hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
AntConcを使った英作文の自己分析と自己添削法の開発

その方法論を確立するために、英語コーパス言語学の知見と学習者コーパス研究の成果、そして協働学習の理論と技法を援用する。また、その有用性を明らかにするためにネイティブ・スピーカーの添削英文と比較する。これまで本科研の申請者は、編者の一人として2014年に出版した『英語コーパス活用ガイド』(赤野一郎・堀正広・投野由紀夫編、大修館書店)において、本研究のパイロットスタディ的な論考「AntConcを使った英作文の自己診断と自己添削法」を執筆した。28年度の授業においてもこの方法論を実践し、その後受講者のアンケートを取り、この方法論の有効性と受講者の達成感を調査し、有効性を確認した。今後の問題点として、このような自己添削の方法を日常的に行えるようにすることと、これを英作文だけでなく他の英語の技能、たとえば読解力の向上へもつなげていく方略を工夫する必要がある。28年度は、JACET(大学英語教育学会)において、シンポジウム「英語教育にコーパスを活かす」において、本科研の成果を発表した。また、他の共編著(豊田昌倫・今林修)と共に『英語のスタイル:教えるための文体論入門』(研究社)を刊行し、本科研の成果として「アカデミック・ライティングと科学論文の英語の文体」を共著で執筆した。本研究の目的は、英作文の添削をネイティブ・スピーカーや英語教師に頼るのではなく、無償で提供されているコンコーダンサーソフトウェアーAntConc3.2.1.0を使って、自分自身で主体的に英作文を改善する方法論を確立し、その有用性を実証することである。その方法論を確立するために、英語コーパス言語学の知見と学習者コーパス研究の成果を援用する。平成26年度は、現在構築中の「AntConcを使った英作文の自己診断と自己添削法」に基づいた学生による英作文の自己添削を実践し、その有用性と問題点を浮き彫りにすることを目標としてきた。また、卒業論文のテーマに本研究課題の方法論を選んだ学生に本方法を批判的に論じてもらった。この点では、本研究課題は順調に進んでいるが、アンケート調査の方法の検討はまだ十分でない。平成27年度の課題である。本研究課題の有用性を実証するために、ネイティブスピーカーの添削英作文との比較や教育効果の測定として、受講者のアンケート調査を更に充実させて行く。また、次年度の2016年9月に北星学園大学で開催される大学英語教育学会(JACET)でシンポジウムを行い、本研究課題についてフロアーから積極的なご意見を拝聴する予定である。本研究課題は、本科研の研究代表者が勤務校で担当している授業において数年前から実践している方法である。今年度もこれまでの方法論を改善して、学生の到達度や満足度を確認しながら実践していく。英語学・文体論・コーパス言語学現在構築中の「AntConcを使った英作文の自己診断と自己添削法」の問題点がいくつか明らかになったので、改訂版の方法論で平成27年度は実践する。その成果を平成27年8月29日・30日に鹿児島大学で開催される大学英語教育学会(JACET)の大会で発表し、フロアーからの意見を拝聴する。それに基づいて更に改訂を重ねる。また、海外の学会にも参加する予定である。平成27年度はJACETの大会での発表の他に、4つの学会でシンポジウムでの発表を行う。そのうち2件は招待発表である。本学の姉妹校である韓国の大田大学において、本科研の研究課題に関する調査を予定していたが、次の理由により断念した。
群行動解析のための汎用映像処理プラットフォームの構築

鳥や魚などの生物の集団として振る舞いは長く研究対象として注目されてきたが,群行動を精緻に計測し,群れのナビゲーションのメカニズムを解明することは簡単ではない.そこで,群になって行動している生物を撮影した映像からその動きを獲得するための汎用映像処理プラットフォームを構築する.市販ソフトなどによる映像解析では,撮影環境や対象の大きさなどの条件が変わる度にチューニングが必要になるため,多くの環境・条件における生態を解析する際の障壁となっていた.本研究では,このような問題点を解決するために,過去に蓄積した情報から有用なものを適応的に選択して行動データを簡便・高精度に獲得する手法を確立する.鳥や魚などの生物の集団として振る舞いは長く研究対象として注目されてきたが,群行動を精緻に計測し,群れのナビゲーションのメカニズムを解明することは簡単ではない.そこで,群になって行動している生物を撮影した映像からその動きを獲得するための汎用映像処理プラットフォームを構築する.市販ソフトなどによる映像解析では,撮影環境や対象の大きさなどの条件が変わる度にチューニングが必要になるため,多くの環境・条件における生態を解析する際の障壁となっていた.本研究では,このような問題点を解決するために,過去に蓄積した情報から有用なものを適応的に選択して行動データを簡便・高精度に獲得する手法を確立する.
明治期経済政策の研究(鉄道政策を中心として)

科学研究費補助金の交付決定(第2次分)が11月であったため,今年度は史料の収集を中心として行い,分析を始めたが十分ではない.そこで以下で述べることは中間報告であり,今後部分的に修正の可能性のあることをあらかじめ,おことわりしたい.明治初年の鉄道政策は,「鉄道国有主義」,「幹線官設主義」を採っていたとするのが,かつての支配的見解であった.しかし当時の史料にもとづいて分析してみると,そのように言えないことが明らかである.政府は一方では民間資本の動員について常に検討していた.それにもかかわらず初期10年間に私鉄が実現しなかったのは,民間の側にそれに応じられる条件がなかったためであった.民間資本の動員といった点は,鉄道に限らず,道路が陸運の他の分野,内陸水運,沿岸海運という分野にも共通するものであった.明治初年の交通政策は,政府の対民間資本政策および民間の側のそれへの対応という点から再検討され,それらの関連が再構成されるべきである.さらにまたそのような観点は,他の分野の政策,すなわち,金融政策,商業政策,工業政策,農業政策の分析にあたっても同様に維持されるべきであり,その結果,明治国家のある側面が具体的に明らかになってくると思われる.科学研究費補助金の交付決定(第2次分)が11月であったため,今年度は史料の収集を中心として行い,分析を始めたが十分ではない.そこで以下で述べることは中間報告であり,今後部分的に修正の可能性のあることをあらかじめ,おことわりしたい.明治初年の鉄道政策は,「鉄道国有主義」,「幹線官設主義」を採っていたとするのが,かつての支配的見解であった.しかし当時の史料にもとづいて分析してみると,そのように言えないことが明らかである.政府は一方では民間資本の動員について常に検討していた.それにもかかわらず初期10年間に私鉄が実現しなかったのは,民間の側にそれに応じられる条件がなかったためであった.民間資本の動員といった点は,鉄道に限らず,道路が陸運の他の分野,内陸水運,沿岸海運という分野にも共通するものであった.明治初年の交通政策は,政府の対民間資本政策および民間の側のそれへの対応という点から再検討され,それらの関連が再構成されるべきである.さらにまたそのような観点は,他の分野の政策,すなわち,金融政策,商業政策,工業政策,農業政策の分析にあたっても同様に維持されるべきであり,その結果,明治国家のある側面が具体的に明らかになってくると思われる.
台湾鉄器時代における葬送風習-骨考古学を用いた社会構造と文化行為の研究

