにより実験条件におけるプラズマ挙動と構造について理論的な検討を行うと共に、実際放電中の劣化現象を確認するためMgO保護膜からスパッタされたMg粒子の挙動についてレーザー分光(LIF)法を用いて測定した。これまでの結果は次のとおりである。PDP放電セルに300kHzの高周波パルスを加え、放電特性及びMgOの表面状態を調べたところ、放電劣化により、MgO表面にわたるエロージョンと汚損の領域がそれぞれ局部的に存在することが確認できた。劣化放電条件におけるプラズマ挙動についてシミュレーションを行った結果、300kHzの劣化放電条件では維持電極のギャップ近傍に電界の集中が起き、そのため、高エネルギーを持つイオン粒子のMgO膜への入射が局所的に起きる。それによってMgO表面にわたるエロージョンと汚損がそれぞれ局部的に進展する。エロージョン優先領域は電極先端部近傍であり、この領域ではMgOの2次電子放出効率も最大となる。それ以外の領域では、表面汚損などの変化によって、2次電子放出効率の低下と共に放電電圧上昇など、放電劣化が進展することが分かった。さらに、模擬セルのエージング試験におけるLIF法の適応では、放電の初期段階においてMg粒子の信号は小さく、15時間以後にLIF信号が非線形的に増加し、放電初期に比べて約5倍程度まで増加することが分った。これはPDP放電における放電劣化によりMgO保護膜表面からスパッタされたMg粒子が放電空間中に浮遊することを実証するものであると考えられる。PDPの寿命及び劣化における評価指針を確立するためには、MgO劣化過程において、これまでの結果をベースとしたさらに定量的な解析が必要である。本研究はプラズマディスプレイパネル(PDP)放電における劣化過程を解明するため、PDP放電セル内の粒子挙動や劣化現象について、実験及び理論の両方面から考察を行なうものである。研究方針としては、1)PDP放電セルを用いた劣化試験を行い、放電劣化特性を調べる。2)MgO保護膜の表面物性変化を分析し、劣化による影響を調べる。3)放電中の劣化現象を確認するためMgO保護膜からスパッタされたMg粒子の挙動をレーザー分光法により実測する。4)計算機シミュレーションにより実験条件におけるプラズマ挙動と構造を解析すると共に、実験結果についての理論的な検討を行なう。上記の研究項目について、これまでの進展状況及び結果は次のとおりである。1)PDP放電セルに300kHzの高周波パルスを加え、放電特性を調べたところ、短期間で放電劣化が起こることが分かった。これはMgO保護膜の表面変化によるものである。2)劣化試験後MgO保護膜の表面分析を行なった結果、MgO表面にわたるエロジョンと汚損の領域がそれぞれ局部的に存在することが確認できた。これはプラズマ挙動と構造による影響であると考えられる。3)劣化により放出されるMg粒子を実測するため、レーザー分光計測システムを構成し、測定を行なった。しかし、Mg放出粒子に比ベガス密度が高いため、十分な信号を得ることができなかった。強いレイリー散乱光や迷光を取り除く必要がある。この対策について現在検討を行なっている。4)上記のような実験結果を理論的に説明するため、劣化放電条件におけるプラズマ挙動と構造をシミュレーションしている。今までの結果によると、300kHzの劣化放電条件ではプラズマの局在化が起こり、それによってMgO表面にわたるエロジョンと汚損がそれぞれ局部的に進展する。エロジョン優先領域は電極先端部近傍であり、この領域ではMgOの2次電子放出効率も最大となる。その以外の領域では、表面汚損などの変化によって、2次電子放出効率の低下と共に放電電圧上昇など、放電劣化が進展することが分かった。現在、学会発表と論文投稿をするため、今までの研究結果をまとめている。今後、上記3)の研究項目を中心としたさらに詳しい研究を行なう予定である。

それ以外の領域では、表面汚損などの変化によって、2次電子放出効率の低下と共に放電電圧上昇など、放電劣化が進展することが分かった。さらに、模擬セルのエージング試験におけるLIF法の適応では、放電の初期段階においてMg粒子の信号は小さく、15時間以後にLIF信号が非線形的に増加し、放電初期に比べて約5倍程度まで増加することが分った。これはPDP放電における放電劣化によりMgO保護膜表面からスパッタされたMg粒子が放電空間中に浮遊することを実証するものであると考えられる。PDPの寿命及び劣化における評価指針を確立するためには、MgO劣化過程において、これまでの結果をベースとしたさらに定量的な解析が必要である。
メラトニン受容体を介したミトコンドリア膜電位制御のメカニズム

