hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
臨床応用可能な癌細胞特異的全身投与型ｓｉＲＮＡデリバリーシステムの構築

平成23年度は、我々が開発した遺伝子・核酸医薬キャリアであるPAMAMデンドリマー/α-シクロデキストリン結合体(α-CDE)に、さらに癌細胞指向性素子であるPEG化葉酸を新たに修飾した癌細胞選択的なsiRNAデリバリーシステムの構築を企図して、Fol-PαCを新規に構築することを目的に検討を行った。まず、デンドリマーの世代数を3とし、PEG化葉酸の置換度の異なる3種のFol-PαCの調製を行い、またそれと並行して、混合物であるFol-PαCの精製品であるsFol-PαCの調製も開始した。その結果、置換度2, 4, 7の3種のFol-PαCsを調製できた。また、sFol-PαCの原料となるα-CDEの精製をHPLCを用いて行った。現在、Fol-PαCの精製条件等について検討中である。次に、RNAi効果を、pGL3ルシフェラーゼ遺伝子安定発現細胞にsiRNAを導入後のルシフェラーゼ活性を指標にRNAi効果を葉酸レセプター(FR)を過剰発現するKB細胞を用いて評価した。その結果、3種のFol-PαCの中で、置換度4のFol-PαC(DSF4)とsiRNAとの複合体が最も高いRNAi効果を示した。また、このRNAi効果ならびに複合体の細胞取込みは、葉酸の添加により低下したことから、本複合体は、FRを介した細胞取り込み後、RNAi効果を誘導することが示唆された。また、Fol-PαC(DSF4)/siRNA複合体の粒子径およびζ電位はチャージ比20において、それぞれ111 nmおよび9.7 mVであり、本複合体はFRを介した細胞内取込みに有利な物性を示すことが示唆された。さらに、Fol-PαC(DSF4)/siRNA複合体のKB細胞に対する細胞障害性は、市販遺伝子導入試薬に比べて極めて低いことが示された。これまでに我々が開発したFol-PαC(G3)は、市販の核酸医薬導入試薬に比べて細胞障害性が極めて低く、核酸導入効率および安全性に優れることを報告した。しかし、Fol-PαC(G3)/siRNA複合体を担癌マウスに静脈内投与後のRNAi効果は十分とは言えず、かつその効果の再現性が低いことが問題点として浮かび上がった。その原因として、Fol-PαC分子は、血中でsiRNAと解離し、腫瘍組織へのデリバリー効率が低いこと、また、異なる置換度のFol-PαC基およびα-CyD基を有する混合物であるため、その分子構造がロット間で相違したためと推定された。平成24年度までに、我々は血中でキャリアとsiRNAが解離せず、安定な複合体として腫瘍組織および癌細胞へ到達可能なキャリアの構築を企図し、デンドリマーの世代を第3世代から第4世代に変更し、従来よりもsiRNAとの相互作用が強いFol-PαC(G4)の合成を行った。PEG化葉酸の置換度(DSF)の異なる4種のFol-PαCs(G4, DSF2, 4, 6, 11)を調製し、in vitroにおけるRNAi効果を検討したところ、Fol-PαC(G4, DSF2)が最も優れたRNAi効果を誘導した。さらにFol-PαC(G4, DSF2)は、50%血清共存下においても、有意なRNAi効果を誘導可能であった。さらに、担がんマウスにおいて、Fol-PαC(G4, DSF2)/siRNA複合体を静脈内に投与後のRNAi効果は、Fol-PαC(G3)よりも優れることが示唆された。これらの結果より、Fol-PαC(G4, DSF2)はsiRNAキャリアとして有用である可能性が示唆された。各種置換度のFol-PαCを用いてRNAi効果の検討を行い、PEG化葉酸の至適置換度を見出せたこと、siRNA
Met受容体天然型アイソフォームを介した再生・病態・発癌制御の研究

再生・病態・発癌制御におけるJMドメインを欠失するMet(ΔJM-Met)の役割を明らかにするため、ΔJM-Met安定強制発現MDCK細胞を用いたin vitroの解析およびΔJM-Metノックインマウスを用いたin vivoの解析を行った.その結果、ΔJM-MetおよびWTを安定発現するMDCK細胞はともにHGF-Metシグナル特有の生物活性であるスキャッター活性および管腔形成が認められ、またΔJM-Metノックインホモマウスは胎生致死となることが明らかとなった.再生・病態・発癌制御におけるJMドメインを欠失するMet(ΔJM-Met)の役割を明らかにするため、ΔJM-Met安定強制発現MDCK細胞を用いたin vitroの解析およびΔJM-Metノックインマウスを用いたin vivoの解析を行った.その結果、ΔJM-MetおよびWTを安定発現するMDCK細胞はともにHGF-Metシグナル特有の生物活性であるスキャッター活性および管腔形成が認められ、またΔJM-Metノックインホモマウスは胎生致死となることが明らかとなった.