本研究は台湾鉄器時代研究に関する研究史と現状における諸問題を検討して、墓地構造・親族関係・抜歯風習・首狩りの分析から台湾先史時代の社会構造の解明を目的としたものである。従来の研究が発掘資料の分類と文化同定および周辺地域との関係に終始していたことに対して、考古学的方法と人骨情報を駆使した墓地分析を行い、歯冠計測値を用いた親族関係の分析、抜歯の同定と分析、加工下顎骨を用いた首狩りの推定など、近年の日本考古学界において発達を遂げた方法を用いて、台湾先史時代の社会構造に迫ろうとしたものである。分析結果に基づき、墓地内の被葬者は群をなして埋葬されており、歯冠計測値を用いた血縁者推定の結果、その群は「親族集団」を反映していることが実証された。加えて、成人と子供の埋葬の差異、副葬品の性差、埋葬姿勢、埋葬方位、孤立埋葬、遺棄など様々な葬送風習を明らかにした。さらに現代人の婚後居住モデル仮説に基づいて婚後居住規定の検証を行い、石橋遺跡は父系に傾いた双系社会であったという結果を得た。また、抜歯風習における儀礼機能仮説を検討した結果、成人抜歯と婚姻抜歯の双方の可能性が残された。そして、鉄器時代蔦松文化遺跡出土の穿孔下顎骨が儀礼的首狩り行為の所産であり、東南アジア・台湾地域の民族誌に見られる儀礼的首狩り行為が先史時代まで遡るという結果を得ている。さらに、台湾鉄器時代蔦松文化における親族関係と諸儀礼行為の検討を行い、社会構造の復元と親族関係と諸儀礼の関係のモデル化を試みている。具体的には、抜歯風習における女性偏重、出産がメンバーシップ獲得の要件であることが、父系に傾いた社会における女性へのプレッシャーの発露の可能性を想起させるものであり、一方で首狩り行為という男性中心に行われた儀礼的行為の存在は、男性の役割の強調・ソダリティーに対する責務の増加を示している可能性等を提示している。平成十九年度の研究計画にそって、予定通りに台湾の台湾大学人類学系とフィリピン共和国のNational museum of the Philippines, Anthropology Divisionおよび中国香港のAntiquities & monuments officeなどの研究機関で、それぞれ出土古人骨の歯冠計測・首狩り人骨および抜歯人骨の資料収集を行った。主な成果は以下の二つである。一つはフィリピンの首狩りに関する民族資料と人骨によって、先史時代台湾の穿孔下顎骨における諸可能性の論証資料として有用であり、儀礼的な首狩り行為と強く繋がりがあることが明らかになったこと。もう一つは、台湾鉄器時代石橋遺跡の人骨資料から、葬送風習や墓地の親族関係を少しずつ明らかにできたことである。墓地の空間分析と歯冠計測値を用いた血縁関係法(田中1995)によって、石橋遺跡の先史社会構造は婚後から一方(夫方)に傾いた双系居住を行った社会の可能性が高く、少なくとも単純な夫方や妻方居住モデルとは考えにくい。しかし、今回の分析結果は、いまだ墓地全体を反映したものではなく、あくまでも予備的なものであるが、台湾でこのような形質人類学と考古学方法を用いた研究は、先史時代の社会構造に関する研究の初めての試みであり、非常に重要な研究成果が得られた。
地球回転データの物理的解釈

1.世界の地球回転研究は,従来の光学観測から百倍も精度のよいVLBI観測によるものに移行した.日本においても当総合研究分担者の努力により本格的なVLBI観測体制の前段階として,アメリカ3局十日本1局から,成る太平洋観測網を構築し, 1987年4月から当面月1回の頻度で観測を開始し,良好な結果が得られつつある.また,本格的なVLBI観測装置のハード・ソフト面での検討が急ピッチで進められている.2.カオス解析理論がIPMSデータに適用され,極運動のフラクタル次元は3.2で,極運動は高々3コの変数で記述できる力学系であることが示された.また,チャンドラー揺動の振巾と位相の経年変化を80年間にわたり追跡した結果,年周成分の振巾とチャンドラー周期の関係から,チャンドラー周期の不変性が示された.3.気象庁解析データを用いて,大気角運量及び大気励起函数を定常的に算出するコードが作成され, VLBI地球回転データから求められた天文励起函数との比較検討が可能になった.これにより大気・海洋等の地球表面近傍での現象に起因する地球回転変動が解明されつつある.4.地球回転に伴う弾性変形の研究を進め,海洋潮汐荷重変形に与える地球内部構造の効果を定量的に見積れるようになった.これにより大気の運動による地球回転励起の理論計算に弾性変形効果を取り入れることが可能となった.最近のVLBI,超伝導重力計,歪計の観測結果から明らかになりつつある章動・日周地球潮汐の理論モデルからの外れが流体核共鳴現象における流体核・マントル間結合トルクの性質を反映したものであることがわかった.また,このような研究は地球深部ダイナミックス研究において大きな意義を持つことが示された.1.世界の地球回転研究は,従来の光学観測から百倍も精度のよいVLBI観測によるものに移行した.日本においても当総合研究分担者の努力により本格的なVLBI観測体制の前段階として,アメリカ3局十日本1局から,成る太平洋観測網を構築し, 1987年4月から当面月1回の頻度で観測を開始し,良好な結果が得られつつある.また,本格的なVLBI観測装置のハード・ソフト面での検討が急ピッチで進められている.2.カオス解析理論がIPMSデータに適用され,極運動のフラクタル次元は3.2で,極運動は高々3コの変数で記述できる力学系であることが示された.また,チャンドラー揺動の振巾と位相の経年変化を80年間にわたり追跡した結果,年周成分の振巾とチャンドラー周期の関係から,チャンドラー周期の不変性が示された.3.気象庁解析データを用いて,大気角運量及び大気励起函数を定常的に算出するコードが作成され, VLBI地球回転データから求められた天文励起函数との比較検討が可能になった.これにより大気・海洋等の地球表面近傍での現象に起因する地球回転変動が解明されつつある.4.地球回転に伴う弾性変形の研究を進め,海洋潮汐荷重変形に与える地球内部構造の効果を定量的に見積れるようになった.これにより大気の運動による地球回転励起の理論計算に弾性変形効果を取り入れることが可能となった.最近のVLBI,超伝導重力計,歪計の観測結果から明らかになりつつある章動・日周地球潮汐の理論モデルからの外れが流体核共鳴現象における流体核・マントル間結合トルクの性質を反映したものであることがわかった.また,このような研究は地球深部ダイナミックス研究において大きな意義を持つことが示された.1.古在・土屋は堂平レーザー測距装置を用いて、地球回転と人工衛星軌道についての研究を行った。また、GPS衛生の電波追跡時の電離層補正問題を調べた。中嶋はデータ処理における最小二乗法の特性の図形表示法を開発し、VLBI計測に適用して、各観測量の精度を評価した。更に、VLBI計測用電波源の諸特性を考慮して、QSOカタログ編集を行って、電波基準座標系構築法の提案をした。吉沢・石井は自動子午環及び木曽シュミット望遠鏡を用いて、光学・電波基準座標系の結合を試みている。青木・木下・藤本らは一般相対論の枠組で座標系の問題を論じ、天文常数の精密決定を行った。2.熊沢は極運動時系列データを解析し、物理的実体を明らかにするため、存否スペクトル法を開発・適用中である。米山・海野らは地圏一生物圏問題で展開した非線型力学系理論をIPMSデータに適用し、カオス現象の解析を行った。極運動χ成分のフラクタル次元は3.2で、y成分、UT1についても解析を実行中である。若生は1860-1984の期間で極運動チャンドラー揺動の振巾と位相の経年変化を追跡した。その結果、年周成分の振巾とチャンドラー周期との関係から、チャンドラー周期の不変性が観測から始めて示された。しかし、コア・マントルの揺動による周期2成分説が可能性として残るなどが明らかにされた。3.大久保は地球回転に伴う弾性変形の研究を進め、海洋潮汐荷重変形に与える地球内部構造の効果を定量的に見積れるようになった。これにより、大気の運動による地球回転励起の理論計算に弾性変形効果を取り入れることが可能となった。角田は水沢,ワシントン間のPZT観測による天文時及び緯度の差を調べ、それらの変動とエルニーニョ現象に関連した平均海水面変化とコア・マントル境界付近での変動などとの関係を指摘した。
社会的に支持された信念構造に基づく会話と感情のシステム