これまでに我々は虚血耐性現象の詳細な機序としてミトコンドリア局在KATPチャンネルの活性化がミトコンドリアpermeability transition pore (MPTP)の一過性開口を誘導し、細胞膜NMDA受容体のdown-regulationを来すことで神経保護効果をもたらすことを解明した。一方ミトコンドリア細胞膜に存在するメラトニン受容体作動薬はミトコンドリア膜電位を適切に調節し神経保護効果をもたらすことが知られている。今回申請者はメラトニン受容体の虚血負荷に対する神経保護効果のメカニズムについて電気生理学的に明らかにし、将来的な急性期脳梗塞に対する創薬へつなげたいと考えている。
磁束渦糸状態の定量的物性評価理論の確立と内部自由度をもつ超伝導への展開

超伝導体の磁束渦糸状態の空間構造を正確に理論計算し、比熱や帯磁率、中性子散乱強度や核磁気共鳴スペクトルなどの物理量の磁場依存性・温度依存性を定量的に正しく評価する計算手法を開発した。これより、非従来型超伝導体の磁場中での物性を解析し、実験データに隠れている超伝導機構についての重要な情報を考察する手法を確立した。また、スピン三重項超伝導も含め内部自由度を持つ超伝導にも適用できる理論計算手法の開発を行なった。(1)超伝導磁束渦糸状態の空間構造を微視的理論により正確に計算し、比熱や帯磁率の他、熱伝導や中性子散乱強度、NMRスペクトルなど各種物理量の磁場依存性・温度依存性を定量的に正しく評価する計算手法を開発する。これにより非従来型超伝導体の物理量の振舞を解析し、実験データに隠れている超伝導機構についての重要な情報を考察する。(2)さらには、「空間反転対称性のない超伝導体」やルテニウム酸化物超伝導体など、スピン三重項超伝導成分も含め内部自由度を持つ超伝導にも理論研究を展開するとともに、これらの知見を生かし、超伝導の内部自由度や磁束渦糸の特性を生かしたナノ超伝導体の新しい機能の可能性を追求する。磁束渦糸状態の超伝導秩序変数や内部磁場の空間構造を微視的理論から定量的に正しく評価するための計算手法として、これまで準古典理論による磁束渦糸状態の計算方法を開発してきた。この計算手法で超伝導渦糸状態の物性を定量的に解析することにより、非従来型超伝導体の超伝導機構の解明をめざす研究を進めている。今年度は、超伝導渦糸状態についての微視的計算を発展させ、磁化、NMRのスペクトルやナイトシフト、中性子小角散乱強度など各種物理量の磁場依存性の定量的評価のための計算方法の開発を行った。この計算結果と実験データの比較より、超伝導異方性や常磁性効果による効果の定量的評価を明らかにする研究を進めた。特に、CeCoIn5やTmNi2B2Cにおける中性子小角散乱による磁束格子の構造因子の実験データについて理論解析を詳細に行い、その特異な磁場依存性の振る舞いが、主に常磁性効果によるものであることを突き止め、成果を論文発表した。また、Sr2RuO4における面内平行磁場の場合の比熱の磁場依存性についての理論的解析、CeCoIn5のFulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov状態の渦糸状態の空間構造についての計算なども行なった。また、超伝導秩序変数のスピン自由度まで完全に考慮した計算手法の検討を行い、見通しを立てるに至った。スピン三重項のベクトル秩序変数の場合での特異な渦糸状態についての具体的な計算は次年度の課題となっている。今年度は秩序変数の軌道部分の自由度が主要な役割を果たす特異な渦糸状態についての微視的理論計算を先行して実施した。具体的に超伝導対称性がわかっているヘリウム3のp波超伝導状態のA相におけるMermin-Ho渦格子状態についての準古典理論計算に成功し、その渦芯のない特異な渦構造について、微視的理論の立場から空間構造や準粒子構造の評価を行なった。超伝導磁束渦糸状態の空間構造を微視的理論により正確に計算し、比熱や帯磁率の他、熱伝導や中性子散乱強度、NMRスペクトルなど各種物理量の磁場依存性・温度依存性を定量的に正しく評価する計算手法の開発を進めている。これにより、非従来型超伝導体の物理量の振舞を解析し、実験データに隠れている超伝導機構についての重要な情報を見つけ出すごどができる。今年度は、前年度から理論解析を行ってきた低温比熱、磁化、NMRのスペクトルやナイトシフト、中性子小角散乱強度など各種物理量の磁場依存性についての定量的評価方法をCeCoIn_5やSr_2RuO_4, URu_2Si_2などに適用し、磁場中での物理量の振る舞いについて実験データとの比較・検討を行なった。