本年度は(1) ΔJM-Metノックインマウスを用いた発生過程における形態形成の異常の解析および、(2) JMドメイン欠損変異Met発現MDCK細胞を用いたシグナル活性化制御の生化学的とコラーゲンゲル内形態形成(管腔形成)を指標とする細胞生物学的解析に取り組んだ。(1) ΔJM-Metノックインマウスは、ホモ欠損の場合、臓器形成不全により胎生致死あるいは生後まもなく死亡することが分かった。一方、ヘテロ欠損の場合、正常に生まれ、WTマウスと観察した限りにおいて違いは認められなかった。今後、より詳細な組織解析と生化学的解析を行うことで、MetのJMドメインを欠損することがどのようなメカニズムにより臓器形成不全に至らしめるのかを明らかにする。(2) WT MetあるいはJMドメイン欠損変異Metの細胞内領域とTrk/NGF受容体の細胞外領域とを融合させたキメラ蛋白質(Trk-Met)を発現させるベクターの構築を行った。それらを遺伝子導入して、WT MetあるいはJMドメイン欠損変異MetのTrk-Metを永久発現するMDCK細胞をそれぞれ得た。さらにNGFを添加すると、上記細胞がスキャッターする現象が確認され、この時、それぞれの細胞において発現するTrk-Metがリン酸化されることを確認した。今後、コラーゲン包埋された上記細胞にNGFを添加したとき、Metシグナル特有の生物活性である管腔形成が認められるか否かを確認する。本年度は前年度に引き続き(1)ΔJM-Metノックインマウスを用いた発生過程における形態形成の異常の解析および、(2)JMドメイン欠損変異Met発現MDCK細胞を用いたシグナル活性化制御の生化学的とコラーゲンゲル内形態形成(管腔形成)を指標とする細胞生物学的解析に取り組んだ。(1)ΔJM-Metノックインマウスは、ホモ欠損の場合、臓器形成不全により胎生致死あるいは生後まもなく死亡することが分かった。詳細な解析の結果、ΔJM-MetノックインマウスはExon-13を欠損することにより、c-Met遺伝子のプロモーター機能の低下が起こり、Met蛋白質の著しい発現低下が引き起こされることが明らかとなった。このことによりHGF-Metシグナルの重要な役割の一つである胎盤形成がうまく行われず、発育不全による胎生致死となることが明らかとなった。(2)WT MetあるいはJMドメイン欠損変異Metの細胞内領域とTrk/NGF受容体の細胞外領域とを融合させたキメラ蛋白質(Trk-Met)を永久発現するMDCK細胞をそれぞれ得た。これらはともにNGFを添加すると、スキャッターする現象が確認され、この時、Trk-Metのチロシン残基がリン酸化されることが確認された。そこで、コラーゲン包埋された上記細胞にNGFを添加したところ、ともにHGF-Metシグナル特有の生物活性である管腔形成が認められた。以上の解析結果において何れもWTとJMドメイン欠損変異の間に際立った違いは認められず、本研究課題である、JMドメイン欠損変異MetにおいてHGF-Metシグナルが亢進されるという仮説を立証するには至らなかった。
スペックルパターンの局所ゆらぎの検出による超音波変調型光イメージング

光が超音波によって変調される現象を利用し,超音波の分解能で生体内の構造や代謝情報を可視化する超音波変調型光イメージングの実現を目指して,スペックルパターンの強度変化に着目した手法を提案した.また手法の実現を目指して実験的検討を行い,以下に述べる結論を得た.・手法の提案と実験システムの開発ストロボスコープの原理により,超音波の周波数で変調されたスペックルパターンを一般的なCCDカメラを用いて検出する手法を提案し.これを実現する観察システムを開発した.本手法では,超音波の照射条件を変えて2枚のスペックル画像を取得し,その差分をとることにより無変調光成分を打ち消して,微弱変調光の高感度な検出を実現する.・透過光イメージングファントムを透過して出射側に発生したスペックルパターンを用いる透過光イメージングの可能性について検討した.散乱体中心にヒト乳ガンと同じ光学特性を持つ吸収体を埋め込み,これを透過光により可視化する実験(1次元イメージング)を行なった.その結果,散乱体中の吸収体の位置を従来法よりも高い空間分解能で検出できることが確認された.・反射光イメージング透過光の強度は,散乱体の厚さの増加に伴い急激に減衰するため,光源とCCDを対向させる必要がある透過光イメージングのみでは本法の適用可能部位は乳房や頬などに限定されてしまうが,反射光も利用できればほとんどの表在臓器が適用の対象となる.そこで,光の入射側に発生するスペックルパターンからの変調光検出の可能性について検討し,透過光イメージングと同様に高い空間分解能で吸収体の位置を検出できたことを確認した.・実用化に向けた検討上記実験システムでは光源の平均光強度が低く,1次元イメージングに10数時間を要していたので,新たに高出力レーザダイオードを用いて実験システムを改善し,計測時間が大幅に短縮され,S/Nの劣化も無いことを確認した.光が超音波によって変調される現象を利用し,超音波の分解能で生体内の構造や代謝情報を可視化する超音波変調型光イメージングの実現を目指して,スペックルパターンの強度変化に着目した手法を提案した.