本研究の目的は,人間が対象理解に関わる知識を抽出・利用する仕組みについて,他者との関わりを考慮した認知モデルを提案することである.従来の研究では,認知科学の記号計算論で論じられる認知の個人性と,状況論や文化心理学での議論に代表される認知の社会性があることが論じられている.この2つの特徴を接続するため,本研究では,情報検索の概念を導入した.Webサイト検索時に利用される情報と,人間が認知対象の理解時に利用する知識について,「多くの人の支持を得た知識ほど,妥当な知識であるとして利用されやすい」という共通項を発見し,他者の心的状態を自分の心的状態に反映しながら信念を構築する,認知原理の存在を主張した.この原理に基づき,他者が支持する頻度によって,対象理解時の信念の妥当性が決定されるという仕組みを持つ,社会的支持信念モデル(Socially Supported Belief Model)を提案した.モデルの適用として,他者がかかわる心的現象である,発話意図の推定と,集団内での感情伝播を取り上げた.個人内で選択される信念の恣意性という性質と共に,会話参与者間の信念の流通性という性質を併せ持つ発話意図の計算は,社会的に支持された信念を適用することで可能であるとし,記号計算アプローチによって一連の知識の構造と振る舞いを記述することで,新たな意図認知のメカニズムを提示した。一方,発話型人形に対する成人の愛着感情の変動という心的現象取り上げ,ファンレターのテキスト分析をおこない,成人の愛着感情の認知特性,および,移行対象の特性を明らかにした.発見された現象の中で,他者との交流によって,既に発生している愛着感情が強まるという現象に注目し,社会的支持信念の認知原理の妥当性を経験的に検証した.結論として,認知主体が属する集団の他者が支持する頻度によって,認知対象を理解する際に利用される信念の妥当的順位が決定されるという特徴があることを示した.本研究の目的は,人間が対象理解に関わる知識を抽出・利用する仕組みについて,他者との関わりを考慮した認知モデルを提案することである.従来の研究では,認知科学の記号計算論で論じられる認知の個人性と,状況論や文化心理学での議論に代表される認知の社会性があることが論じられている.この2つの特徴を接続するため,本研究では,情報検索の概念を導入した.Webサイト検索時に利用される情報と,人間が認知対象の理解時に利用する知識について,「多くの人の支持を得た知識ほど,妥当な知識であるとして利用されやすい」という共通項を発見し,他者の心的状態を自分の心的状態に反映しながら信念を構築する,認知原理の存在を主張した.この原理に基づき,他者が支持する頻度によって,対象理解時の信念の妥当性が決定されるという仕組みを持つ,社会的支持信念モデル(Socially Supported Belief Model)を提案した.モデルの適用として,他者がかかわる心的現象である,発話意図の推定と,集団内での感情伝播を取り上げた.個人内で選択される信念の恣意性という性質と共に,会話参与者間の信念の流通性という性質を併せ持つ発話意図の計算は,社会的に支持された信念を適用することで可能であるとし,記号計算アプローチによって一連の知識の構造と振る舞いを記述することで,新たな意図認知のメカニズムを提示した。一方,発話型人形に対する成人の愛着感情の変動という心的現象取り上げ,ファンレターのテキスト分析をおこない,成人の愛着感情の認知特性,および,移行対象の特性を明らかにした.発見された現象の中で,他者との交流によって,既に発生している愛着感情が強まるという現象に注目し,社会的支持信念の認知原理の妥当性を経験的に検証した.結論として,認知主体が属する集団の他者が支持する頻度によって,認知対象を理解する際に利用される信念の妥当的順位が決定されるという特徴があることを示した.
長期ストレス暴露を証明する法医分子病理学的診断法の開発-下垂体を標的として-

特に、Stx11、SStr4では200倍以上mRNAが増加していた。さらに、我々が開発したマウス長期ストレスモデルにおいて、下垂体のStx11、SStr4mRNAは長期ストレスにて有意に増加していた。今後、マウスモデルにおける蛋白質発現量を再確認したい。現在までに我々はパラフィン包埋した成人虐待症例を10例程度保有しており、症例数の増加は必須であり、他機関の協力を得ながら、ヒトサンプルにおいて、その発現を免疫組織学的に確認したい。また、副次的なものであるが、Creb311、Creb312が短期ストレスモデル動物にて種々の臓器にて増加することもあきらかになった。この点についても検索を進めていきたい。本研究の目的である長期ストレスのマーカー候補として、Sstr4、Stx11の発現が指標となることを明らかにした。蛋白質での検索を進めるのみであるので、このような評価とした。24年度が最終年度であるため、記入しない。モデル動物でのSstr4、Stx11タンパク質発現を喫緊に検索したい。また、この結果を基盤にして、法医剖検例における両蛋白質の発現動態を明らかにしたい。
エピジェネティック制御因子ＨＤＡＣ８のＡＴＬ発がんにおける役割の解明