これにより、常磁性効果や超伝導異方性の効果の大きさを評価した。特にCeCoIn_5では強い常磁性効果に加え量子臨界点の効果も重要であることがわかり、結果をまとめている。また、磁束格子の形状と異方的超伝導のノード構造の関係を微視的理論に基づく定量的評価を行い、ノード位置特定のための新たな解析方法の確立を目指して理論解析を進めている。また、新たな計算方法の開発として、「空間反転対称性のない超伝導体」やルテニウム酸化物超伝導体など、スピン三重項超伝導成分も含めた内部自由度を持つ超伝導での特異な渦状態の理論研究を可能とするため、超伝導のスピンと軌道の内部自由度を考慮した渦糸状態計算の手法の開発を進めてきた。これは、ほぼ完成に至ったところであり、次年度以降で実際の渦状態についての解明に適用していく。

超伝導磁束渦糸状態の空間構造を微視的理論により正確に計算し、比熱や帯磁率の他、熱伝導や中性子散乱強度、NMRスペクトルなど各種物理量の磁場依存性・温度依存性を定量的に正しく評価する計算手法の開発をおこなった。これにより、非従来型超伝導体の物理量の振舞を解析し、実験データに隠れている超伝導機構についての重要な情報を評価することが可能となった。特に、CeCoIn_5など非従来型超伝導体でパウリ効果が強い超伝導体に特徴的な磁場中物性について理論計算と、中性子散乱強度や磁束格子変形・比熱・磁化などの実験データとの比較・検討を行い、この系の特異な性質を明らかにした。また、より正確な定量的評価を行なうための新たな展開として、第一原理計算で得られるフェルミ面構造を考慮しての、磁場中超伝導の物性の定量的評価の方法を確立し解析を進めていく手法の開発を進めている。これと同時に不純物効果を考慮した磁場中物性の理論評価の手法も開発中である。また、超伝導秩序変数のスピン自由度まで完全に考慮した形の磁束渦糸状態の計算手法を用いて、スピン三重項超伝導のベクトル秩序変数(dベクトル)の場合における特異な磁束渦糸状態について理論研究を進めた。ルテニウム酸化物超伝導体Sr_2RuO_4などに取り組む前に、まずは等方的で典型的なスピン三重項超伝導である超流動ヘリウム3での渦状態について、微視的理論による渦状態の計算手法を確立しすることを目指し研究を進め、超流動ヘリウム3での、多成分が絡み合った渦での超伝導秩序変数の空間構造や準粒子構造などについて新たな知見を得た。現在、これらの成果をまとめ、論文の準備中である。超伝導磁束渦糸状態の空間構造を微視的理論により正確に計算し、比熱や帯磁率の他、熱伝導や中性子散乱強度、NMRスペクトル、下部臨界磁場など各種物理量の磁場依存性・温度依存性を定量的に正しく評価する計算手法を開発を行なっている。これにより、非従来型超伝導体の物理量の振舞を解析し、実験データに隠れている超伝導機構についての重要な情報を見つけるための研究手法の確立を目指し研究を進めてきた。磁束渦糸状態の定量的物性評価については、磁場方向を変えた場合の物性評価から異方的超伝導体の対関数のフェルミ面上でのノード位置を特定するため、d波超伝導体での面内磁場回転下での渦糸状態の変化や比熱振動の温度依存性の評価を行った。また、準古典理論による定量的評価により、磁束渦糸状態の空間構造や電子状態、それに各種物理量の磁場依存性・温度依存性についての不純物効果の影響を明らかにした。また、第一原理計算で得られるフェルミ面構造を考慮しての、磁場中超伝導の物性の定量的評価の方法の開発を進めている。内部自由度を持つ超伝導体における特異な渦糸状態の研究に関しては、特にカイラルp波超伝導体といわれているルテニウム酸化物超伝導体を対象とし、多重巻き数の渦糸状態の可能性など、内部自由度のため可能となる特異な渦状態の空間構造やその実現可能性について準古典理論より定量的評価を行なった。また、多成分超伝導体についての計算手法の確立と妥当性の評価のため、これまで実験および現象論的理論により研究が深く行なわれてきた超流動ヘリウム3の特異な渦状態を対象とした準古典理論による計算も実施した。特にマーミン・ホー渦と呼ばれる芯なし渦の渦格子状態について理論計算を行ないその物理現象の解明を行なった。さらには、スピン三重項超伝導のベクトル秩序変数の自由度による特異な磁束渦糸状態の理論研究へと発展させつつある。
頭頸部癌における低酸素誘導タンパク質の発現と高濃度酸素療法に関する研究