また手法の実現を目指して実験的検討を行い,以下に述べる結論を得た.・手法の提案と実験システムの開発ストロボスコープの原理により,超音波の周波数で変調されたスペックルパターンを一般的なCCDカメラを用いて検出する手法を提案し.これを実現する観察システムを開発した.本手法では,超音波の照射条件を変えて2枚のスペックル画像を取得し,その差分をとることにより無変調光成分を打ち消して,微弱変調光の高感度な検出を実現する.・透過光イメージングファントムを透過して出射側に発生したスペックルパターンを用いる透過光イメージングの可能性について検討した.散乱体中心にヒト乳ガンと同じ光学特性を持つ吸収体を埋め込み,これを透過光により可視化する実験(1次元イメージング)を行なった.その結果,散乱体中の吸収体の位置を従来法よりも高い空間分解能で検出できることが確認された.・反射光イメージング透過光の強度は,散乱体の厚さの増加に伴い急激に減衰するため,光源とCCDを対向させる必要がある透過光イメージングのみでは本法の適用可能部位は乳房や頬などに限定されてしまうが,反射光も利用できればほとんどの表在臓器が適用の対象となる.そこで,光の入射側に発生するスペックルパターンからの変調光検出の可能性について検討し,透過光イメージングと同様に高い空間分解能で吸収体の位置を検出できたことを確認した.・実用化に向けた検討上記実験システムでは光源の平均光強度が低く,1次元イメージングに10数時間を要していたので,新たに高出力レーザダイオードを用いて実験システムを改善し,計測時間が大幅に短縮され,S/Nの劣化も無いことを確認した.1.CCDと超短光パルスを用いた実験システムの開発・高感度・広ダイナミックレンジな冷却型CCDカメラと本年度購入した超短光パルスを用いて,超音波周波数で変調されたスペックルパターンを検出するシステムを開発した.一般にCCDセンサは周波数特性が低く,超音波周波数での変調を検出することはできないが,本手法では超音波の位相に同期して半値幅0.2nsの超短光パルスを発光させ,発光位相を変えて取得した2枚の画像の差分画像の全画素の輝度積算値を求めることにより,高速変調光の検出を可能とした.2.スペックルパターンからの変調成分検出実験・厚さ35mmの散乱体の散乱係数を変化させて超音波変調光の強度を測定し,検出限界を測定した.その結果,我々の従来の検出限界(変調光を一点で検出:散乱係数0.20mm^<-1>))が,本手法では散乱係数0.25mm^<-1>に向上した.また,散乱係数の増加に対する変調光のS/Nの低下は従来法の100dB(0.1mm^<-1>,厚さ35mm)に比べ7dB(同条件)と非常に小さく,本手法の有用性が確認された.・散乱体(0.2mm^<-1>,厚さ35mm)中にヒト乳ガンと同じ光学特性を持つ吸収体(10mm)を埋め込み,これを可視化する実験(1次元イメージング)を行い,本手法により散乱対中の吸収体を高い空間分解能で検出できることを実証した.・透過光の強度は,散乱体厚の増加に伴い急激に減衰するため,反射光も利用できれば本手法の有用性は高い.そこで,光の入射側に発生するスペックルパターンの本利用可能について検討した.

その結果,表面からの深さ7mmの部分に埋め込んだ前記吸収体を高い空間分解能で検出できることが示された.昨年度は,本研究で提案する超音波変調型光イメージング法に関する実験的検討を行い,手法の基本的可能性と反射光を用いた計測の可能性を示した.本年度は,実用性の向上を目指して以下の検討を行った.1.信号処理法に関する検討本手法の要点の1つは,超音波の位相を反転させて取得した2枚のスペックル像の差分をとることにより強大な無変調光を打ち消し,変調成分のみを抽出する点にある.しかしこれまでは,1)レーザ光源の強度のドリフトと2)コヒーレンシの低下などの原因により無変調成分を完全に打ち消すことができておらず,さらなるS/N向上の可能性があった.1)については,本年度新たに考案した光強度のアンバランスを補正する処理によりS/Nが改善し,差分画像上で変調光分布の視認が可能となった.しかし,コヒーレンシの低下については有効な補正法が確立できておらず,今後さらに検討が必要である.2.実用的システムの開発本手法では数MHzの超音波で変調されたスペックルパターンを一般のCCDで検出するためにストロボスコープの原理を用いており,これまでの実験システムでは光源としてパルス幅0.2ns,光出力600mWのレーザダイオードを用いていた.しかし,パルス幅が必要以上に狭いために平均光強度が低く,1次元分布の計測に10数時間を要していた.そこで,本年度はパルス幅50ns,光出力20Wの高出力レーザダイオードを用いて計測時間の短縮を図った.平均光強度が数1000倍になったことから計測時間が大幅に短縮され,S/Nの劣化も無いことを確認した.また,光量に余裕があるため,CCDの光学系の絞り値を大きく設定することが可能となり,スペックルパターンのコントラストが向上することを確認した.