近年、我々は成人T細胞白血病(ATL)で転写因子Fra-2が複数の癌遺伝子を発現誘導するカスケードが存在することを明らかにし(Nakayama et al., Oncogene 2008)、さらに、それらの遺伝子の1つである転写因子SOX4がヒストン脱アセチル化酵素HDAC8を発現誘導し、ATL細胞の増殖や生存能に関与していることも示した(Higuchi et al., Blood, 2013)。昨年度は、ATLの臨床検体でHDAC8が一貫して発現し、p21/Cip1などの複数のがん抑制遺伝子の発現抑制を促すことで腫瘍細胞の生存能に関与することを示唆した。また、HDAC8はCDK4、EIF1A、ICBP90/UHRF1、TCF19などの細胞増殖関連遺伝子の発現誘導にも関与することも明らかにし、ATLにおけるHDAC8の新たな機能の一端を示した。本年度は、同定したHDAC8下流候補遺伝子のATL細胞の増殖能への役割とATLにおけるHDAC8の新規結合標的分子の探索について検討した。その結果、1)HDAC8強制発現細胞株においてその細胞増殖が促進された、2)ATL細胞株におけるsiRNAを用いたHDAC8下流候補遺伝子のノックダウン実験系より、その細胞増殖にはCDK4が関与していた、3)免疫沈降法とMALDI-TOF/MSを用いたHDAC8結合標的分子探索によって、HDAC8は複数のZnフィンガードメインを有するタンパクと結合することを明らかにした。これらのことから、ATLにおいてHDAC8は細胞生存能だけでなく細胞増殖能も促進し、これらに関わる遺伝子群の発現制御はHDAC8によるZnフィンガーファミリーの直接的な機能制御を行っている可能性が示された。これまでに我々は、成人T細胞白血病/リンパ腫(ATL)においてFra-2が細胞増殖に寄与することを明らかにし、また、Fra-2の下流標的遺伝子として原がん遺伝子c-Myb、MDM2、Bcl-6、SOX4を同定した(Nakayama et al., Oncogene 2008)。さらに、これらの原癌遺伝子の中で、肺癌や前立腺癌など様々な悪性腫瘍の発癌に関与することが報告されているSOX4のATLでの発現と役割を解析し、その下流標的遺伝子としてGCKR、NAP1、HDAC8などを同定した(Higuchi et al., Blood, 2013)。HDAC8は腫瘍においてがん抑制遺伝子の発現抑制など多くの遺伝子発現を制御するヒストン脱アセチル化酵素(HDACs)の一つである。また、HDACs阻害薬は様々な腫瘍に対し強力な抗腫瘍作用を示すことから、有望な抗がん剤として開発が進められている。したがって、HDAC8はATLにおいて有用な治療標的となる可能性がある。しかしながら、HDAC8のATL発がん過程における役割は不明である。ATLにおけるHDAC8の役割を明らかにするため、本年度我々はATLにおけるHDAC8の発現解析と機能解析、下流標的遺伝子の同定を行った。その結果、1)qPCRによるSOX4およびHDAC8の発現解析の結果、ATLの臨床検体で一貫したHDAC8の発現がみられ、細胞株でも同様である、2)ATL細胞株におけるsiRNAを用いたHDAC8ノックダウンによって細胞増殖が抑制される、3)HDAC8をノックダウンしたATL細胞株のマイクロアレイ解析から、p21/Cip1など様々ながん抑制遺伝子の発現上昇がみられるとともに、細胞増殖に関わるCDK4、EIF1A、ICBP90/UHRF1、TCF19など複数の原がん遺伝子の発現低下もみられることが明らかとなった。これらのことから、成熟T細胞性腫瘍であるATLにおいて、HDAC8は重要な発癌因子の一つであることが明らかとなり、SOX4-HDAC8経路がこれら腫瘍において鍵となる発癌機構であることが示唆された。

これらのことから、ATLにおいてHDAC8は細胞生存能だけでなく細胞増殖能も促進し、これらに関わる遺伝子群の発現制御はHDAC8によるZnフィンガーファミリーの直接的な機能制御を行っている可能性が示された。当初の我々の想定通り、ATLにおいてHDAC8がその細胞増殖に関与することを強く示唆する結果が本年度の研究成果から得られた。また、HDAC8発現抑制系を用いたDNAマイクロアレイ解析を行った結果、HDAC8標的候補遺伝子群の中にp21/Cip1をはじめとするがん抑制遺伝子が複数存在することが確認できた。また、HDAC8がCDK4、EIF1A、ICBP90/UHRF1、TCF19など複数の原がん遺伝子の転写活性化に関与することも確認できた。したがって、我々はATLにおけるHDAC8の細胞増殖に関わる分子機構の一端を明らかにすることができたと考えられる。これは本年度の研究計画通りの結果であり、よって、本研究計画は順調に進展していると思われる。本年度は、研究計画通りに進めることができた。よって、次年度も当初の研究計画に従って進めていく。まず、ATLにおいてHDAC8下流遺伝子の発現誘導に関与するHDAC8の直接的な標的分子の同定とその作用機構についてエピジェノティクス解析も含めて検討する。HDAC8は直接的には遺伝子発現抑制に作用するため、HDAC8発現抑制系によるDNAマイクロアレイ解析で得られたHDAC8下流候補遺伝子群CDK4、EIF1A、ICBP90/UHRF1、TCF19などの直接的な転写活性化因子は別に存在することが推測される。したがって、これらの下流候補遺伝子群の中で、特に細胞増殖あるいはアポトーシス抵抗性に大きく影響を与えると考えられる遺伝子の転写活性化因子を主体にHDAC8がどのように関与するのか、その分子機構について検討を行う。本研究計画の実行において、主に必要となる研究経費は細胞培養や解析に使用する試薬、キットなどの消耗品費にある。本年度の研究計画の進行状況から次年度使用予定額を上回る可能性が生じたため、本年度は当初購入予定であったそれらの消耗品類の一部について、より安価な代用品の購入に切り替え、次年度の補填としたいと考えた。本年度同様、次年度もこれら消耗品費に研究費を使用する。また、次年度に必要となる機器の多くは当該研究施設にて整備されており、当該研究施設の機器で解析できない場合でも外部受託解析が可能であるため新たに購入する必要はない。しかしながら、本研究目的を達成するためにsiRNA、real-time PCR解析に必要なTaqMan probe、免疫組織染色に用いる抗体、次世代シーケンサー用の消耗品類など一般試薬類と比較して単価がやや高価なものが必要となるため、次年度の研究費だけでは十分でない可能性がある。したがって、本年度未使用の助成金はこれらの研究経費への補填とする予定である。
高圧気相による長期肺保存法の開発