頭頸部癌に有効な新規治療法を確立するために、まず分子生化学的手法を用いて、低酸素誘導タンパク質をコードする遺伝子の一つであるロックス1の、癌細胞に及ぼす分子生化学的機序を解明することを挙げた。1頭頸部癌細胞株や組織におけるロックス1の発現解析:頭頸部癌細胞株や手術検体の癌組織におけるロックス1の発現を解析した。また悪性腫瘍以外の頭頸部組織におけるロックス1の発現と比較検討した。さらに抗ロックス1抗体を用いて実際の頭頸部癌組織におけるロックス1タンパク質の発現について検討した。2ロックス1の発現と患者予後の相関について検討した。低酸素濃度環境下に誘導される遺伝子、Lysyl Oxidase type-1(以下LOX-1)遺伝子が、頭頸部扁平上皮癌において高頻度に発現し、予後やリンパ節転移の予測因子になり得ることが報告されている。しかしLOX-1の癌増殖あるいは癌抑制における分子レベルでのメカニズム、さらには臨床面においての役割や意義については未だ不明の点が多く残されている。本研究は最終的にはLOX-1の臨床応用を目指している。すなわち頭頸部癌に有効な新規治療方法を確立することを最終目標としている。この目的を達成するための短期目標を、平成27年度はまず分子生化学的手法を用いて、癌細胞におけるLOX-1の役割を解明することとした。次いでLOX-1とP53およびcyclinD1との発現の相関を明らかにし、また各々の関係性の変化が癌細胞に与える影響についての検討を計画した。具体的にはヒトLOX-1のcDNAクローニングを行い、種々の方法で結合タンパク質の探索をすると共に、抗LOX-1抗体を作製してLOX-1の細胞内、あるいは組織内発現や局在を検討することを計画した。実験の進行具合により、LOX-1、P53およびcyclinD1遺伝子を各種細胞系やマウスに組み込んで細胞レベル、あるいは個体レベルでの影響についての研究を計画している。これらの実験が順調に推移すれば、高酸素濃度環境下におけるLOX-1、P53、cyclinD1の発現とその関係性、癌細胞や担癌個体レベルにおける癌生物学的特質の変化についての関連性が明らかとなり、高濃度酸素環境を利用した新規の頭頸部癌治療の方法を確立させるための指標の獲得に繋がることが期待される。平成27年度1.各種発現ベクターの構築LOX-1遺伝子のcDNAクローニングおよび抗LOX-1抗体の作製は既に終了した。現在タンパク質発現のためのベクターを順次作製中である。具体的にはクローニングされたLOX-1およびP53、cyclinD1のcDNAを哺乳類発現ベクター系(pcDNA3等)、大腸菌発現ベクター系(pGEX-6p、pET30等)、バキュロウイルス発現ベクター系(pFastBac-HT、pBacPAK9等)、酵母発現ベクター系(pBTM116、pGBT9等)レトロウイルス発現系(pMX-puro等)にサブクローニングし、各種の実験に対応したコンストラクトを順次作製,用意している。これらの発現システムはすでに稼働できる状態にあるが、いくつかは現在も作製中である。作製した抗LOX-1抗体を用いて生検材料、手術検体などの癌組織におけるLOX-1の発現および細胞内局在や安定性を解析した。また頭頸部以外の癌組織におけるLOX-1の発現を比較検討した。方法はウエスタン解析法によるティッシュアッセイ、免疫蛍光染色法を用いた。またLOX-1とP53およびcyclinD1の発現およびその相関に関する検討も、同じく手術時に切除、採取した腫瘍検体等を用いて行った。具体的には腫瘍の切除断端におけるLOX-1、P53およびcyclinD1の発現について検討した。平成27年度は当初、in vitro実験を主体とした計画を立てていたが、抗LOX-1抗体が先に完成していたため,病理組織を用いた病理学的検討を先に行うこととした。しかしLOX-1の癌増殖あるいは癌抑制における分子レベルでのメカニズム、さらには臨床面においての役割や意義については未だ不明な点が多く残されている。本研究は最終的にLOX-1の臨床応用を目指している。すなわち頭頸部癌に有効な新規治療法を確立することが最終目標となる。この目的を達成するため初年度(平成27年度)の短期目標として、癌細胞におけるLOX-1の役割を解明することを挙げた。平成28年度も前年度に引き続き生化学的手法を用いて研究を継続した。すなわちLOX-1とP53、あるいはcyclinD1との発現の相関を明らかにし、また各々の関係性の変化が癌細胞に与える影響について検討した。具体的方法としてヒトLOX-1のcDNAクローニングを行い、種々の方法で結合タンパク質の探索をすると共に、抗LOX-1抗体を作製してLOX-1の細胞内、あるいは組織内発現を検討した。さらにLOX-1、P53およびcyclinD1遺伝子を各種細胞系やマウスに組み込んで細胞レベル、あるいは個体レベルでの影響についての研究を準備中である。