酸に対する土壌の生物的緩衝能の定量的評価

植物などの生物による土壌への酸性化圧力の強化について、把握するために、以下の検討を行った。1.土壌の化学的緩衝能と微生物の寄与:土壌によって275cmol(+)kg^<-1>までの違いがあった。酸の負荷に伴って流出液のa. HCO_3(炭酸重炭酸塩平衡)、b.Ca^<2+>とMg^<2+>(主として陽イオン交換)、c.Siが溶出(鉱物の溶解)し、逆にd.添加した酸の陰イオン成分(酸吸着)が流出液から減少していった。HClO_4は赤黄色土壌では最も緩衝容量が小さくなったため、HClO_4が微生物的に不活性であったために緩衝容量が小さくなった可能性がある。2.植物による培地pHの変化能:トマトやタバコはpHを上昇させ、チャやオオムギは低下させるなどの種間差を明らかにした。阻害剤を添加した実験から、pHの低下にはプロトンATPaseが関与していると考えたが、上昇にはイオン吸収の影響が大きかった。しかし、酸耐性と培地pHの変化能との間に明確な傾向は認められなかった。3.植物の栽培による土壌の酸緩衝能への影響:1)のカラムに植物を栽培し、非栽培区と比較した。川砂にオオムギを栽培した結果から、植物による酸緩衝能の増大が明らかに認められた。植物の寄与は、pH3.33.7の範囲ではほぼ等しく、培養液と酸(硝酸、硫酸)をともに与えた場合には2030mmol/kgであった。トマトの酸緩衝能は、オオムギより弱かった。カラム流出液の分析から、植物による緩衝作用はa.HCO_3の放出とb.NO_3の吸収が主因であり、老化時にはc.K^+とNH_4^+の放出が関与していることが判明した。NO_3、K^+とNH_4^+およびMg^<2+>濃度は明期に低下した。酸性化土壌に栽培したところ、aとbの現象とともにpHが著しく上昇した。平成6年度は、1)酸に対する土壌の生物的緩衝能を土壌カラム法によって評価できるか否か、および2)培地pHの変化に及ぼす植物種の影響を検討した。1.土壌カラム法の検討:試験植物として酸に対して比較的強いオオムギを、またモデル土壌として緩衝能のほとんどない川砂を用いて、希硝酸と希硫酸(pH4.02.5)を通液し、以下の結果を得た。(1)pH4.03.5の酸を与えた場合には無植物区に比べて植物栽培区ではカラム流出液のpH低下が遅れ、植物の酸緩衝能が確認できたが、pH3.0では差がわずかであり、2.5で枯死した。(2)硝酸(pH4.03.5)負荷区における植物による緩衝能は土壌に換算して5cmol(+)kg^<-1>であり、同濃度の硫酸負荷区の2倍であった。(3)植栽区では硝酸イオンの消滅が特徴的であったが、緩衝能と直接対応するのはアルカリ度(重炭酸イオン)であった。それゆえ、(1)現実にありうるレベルの酸性度に対してのみ植物の酸緩衝能が働く、(2)植物による酸緩衝能は養水分吸収による直接的な影響よりも植物の呼吸に伴うCo_2または重炭酸イオンの放出によってもたらされると考えた。

2.培地pHの変化に及ぼす植物種の影響:培養液pHの連続測定システムを構築し、各種植物の水耕栽培におけるpH変化過程を詳細に追跡した。その結果、オオムギやイタドリでは培地pHを低下させ、特に昼(明期)に低下速度が大きいこと、コマツナやオオバコではその逆であることなどが明らかになった。今後、実際の土壌を用いた生物的緩衝能の評価と、緩衝能の植物種による違いを検討していく。土壌の酸緩衝作用に、植物や微生物がどの程度関わっているかを明らかにするために、以下の検討を行った。1)土壌の化学的緩衝能と微生物の寄与:植物の栽培も可能なカラムを用いて数種の土壌の化学的酸緩衝能を測定した。陽イオン交換、炭酸重炭酸塩平衡、酸吸着(消滅)などの緩衝機構に土壌間差が認められた。また、硝酸と硫酸を微生物的に不活性な過塩素酸と比較することにより、酸緩衝作用への微生物の寄与を推定した。2)植物による培地pHの変化能:培養液のpH連続測定システムを構築してpH変化を測定し、トマトやタバコはpHを上昇させ、チャやオオムギは低下させるなど種間差を明らかにした。pHの低下にはプロトンATPaseが関与していたが、上昇にはイオン吸収の影響が大きかった。3)植物の栽培による土壌の酸緩衝能への影響:1)のカラムに植物を栽培し、非栽培区と比較した。川砂にオオムギを栽培した結果から、植物による酸緩衝能の増大が明らかに認められた。植物の寄与は、硝酸(pH3.33.7)のみを与えた場合には10mmol/kgの酸負荷相当量、培養液と酸(硝酸、硫酸)をともに与えた場合には2030mmol/kgであった。トマトの酸緩衝能は、オオムギより弱かった。カラム流出液から、植物による緩衝作用は(1)重炭酸イオンの放出と(2)硝酸イオンの吸収が主因であり、老化時には(3)カリウムとアンモニウムイオンの放出が関与していることが判明した。実土壌を用いた場合にも上記(1)と(2)の現象が認められた。さらに酸性化土壌に栽培したところ、(1)と(2)の現象とともにpHが著しく上昇した。以上に結果から、植物は主として酸の消滅と炭酸重炭酸塩平衡の強化によって土壌の酸緩衝作用を高めており、水耕栽培系で酸を放出する植物種でも酸耐性が強ければ緩衝作用をもつと結論した。