イヌ肺移植モデルを確立した。PCO=4000hPa+PO2=3000hPaの高圧ガス内に肺を保存できるチャンバーを作成した。全身麻酔下にドナー肺をET-KYOTO液で灌流して摘出し、チャンバーにドナー肺をつり下げ、4°C、PCO=4000hPa+PO2=3000hPaの条件で20時間保存した。保存したドナー肺をレシピエント犬に移植し、機能することを確認した。臓器をガスに直接暴露して保存するというまったく新しい臓器保存法であり、安全確実で長期に肺を保存できるようになる可能性がある。1犬左同種肺移植モデルの確立:まず、ドナー犬から左肺を摘出し、ET-KYOTO液で灌流。ただちにレシピエント犬に移植するというイヌ左同種肺移植モデルを確立した。この際、全身麻酔、人工呼吸器管理、動脈圧ライン挿入・スワンガンツカテーテル挿入とそれによる血行動態モニタリング(動脈圧、肺動脈圧、肺血管抵抗、気道内圧、血液ガス測定など)の手技を確立した。2ドナー肺の高圧ガスによる保存:全身麻酔下にドナー犬から左肺を摘出した。摘出した左肺はET-KYOTO液で灌流したのち、一酸化炭素(CO)と酸素(O2)の混合ガスを用いた高圧ガスチャンバー内(PCO=4000hPa+PO2=3000hPa)に保存した(高圧ガスチャンバーは共同研究者によりあらかじめ作成済み)。翌日、まずレシピエント犬から左肺を摘出し、24時間高圧ガスチャンバー内で保存したドナー犬の左肺を移植した。移植後ただちに換気を開始し、問題なく換気されることを確認した。その後すぐ右肺動脈をクランプし、移植した左肺のみでの換気が可能であるか試みた。しかし急速に呼吸不全・循環不全の状態となり、移植後30分程度で心停止に至った。左肺の一部を摘出し、病理組織検査に提出した。肺の安全な保存時間は8-10時間とされており、腎臓、肝臓などと比較すると安全限界は低い。本研究の目的はまったく新しい概念の「高圧ガス保存法」を肺保存に応用し、安全で確実な肺長期保存法を開発することである。今年度はまず移植技術の精度を安定させるため、ドナー犬から左肺を摘出→ET-KYOTO液で灌流→そのままレシピエント犬に移植するという手術を行った。さらに、動脈ラインとスワンガンツカテーテル挿入の手技を確立した。その後、準備実験を行った。全身麻酔下でドナーより左肺を摘出し、ET-KYOTO液で灌流した。このドナー肺を閉鎖チャンバー内に吊り下げ、4°C加湿下に高圧ガス保存法(一酸化炭素4000hPaと酸素3000hPaの混合ガス)で20時間保存した。レシピエント犬は全身麻酔後、右鼡径部より動脈ラインとスワンガンツカテーテルを挿入し、脈拍・血圧・酸素飽和度をモニタリングしながら手術を行った。レシピエント犬の左肺を摘出後、高圧ガス保存法で20時間保存したドナー肺を移植した。1時間毎に血液ガス・気道内圧・肺動脈圧・心拍出量をモニタリングし、4時間換気後に犠死とした。その際に組織学的評価目的に左肺を部分切除した。移植肺は4時間何ら問題なく換気することが可能であり、脈拍・血圧等のバイタルに変動は認めなかった。血液ガス上検査では4時間の間に酸素化はむしろ改善した(PaO2:188→248.8mmHg)。この結果をふまえ、現在はET-KYOTO液の単純浸漬群と高圧ガス保存群との比較試験を進行中である。肺の安全な保存限界は8-10時間とされており、他臓器と比較するとその安全限界は低い。移植肺機能不全は脳死肺移植の大きな死亡原因となる。本研究の目的は全く新しい「高圧ガス保存法」を肺保存に応用し、安全で確実な肺長期保存法を開発することである。昨年度までの研究で、動脈ラインとスワンガンツカテーテル挿入、肺移植の手技を確立し、予備実験として高圧ガス保存法(一酸化炭素4000hPaと酸素3000hPaの混合ガス)で20時間保存したドナー肺の移植実験を行った。結果、移植肺は4時間何ら問題なく換気することが可能であり、脈拍・血圧等のバイタルに変動は認めなかった。血液ガス検査では4時間後の酸素化はむしろ改善した。この結果を受けて、今年度はET-KYOTO液の単純浸漬群と高圧ガス保存群の比較試験を行うこととした。全身麻酔下にドナーより左肺を摘出し、ET-KYOTO液で灌流した。このドナー肺をET-KYOTO液に単純浸漬して保存する群と、4°C加湿下に高圧ガス保存する群とに分けた。レシピエント犬は全身麻酔後、右鼡径部より動脈ライン、右頚部よりスワンガンツカテーテルを挿入し、脈拍・血圧・酸素飽和度をモニタリングしながら手術を行った。さらに、移植肺の機能をより厳密に評価するため、移植再灌流開始後90分で左片肺換気とした。左片肺換気の方法としてダブルルーメンの挿管チューブを使用していたが、確実な片肺換気を行うために右主気管支・右主肺動脈を結紮することとした。単純浸漬群5組と高圧ガス保存群5組の比較試験を進行中である。PCO=4000hPa+PO2=3000

hPaの高圧ガス内に肺を保存できるチャンバーを作成した。全身麻酔下にドナー肺をET-KYOTO液で灌流して摘出し、チャンバーにドナー肺をつり下げ、4°C、PCO=4000hPa+PO2=3000hPaの条件で20時間保存した。保存したドナー肺をレシピエント犬に移植し、機能することを確認した。臓器をガスに直接暴露して保存するというまったく新しい臓器保存法であり、安全確実で長期に肺を保存できるようになる可能性がある。移植技術の精度をあげること、スワンガンツカテーテル挿入やモニタリング技術を獲得することに時間を要した。呼吸器外科ET-KYOTO液の単純浸漬群(n=5)と高圧ガス保存群(n=5)との比較試験を行う。当初予定していた、高圧ガスで24時間保存したドナー肺を移植した状態で4時間以上生存させることが達成できていいないため。今年度は技術の精度を上げることと準備実験が主だったため、出費が少なかった。保存方法の改善を試みる。具体的には、保存時間を24時間よりも短縮する、気道内へガスを充満させるための工夫を行う、右肺動脈クランプを行わずに両肺換気で行う、移植直前に再度保存液でフラッシュし移植肺の状態を改善しておく、使用するガスの種類を変更する(キセノンなど)。その結果、高圧ガスで保存したドナー肺を移植した状態で4時間以上生存させることが達成できれば、対照群(保存液で単純浸漬保存)との比較実験を行う。比較実験のためにイヌを新規購入予定である。概ね予定通りの収支であったがわずかに次年度へ繰り越しとなった実験用動物の追加購入、試薬やカテーテルなどの消耗品の購入、研究に関する情報収集や打ち合わせ・学会への参加のための旅費等に使用する予定である。
慢性疼痛に対する認知行動療法の効果を向上させる脳内ネットワーク刺激戦略

近年、慢性疼痛治療において認知行動療法(CBT)が有効であることが示されているが、約半数の患者において治療反応性が認められず、さらに治療効果が認められた患者においても再発が起こるという大きな問題点が残されている。そこで本研究では、脳磁場計測装置(MEG)を用い、治療反応性および効果維持に関与する脳内ネットワークを機械学習手法により同定し、そのネットワークを経頭蓋交流電気刺激法(tACS)により人為的に強化することでCBTの治療効果向上を目指す。一連の検証により、治療が困難である慢性疼痛に対し「脳内ネットワーク情報に基づいた新たな脳刺激治療」の確立を目指す。
MRIピックアップコイル用高温超伝導薄膜の高分解能表面抵抗測定と強磁場特性

本研究の目的は高温超伝導ピックアップコイルをMRI等へ実装化するために,高温超伝導体の強磁場中での諸特性を評価し,高温超伝導ピックアップコイルとしての使用環境限界について明らかにすることである.超伝導特性として特に強磁場中での表面抵抗Rsを誘電体共振器法,及びマイクロストリップ共振器法を用いて評価した.また,MRIピックアップコイルには瞬間的に大強度パルスを印加されることから,超伝導薄膜の臨界電流密度Jcを試料振動法,及び通電法により評価した.測定サンプルは,YBa_2Cu_3O_<7-δ>(YBCO)薄膜,及びDyBa_2Cu_3O<7-δ>(DyBCO)薄膜を用いた.本研究では強磁場(5T)中においてもRsがJcに反比例し,その相関は無磁場中の関係式,でほぼ説明出来ることを初めて実験的に明らかにできた.さらに,YBCO薄膜における表面抵抗の印加磁場角度依存性について調査した.その結果,印加磁場の変化に対しても,(1)式の関係が成り立つことを実験的に示すことが出来た.以上の結果から,酸化物超伝導体のMRIピックアップコイルへの応用の有用性と,NMR等の更に高磁場中超伝導応用への充分な可能性を示すことが出来た.さらに,金属系超伝導体MgB_2薄膜の磁場中表面抵抗評価を行い,as-grown MgB_2薄膜が低Rs特性を示し,その原因が表面平滑性にあることを明らかにした.平成16年度は,超伝導薄膜における表面抵抗の磁場依存性を測定することにより,超伝導薄膜型ピックアップコイルとしての使用環境限界と最適材料の検討を行った.本年度は,MBE法により作製された高品質YBa_2Cu_3O_<7-δ>(YBCO)及びDyBa_2Cu_3O_<7-δ>(DyBCO)薄膜(THEVA社),APE(Amorphous Phase Epitaxy)法により作製されたTlCa_2Ba_2Cu_3O_<10-y>(Tl-1223)薄膜(産業技術総合研究所),MBE法により作製されたas-grown MgB_2薄膜(いわて産業振興センター)の磁場中表面抵抗測定を行った.測定には誘導体共振器法(21.8GHz)を用いた.その結果,極低温(T=4.2K),強磁場中(B=5T)におけるDyBCO薄膜のR_s(@1GHz)は,YBCO薄膜やTl-1223薄膜に比べて一桁程度低く,さらに常伝導体(Cu)と比較して約1/50という低R_s特性を示し,その有用性を実験的に明らかにすることができた.この原因は,DyBCO薄膜内での強いピンニングによるものであると考えられる.また,DyBCO薄膜の臨界電流密度とR_sの相関が磁場中でもほぼ成り立つことを明らかにした.次にマイクロストリップライン共振器法を用いてYBCO薄膜におけるR_sの印加磁場角度依存性を調査したところ,薄膜のc軸方向に対して45°の角度で磁場を印加した場合,R_sの印加磁場による増加量が最も大きく,90°の場合が最も小さかった.この結果はこれまで報告されている臨界電流密度の印加磁場角度依存性と矛盾せず,その物理は磁束のパンケーキモデルで説明可能である.また,応用的には様々な角度からの磁場印加を伴うMRIピックアップコイルとして,充分に応用可能であることを示した.本研究の目的は高温超伝導ピックアップコイルをMRI等へ実装化するために,高温超伝導体の強磁場中での諸特性を評価し,高温超伝導ピックアップコイルとしての使用環境限界について明らかにすることである.超伝導特性として特に強磁場中での表面抵抗Rsを誘電体共振器法,及びマイクロストリップ共振器法を用いて評価した.また,MRIピックアップコイルには瞬間的に大強度パルスを印加されることから,超伝導薄膜の臨界電流密度Jcを試料振動法,及び通電法により評価した.測定サンプルは,YBa_2Cu_3O_<7-δ>(YBCO)薄膜,及びDyBa_2Cu_3O<7-δ>(DyBCO)薄膜を用いた.本研究では強磁場(5T)中においてもRsがJcに反比例し,その相関は無磁場中の関係式,でほぼ説明出来ることを初めて実験的に明らかにできた.さらに,YBCO薄膜における表面抵抗の印加磁場角度依存性について調査した.その結果,印加磁場の変化に対しても,(1)式の関係が成り立つことを実験的に示すことが出来た.以上の結果から,酸化物超伝導体のMRIピックアップコイルへの応用の有用性と,NMR等の更に高磁場中超伝導応用への充分な可能性を示すことが出来た.さらに,金属系超伝導体MgB_2薄膜の磁場中表面抵抗評価を行い,as-grown MgB_2薄膜が低Rs特性を示し,その原因が表面平滑性にあることを明らかにした.
東京都利島・新島における植物動態の把握および伊豆大島植物動態との比較