CX3CR1陽性単球の大腸炎関連大腸癌発症における分子病態生理学的役割の解明

CX3CR1GFP/+骨髄キメラマウスでは、CX3CR1の機能を有する造血細胞がGFP陽性細胞としてフローサイトメトリーや蛍光免疫組織染色で容易に同定できる。CX3CR1GFP/GFP骨髄キメラマウスではCX3CR1の機能が完全に喪失するので、この両骨髄キメラマウスにAOM/DSS傷害を与えて比較検討することで、(a)マクロファージ、線維細胞などの骨髄由来単球系細胞の変化、(b)Th1/Th17/TregなどのTリンパ球亜群の変化を大腸腫瘍と非腫瘍部で解析できるとともに、(c)CX3CR1の機能喪失により、AOM/DSS傷害に伴う大腸線維化や腫瘍形成が減弱するのか増強するのかを明らかにできる。
酸化物半導体・金属界面におけるキャリアダイナミクスの実時間観察

本研究は光触媒のモデル系である酸化物・金属界面における光励起キャリアのダイナミクスを、時間分解軟X線光電子分光法の元素選択性を活かしサイト選択的に観測することを目的とした。具体的には半導体を光励起した際におきる表面光起電力効果の緩和過程を内殻準位の光電子スペクトルを用いてリアルタイムで観測し、酸化物表面における光励起キャリア緩和時間を調べた。ZnO(0001)清浄表面では光励起キャリアの寿命が数十ナノ秒であるのに対し、Pt蒸着ZnO(0001)表面では1ナノ秒以下に短縮される事が分かった。光励起キャリアの短寿命化は、Pt蒸着により光励起キャリアの再結合中心が増加したためと考えられる。本研究は光触媒として重要な酸化物半導体表面における光励起キャリアのダイナミクスを、超短レーザーパルスと軟X線パルスを組み合わせた時間分解X線光電子分光システムを用いて解明することを目的とする。半導体にバンドギャップよりも大きいエネルギーの光を照射すると、表面光起電力効果により表面近傍のポテンシャル勾配が変化する。この表面光起電力効果の緩和過程を内殻準位のX線光電子スペクトルを用いてリアルタイムで観測することで、光励起キャリアの緩和過程について情報を得ることができる。このシステムは50ピコ秒の時間分解能でピコミリ秒の幅広い時間で時間分解X線光電子分光測定が可能である。研究開始年度の本年度は、SrTiO3清浄表面における光励起キャリアの緩和ダイナミクスを時間分解X線光電子分光法により調べた。SrTiO3表面に超短パルスレーザーを照射すると、表面光起電力効果によりSrTiO3基板のSr3d内殻準位がピークシフトすることを発見した。更に、この表面光起電力効果は1ナノ秒で緩和することを観測することに成功した。この1ナノ秒というSrTiO3表面における緩和時間は、ZnO, TiO2などの他の酸化物において時間分解X線光電子分光法により明らかになった数十から数百ナノ秒の緩和時間と比較して非常に短い。現在、各酸化物表面に存在するポテンシャル勾配の違いから表面光起電力効果の緩和時間の違いを説明することを試みている。本研究は光触媒のモデル系である酸化物・金属界面における光励起キャリアのダイナミクスを、時間分解軟X線光電子分光法の元素選択性を活かしサイト選択的に観測することを目的とする。具体的には半導体を光励起した際におきる表面光起電力(Surface Photovoltage(SPV))効果の緩和過程を内殻準位の光電子スペクトルを用いてリアルタイムで観測し、酸化物表面における光励起キャリア緩和時間を明らかにする。酸化物基板の内殻準位及び担持した金属微粒子の内殻準位、それぞれの時間変化を観測することでサイト選択的なキャリアダイナミクスを解明することを目指している。研究開始年度の平成25年度に、SrTiO3清浄面にレーザー照射を行うと、Sr3d内殻光電子ピークが低結合エネルギー側へシフトし、約1ナノ秒以下と非常に短い時間で緩和することを発見した。このSrTiO3(001)清浄面における非常に速い緩和は、その他の酸化物例えば約300ナノ秒の遅い緩和を示すZnOと大きく異なり、その原因が不明であった。研究開始2年目の平成26年度は、その原因を解明するためSPVを示さない金属表面において同じレーザー照射条件で対照実験を行ったところピークシフトが観測され、SrTiO3(001)清浄面におけるピークシフトはSPV効果ではなく、大強度ポンプレーザーによる光電子発生がプローブ放射光による光電子の運動エネルギーを変化させていること(space charge効果)が明らかになった。現在、ポンプレーザーの照射条件(特に、パルス巾とエネルギー)を最適化し、ポンプレーザーによる光電子発生が無い条件で、SPV効果を観測する準備を進めている。本研究は光触媒のモデル系である酸化物・金属界面における光励起キャリアのダイナミクスを、SPring-8 BL07LSUにおいて開発したピコ秒時間分解軟X線光電子分光法の元素選択性を活かしサイト選択的に観測することを目的とする。光励起キャリアにより半導体表面のポテンシャルが変化する現象は表面光起電力(Surface Photovoltage(SPV))効果と呼ばれ、光電子分光により内殻準位のピークシフトとして観測することができる。本研究課題では、当初SrTiO3(001)清浄面を研究対象としたが、実験で行ったレーザー照射条件内ではSPV効果は観測されず、大強度ポンプレーザーによる光電子発生がプローブ放射光による光電子の運動エネルギーを変化させる空間電荷(Space charge(SC))効果が観測された。SrTiO3清浄面ではSPV効果とSC効果によるピークシフトが同方向になるため、区別が容易でない問題があった。そのため、SPV効果とSC効果によるピークシフトが逆方向になり、両者の区別がより容易なZn(0001)清浄面及びPtを蒸着したPt/Zn(0001)面へ研究を展開した。ZnO(0001)清浄面では数十ナノ秒の光励起キャリア寿命がPtの蒸着により1ナノ秒以下に短縮される事が分かった。また、ZnO基板のZn3d準位のピークシフトは観測されたが、蒸着したPt由来のPt4f準位にはピークシフトは観測されなかった。

この結果はPt4f準位の時間変化が放射光のパルス幅で決まる本実験の時間分解能(50ピコ秒)より速い可能性を示唆している。本研究は光触媒のモデル系である酸化物・金属界面における光励起キャリアのダイナミクスを、時間分解軟X線光電子分光法の元素選択性を活かしサイト選択的に観測することを目的とした。具体的には半導体を光励起した際におきる表面光起電力効果の緩和過程を内殻準位の光電子スペクトルを用いてリアルタイムで観測し、酸化物表面における光励起キャリア緩和時間を調べた。ZnO(0001)清浄表面では光励起キャリアの寿命が数十ナノ秒であるのに対し、Pt蒸着ZnO(0001)表面では1ナノ秒以下に短縮される事が分かった。光励起キャリアの短寿命化は、Pt蒸着により光励起キャリアの再結合中心が増加したためと考えられる。SrTiO3清浄表面において観測された約1ナノ秒以下と非常に短い時間で緩和する内殻ピークシフトの原因がspace charge効果であることを明らかにしたため、おおむね順調に進展している。表面化学大強度ポンプレーザーによるspace charge効果の影響が明らかになったため、ポンプレーザーの照射条件(特に、パルス巾とエネルギー)を最適化し、ポンプレーザーによる光電子発生が無い条件で表面光起電力(SPV)効果を観測する準備を進めている。また、space charge効果を避けSPV効果を観測するためには、より効率的に光励起キャリアを生成する必要がある。バンドギャップが3.0 eVとSrTiO3(3.2 eV)よりも小さいルチル型TiO2を試料として使用する準備も進めている。光触媒における反応サイトとして重要な金属助触媒を真空中で担持するため金属蒸着源の作成を行い、本研究の目標である酸化物半導体・金属界面における光電子分光の元素選択性を活かしたサイト選択的な表面キャリアダイナミクスの観測を実現する。初年度の目標であったSrTiO3清浄表面における表面光起電力効果の観測及びその緩和時間の測定に成功したため、おおむね順調に進展している。本年度に当初予定していた励起光波長依存性を調べるためのレーザー用非線形結晶の購入を延期したため。光触媒における反応サイトとして重要な金属助触媒を真空中で担持するため、金属蒸着源の作成を行う。蒸着レート等の条件出しを行うと共に、走査トンネル顕微鏡STMを用いて、蒸着した金属の表面モルフォロジーを評価する。その後、本研究の目標である、酸化物半導体・金属界面における光電子分光の元素選択性を活かしたサイト選択的な表面キャリアダイナミクス観測を実現する。また、酸化物半導体表面における光励起キャリアの緩和時間が励起光の波長に対してどのような依存性を示すのかを明らかにする。光励起キャリアの生成をより効率良く行うため、励起光の照射条件(特に、パルス巾とエネルギー)を最適化する必要がある。パルス巾整形装置の構築及びレーザー用非線形結晶の購入に予算を使用する予定である。実際の測定の効率化を図るために真空部品及びレーザー光学系を改善・修繕できるよう、これらの消耗品に予算を使用する予定である。また、得られた研究成果を国内外の学会で積極的に発表するため、旅費に予算を使用する予定である。
超新星、γ線バーストなどの突発天体の早期観測体制の構築