はじめに本研究は、高等学校野外実習の充実を図るための一部として、計画したものです。実習の充実を図る活動の中、利島・新島における植物動態が、生徒への生物学的思考力の育成に、大きく影響できるほどの話題性を持っていることを感じました。そこでまずは、今回の個人的研究にて、本植物動態の把握を深めることとしました。今回の研究目的すでに伊豆大島にて行った調査項目(計画書の検証項目参照)や方法に従い、島内植物の調査を行いました。個人的知識を深めると共に、話題の実検証と資料の蓄積に年間を通じ努めることが一つの目的でした。また、生徒対象の野外実習を実施するための教材化も行い、次年度の実習実施につなげることもありました。調査報告植物の季節的変化を考慮し、各季節がおさえられるよう、年4回を目標に渡島し植物調査を行いました。実際の渡島期間は、2009年5月22日5月26日,2009年8月4日8月7日,2009年10月7日10月13日(台風で中止),2010年1月9日1月12日の3回でした。他、補助金の繰越申請が認められたため、2010年11月5日11月8日にも、両島への調査ができました。1回目の調査では、伊豆大島自然愛好会の佐々木先生による終日の島内散策とご助言、および調査資料の提供を受けました。特に案内された地域は利島島内7カ所、新島島内12カ所を案内していただきました。また4回目には、新島高校理科教諭(現墨田川高校教諭)の八木正徳先生に、終日の新島島内散策とご助言、および調査資料の提供を受けました。目的に対する評価年間を通じ、データや写真などの紙面上の資料は多く収集できました。ご協力をいただいた佐々木先生や八木先生からは、種名データや詳しい観察地の公表をご許可いただいてはいますが、危惧種の扱いなどを考慮し、個人保管とさせていただきます。また私の個人的な知識・能力として、植物に対する種の記憶量・同定力などが向上できました。現地の様相把握やそれに伴う実習計画の立案力も大いに向上できました。これは計画する『新島における植物野外実習の実践』に、大きくつながるものとなりました。
急性骨髄性白血病の細胞系譜特異性と転写制御異常

ヒト急性骨髄性白血病の原因遺伝子であるRunxlの発現制御について、昨年度に引き続き、Tリンパ球を用いて解析した。Tリンパ球はRunxl蛋白を発現しているが、細胞を抗CD3抗体で処理するとRunxl蛋白量がダウン・レギュレートされる。この時、TCRシグナルの阻害剤であるサイクロスポリンを添加すると、Runxl蛋白の消失が起こらなかった。即ち、TCRシグナルはカルシニューリン経路を介して、Runxl蛋白をダウン・レギュレーションする。さて、静止期Tリンパ球では遠位プロモーター由来のRunxl転写産物のみが発現している。ところが細胞をTCR刺激すると、近位プロモーターからのRunxl転写誘導が先ず起こり、それに遅れて、遠位プロモーターからのRunxl転写が抑制される。この近位の誘導と遠位の抑制は、細胞をサイクロスポリンで処理すると消失した。さらに、近位プロモーター(NFAT結合部位を有する)を用いたレポーター・アッセイでは、カルシニューリンの共発現はプロモーター活性を促進した。一方、遠位プロモーター(Runx結合部位を有する)を用いたアッセイでは、Runxl蛋白の共発現はプロモーター活性を抑制した。そして、近位プロモーターへのNFAT転写因子の結合、及び遠位プロモーターへのRunx転写因子の結合を、ChIPアッセイにより確認した。最後に、近位Runxl転写産物に特異的なsiRNAを細胞に導入すると、TCR刺激によるRunxl蛋白のダウン・レギュレーションが消失した。以上から、TCR刺激のカルシニューリン経路を介した標的は近位プロモーターであり、発現誘導された近位Runxl蛋白が、遠位Runxlプロモーターを抑制し、最終的にはRunx1蛋白のダウン・レギュレーションにつながることを明らかにした。ヒト急性骨髄性白血病(AML)のM2型で見られるt(8;21)では、転座によりRunx1-MTG8キメラ遺伝子が生成される。キメラ亜遺伝子の発現は、転座を伴わないアレルのプロトRunx1遺伝子のそれと同様の制御を受けると考えられるが、Runx1の転写制御については殆ど知られていない。そこで本年度はリンパ球を対象に用いて、解析を試みた。末梢のTリンパ球はRunx1蛋白を発現しているが、細胞を抗CD3と抗CD28抗体で処理すると蛋白レベルでRunx1がダウン・レギュレートされる。この時、TCR(T細胞受容体)シグナルはMAPKからAP1転写因子、カルシニューリンからNFAT転写因子、そしてPKCからNFkB転写因子へと、3つの経路を介して伝達される。そこで各経路を阻害する薬剤を添加した上で、Tリンパ球を抗体処理すると、カルシニューリン阻害剤の添加時にRunx1蛋白のダウン・レギュレーションが起こらなかった。即ち、TCRシグナルは主にカルシウム感受性のカルシニューリン経路を介して、Runx1蛋白のダウン・レギュレーションに寄与していると考えられる。次にRunx1蛋白のダウン。レギュレーションが、Runx1転写産物のダウン・レギュレーションによるものか否かを検討した。静止期Tリンパ球では遠位プロモーターから転写されるRunx1転写産物のみが発現している。ところが細胞をTCR刺激すると先ず起こるのは、近位プロモーターからのRunx1転写産物の発現であった。そしてそれに遅れて、遠位プロモーターからのRunx1転写が抑制されることが判明した。この近位Runx1転写の誘導と遠位Runx1転写の抑制は、細胞をカルシニューリン阻害剤で処理しておくと見られなかった。さらに、遠位プロモーター領域をクローニングしてレポーター・アッセイを行うと、近位Runx1蛋白は遠位プロモーターの活性を抑制する。以上から、TCR刺激の標的は近位プロモーターであり、発現を誘導された近位Runx1蛋白が、遠位Runx1プロモーターを抑制し、最終的にはRunx1蛋白のダウン・レギュレーションにつながるとのシナリオが考えられる。AMLの発生母地は骨髄球系統であるが、それに属する32Dc13細胞を用いて分化誘導を試みると、やはりRunx1蛋白のダウン・レギュレーションが観察された。Tリンパ球で得られた知見を基に、骨髄球・白血病細胞におけるRunx1、及びRunx1-MTG8キメラ遺伝子の発現制御の問題に、次は取り組む予定である。

最後に、近位Runxl転写産物に特異的なsiRNAを細胞に導入すると、TCR刺激によるRunxl蛋白のダウン・レギュレーションが消失した。以上から、TCR刺激のカルシニューリン経路を介した標的は近位プロモーターであり、発現誘導された近位Runxl蛋白が、遠位Runxlプロモーターを抑制し、最終的にはRunx1蛋白のダウン・レギュレーションにつながることを明らかにした。
体内診断に向けた磁気マーカーの高精度イメージング法の開発