本研究では、超新星、γ線バースト(GRB)等の突発天体の発見報の収集とそれに即応した分光ならびに測光観測、さらには観測後の迅速な整約作業を行うことにより、IAUサーキュラーなどの回報に投稿することを目的としている。今年度は、観測をより効率よく行うための観測装置の整備を行い、それらを実際に使った観測を行った。1.観測装置整備観測の効率をあげるためいくつかの観測装置の整備を行った。1つ目はぐんま天文台65cm望遠鏡用の小型分光器の検出器の更新である。昨年度末に導入した検出器のテスト等を行い実際の観測に使えるようにした。2つ目は150cm望遠鏡の窒素冷却カメラに分光モードを付加するといった機器改造作業を行った(衣笠ら、2006年春季天文学会V18b)。これらの機器導入によって従来に比べて1-2等程度暗い天体の分光が可能となった。2.超新星の早期分光観測今年度は天候に恵まれず対応できない場合が多かったが、3月31日に観測を行ったSN2006bbについて150cm望遠鏡にて早期分光観測を行い、CBAT454号にてその結果を報告した。この超新星の明るさは17.3等程度であって従来の観測可能な明るさに比べて2等程度暗い天体であり、本研究活動による成果であることを端的に表している。3.GRB等の観測自動望遠鏡、150cm望遠鏡の可視光撮像観測により、次のGRBについてGCNサーキュラーにて速報結果を報告した。051105A、051105B、051109B、060202、060204Bについては検出できず上限値のみの報告であったが、061109Aについては検出することに成功した。赤外線カメラでの観測も060204Bにおいて行った。本研究では、超新星、γ線バースト(GRB)等の突発天体の発見報の収集とそれに即応した分光ならびに測光観測、さらには観測後の迅速な整約作業を行うことにより、IAUサーキュラーなどの回報に投稿するといった作業を行う。今年度は、これらの観測を継続するとともに、観測をより効率よく行うため観測装置などの機器の改造や開発を行った。1.超新星の早期分光観測今年度は、4月に行ったSN2004bd、12月に行ったSN2004gtについて早期分光観測を行い、それぞれIAUサーキュラー8317,8456号にてその結果を報告した。特にSN2004gtについてはハッブル宇宙望遠鏡の詳細な過去画像との照合を行うため、150cm望遠鏡に追観測を行って超新星の元となった星への制限を与えた(山岡、衣笠ら、2005年春季天文学会H19bにて発表)。2.GRB等の観測自動望遠鏡、150cm望遠鏡の観測により、次の3つのGRBについてGCNサーキュラーにて速報結果を報告した。040511、041015については検出できず上限値のみの報告であったが、041006についてはべき関数に従って減光する様子をとらえることに成功した。また、赤外線カメラでの観測も行い、色の情報を得ることに成功した(衣笠ら、2005年春季天文学会H16cにて発表)。その他、自動望遠鏡において新星の追観測も実施した(Imada et al. 2005)。3.観測装置の改良作業について観測を効率よく行えるよう、65cm望遠鏡にとりつける小型分光器の検出器の更新作業を行っている。また、小型自動望遠鏡において使用するフィルターとホイールを導入した。さらには、150cm望遠鏡の窒素冷却カメラに分光モードを付け加えるといった機器改造作業を行っているところである。これらの作業を来年度早々において行い観測に反映していく予定である。

051105A、051105B、051109B、060202、060204Bについては検出できず上限値のみの報告であったが、061109Aについては検出することに成功した。赤外線カメラでの観測も060204Bにおいて行った。
未分化精原細胞の制御におけるWntシグナルの役割

本研究計画では、精巣内の体細胞群、すなわちセルトリ細胞とライディッヒ細胞からのWnt分泌が、マウス精子幹細胞制御に果たす重要性を明らかにすることを目標にしている。これまでの申請者らの研究から、精子幹細胞を含む未分化型精原細胞で古典的Wntシグナルが活性化しており、これらの細胞増殖にWntシグナルが寄与する可能性が示された。そこで、セルトリ細胞・ライディッヒ細胞特異的にWntリガンドの分泌が抑制されるマウス系統(以下Wls cKOマウス)を作出し、表現型解析を行った。昨年度行った予備的実験結果では妊性の低下が観察されていたものの、サンプル数を大幅に増やして行った野生型雌との交配実験では、妊性および産仔数の低下は見られなかった。さらに、Wls cKOマウスで疎な精細管が見られるという予備的実験結果についても再現性が得られず、未分化型精原細胞の細胞増殖についても対照群と差がなかった。その一方で、成体のWls cKOマウスでは精巣重量が有意に減少するという表現型は一貫して観察された。第一の可能性としては、研究代表者の異動に伴いマウスコロニーをクリーニングする必要があったため、マウスの遺伝的背景の変化によって不妊などの表現型が不顕性になっていることが考えられる。第二の可能性としては、体細胞由来のWntシグナルは、成体の精巣では分化型精原細胞の維持に関わっておらず、発生段階において最終的な精原細胞数の決定に関与していることが考えられる。