ナノメートルサイズの強磁性体(磁気ナノ粒子)を高分子で被覆し、その表面に検査試薬や薬剤等を結合したものは磁気マーカーと呼ばれている。この磁気マーカーを体内の疾患部に蓄積させ、その位置と量を体表面から検出し可視化するイメージング技術(磁気粒子イメージング、MPI)は、新しい体内診断技術としてその開発が期待されている。本研究では、乳癌検査への応用を想定し、従来よりも高精度なMPIシステムの開発を行うことを目的としている。本年度も、昨年度に引き続き、生体内における磁気マーカーの高磁場交流磁化率や磁気緩和等の磁気特性を評価するための、磁気抵抗効果素子等を用いたシステム開発の改良を行った。また、得られた知見を考慮したMPIシステムの基礎部分の開発を行った。まず、磁気ナノ粒子を磁化するのに十分強い磁場を生成するための励磁コイルの設計ならびに実機の構築を、電磁界シミュレーションを援用しながら行った。MPIシステムで広く検討されている磁気マーカーの一つであるResovistを用いて実験を行った結果、磁気マーカーが5cmほど(すなわち,乳癌検査に必要な距離だけ)励磁コイルから離れていても、磁気信号を検出コイルで十分検出できることが分かった。次に、検出コイルを複数並べるための方法を検討し、検出コイルのサイズや巻数などを、電磁界解析技術を援用しながら具体的な設計を行った後、検出コイルを複数並べたシステムの試作を行い、実機において、磁気ナノ粒子の位置推定に十分な磁気信号が得られるか否か検証した。その結果、複数の検出コイルの信号を計測することによって、磁気マーカーの位置推定できる可能性を示すことができた。ナノメートルサイズの強磁性体を高分子で被覆し、その表面に検査試薬や薬剤等を結合したものは磁気マーカーと呼ばれている。本年度は、生体内の磁気マーカーの磁気特性の解明を中心に研究を行った。磁気マーカーの交流磁化特性は、ネール緩和およびブラウン緩和などの緩和時間の存在により、MPIの感度や空間分解能に影響を与える。磁気マーカーについて交流磁界の磁界強度および周波数を変化させながら交流ヒステリシスループの測定を行い、交流磁界の磁界強度および周波数が磁気マーカーの交流磁化特性に及ぼす影響について検討を行った。なお、生体内に磁気マーカーを導入したときにはブラウン運動が抑制されてネール緩和が支配的になると考えられるため、磁気マーカーを石膏で固相化して検討を行った。その結果、周波数が高くなるほど交流ヒステリシスループが開いていることが分かった。また、励起磁界が低磁界あるいは高周波であるほど高調波信号の減衰が大きくなっていることが分かった。この高調波信号の減衰について、ヒステリシスループの保磁力や磁化の分布に依存することを、マイクロマグネティクシミュレーションを利用して定量的に示した。また、保磁力により高調波信号を表現する簡易的な実験式を提案し、その実験式で測定値をよく近似できていることを示した。本年度は、生体内に磁気マーカーを導入したときの磁化特性の検証が目標であった。その目標を達成するため、磁気マーカーを石膏で固相化してそれを模擬した状態にし、交流磁界の磁界強度および周波数を変更しながら交流ヒステリシスループの計測データを収集し、そのデータについて検証を行った。その検証において、マイクロマグネティクシミュレーションの解析結果を利用し、高調波信号の減衰がヒステリシスループの保磁力や磁化の分布に依存することを示した。これにより、当初の計画を達成したといえる。以上に加え、高調波信号の簡易的な実験式を提案し、その表現法が実験値をよく近似できていることを示したことから、当初の計画以上に進展したと言える。本年度も、昨年度に引き続き、生体内における磁気マーカーの磁気特性を評価するための研究および開発を行った。磁気マーカーの磁化応答は、それに含まれる磁気ナノ粒子の粒径に依存する。すなわち、磁気ナノ粒子の粒径を評価するには、磁気マーカーの磁化応答を表すパラメータの一つである磁気緩和時間を計測すればよい。そこで、磁気ナノ粒子の磁気緩和時間の計測を行うために、磁気抵抗効果素子を用いた磁気緩和計測装置を新規に開発し、その装置で得られた結果より粒径を推定する方法を検討した。なお、生体内に磁気マーカーを導入したときにはブラウン運動が抑制されてネール緩和が支配的になると考えられるため、磁気マーカーを石膏あるいはエポキシ樹脂で固相化して磁気緩和時間の計測を行った。その結果、MPIシステムで広く検討されている磁気マーカーの一つであるResovistは、磁気ナノ粒子の粒径が25 nm30 nmに対応する磁気緩和時間であることが分かった。

本年度は、昨年度に引き続き、生体内に磁気マーカーを導入したときの磁化特性の検証が目標であった。その目標を達成するため、磁気マーカーを石膏あるいはエポキシ樹脂で固相化してそれを模擬した状態にし、磁界強度や濃度を変更しながら磁気緩和測定を行い、そのデータについて検証を行った。その検証によって、磁気ナノ粒子の粒径分布の推定ができうることを示した。これにより、当初の計画を達成したといえる。ナノメートルサイズの強磁性体(磁気ナノ粒子)を高分子で被覆し、その表面に検査試薬や薬剤等を結合したものは磁気マーカーと呼ばれている。この磁気マーカーを体内の疾患部に蓄積させ、その位置と量を体表面から検出し可視化するイメージング技術(磁気粒子イメージング、MPI)は、新しい体内診断技術としてその開発が期待されている。本研究では、乳癌検査への応用を想定し、従来よりも高精度なMPIシステムの開発を行うことを目的としている。本年度も、昨年度に引き続き、生体内における磁気マーカーの高磁場交流磁化率や磁気緩和等の磁気特性を評価するための、磁気抵抗効果素子等を用いたシステム開発の改良を行った。また、得られた知見を考慮したMPIシステムの基礎部分の開発を行った。まず、磁気ナノ粒子を磁化するのに十分強い磁場を生成するための励磁コイルの設計ならびに実機の構築を、電磁界シミュレーションを援用しながら行った。MPIシステムで広く検討されている磁気マーカーの一つであるResovistを用いて実験を行った結果、磁気マーカーが5cmほど(すなわち,乳癌検査に必要な距離だけ)励磁コイルから離れていても、磁気信号を検出コイルで十分検出できることが分かった。次に、検出コイルを複数並べるための方法を検討し、検出コイルのサイズや巻数などを、電磁界解析技術を援用しながら具体的な設計を行った後、検出コイルを複数並べたシステムの試作を行い、実機において、磁気ナノ粒子の位置推定に十分な磁気信号が得られるか否か検証した。その結果、複数の検出コイルの信号を計測することによって、磁気マーカーの位置推定できる可能性を示すことができた。前年度に引き続き、細胞結合時の磁気マーカーの特性評価の定量性を高め、磁気マーカーからの信号磁界の詳細なモデルを確立する。また、この結果を基に計測システムを最適化し、マルチセンサを用いたイメージングシステムの高感度化を達成する。さらに、計測システムの高速化を行う。磁気マーカーの磁化特性を取得するシステムをさらに高度化するとともに、前年度までに得られた細胞結合時の磁気マーカーの特性評価の結果を基にMPIシステムを最適化し、マルチセンサを用いたMPIシステムの高感度化を達成する。