研究代表者の異動により、研究環境の再構築および使用するマウス系統の移動に時間を取られたため、当初の計画を全て実行することはできなかった。また、Wls cKOマウスの表現型解析を進めたが、昨年度までに行った予備的実験結果の再現性が得られず、研究の進捗はやや遅れている。Wls cKOマウスの表現型について予備実験の結果が再現されず、また、それゆえに当初計画していたHTVi(hydrodynamic tail vein injection)法によるWntタンパク質の過剰発現系や、Wnt受容細胞のトランスクリプトーム解析を遂行する実験的意義を問い直す局面に来ている。これまでは成体の精巣切片を利用した解析が中心だったが、精巣あたりの精原細胞数を計測するためにフローサイトメトリーを利用した実験系を立ち上げる、Wntシグナルのレポーターマウスを導入するなど、表現型を正しく評価して論文執筆へとつなげたい。これまでの申請者らの研究から、精子幹細胞を含む未分化型精原細胞で古典的Wntシグナルが活性化しており、これらの細胞増殖にWntシグナルが寄与する証拠を示した。しかし、Wntの産生細胞やWntシグナルの活性化機構については不明である。そこで、以下の課題について研究を計画し実行した。(1)体細胞由来Wntの機能的重要性の検証:セルトリ細胞・ライディッヒ細胞特異的にWnt分泌の抑制が可能なマウス系統(以下Wls cKO)マウスを作出し、表現型解析を行った。成体のWls cKOマウスは精子形成異常を来たし、精巣重量の減少および疎な精細管数の増加が観察された。野生型の雌との交配実験では妊性の低下が認められた。精巣あたりの精原細胞数や分化マーカーの発現については現在解析を進めている途中だが、生後6日目以降で精原細胞の細胞分裂が抑制傾向にあることが判明した。以上の結果から、セルトリ細胞およびライディッヒ細胞由来のWntシグナルは、精子幹細胞を含む未分化型精原細胞の細胞増殖に機能すると考えられる。(2) Wntシグナルを調節する補助因子の役割:申請者は精細管の傍腔区画特異的にDkk4が、基底区画特異的にRspo4が発現していることを報告した。これらの遺伝子の機能を明らかにするため、CRISPR/Cas9システムを用いてDkk4・Rspo4のノックアウト(KO)マウスの作出を行った。標的遺伝子に対するgRNAの設計と顕微注入を終え、Dkk4では2系統、Rspo4では3系統の変異マウスが得られている。現在はヘテロ変異マウス同士の交配を行い、ホモ変異個体(KO)の作出を目指している。本研究計画においては、変異マウス系統の作出および導入が最も時間がかかるポイントとなる。これまでに計画していた変異マウスの作出は順調に進んでいる。特にWls cKOマウスについては、危惧されていた全身性の重篤な表現型は観察されず、精巣に特異的な表現型を示したことから、今後の詳細な解析により順調な研究の進展が期待される。したがって、本年度の研究の達成度はおおむね良好であると考える。

昨年度行った予備的実験結果では妊性の低下が観察されていたものの、サンプル数を大幅に増やして行った野生型雌との交配実験では、妊性および産仔数の低下は見られなかった。さらに、Wls cKOマウスで疎な精細管が見られるという予備的実験結果についても再現性が得られず、未分化型精原細胞の細胞増殖についても対照群と差がなかった。その一方で、成体のWls cKOマウスでは精巣重量が有意に減少するという表現型は一貫して観察された。第一の可能性としては、研究代表者の異動に伴いマウスコロニーをクリーニングする必要があったため、マウスの遺伝的背景の変化によって不妊などの表現型が不顕性になっていることが考えられる。第二の可能性としては、体細胞由来のWntシグナルは、成体の精巣では分化型精原細胞の維持に関わっておらず、発生段階において最終的な精原細胞数の決定に関与していることが考えられる。研究代表者の異動により、研究環境の再構築および使用するマウス系統の移動に時間を取られたため、当初の計画を全て実行することはできなかった。また、Wls cKOマウスの表現型解析を進めたが、昨年度までに行った予備的実験結果の再現性が得られず、研究の進捗はやや遅れている。来年度には、得られたマウスの表現型を精査し、精子幹細胞制御に果たす体細胞由来Wntの重要性について明確に示すことを目指す。(1)体細胞由来Wntの機能的重要性の検証:本年度中に既にWls cKOマウスの表現型解析を開始しているが、サンプル数が不足している実験について追加実験を行い、データの信憑性を担保する。精子幹細胞を多く含む細胞集団を標識する細胞マーカーと、広く精原細胞を標識する細胞マーカーを指標に用い、これらの細胞増殖率・分化マーカーの発現を対照群と比較する。加えて、HTVi(hydrodynamic tail vein injection)法によりWnt6をマウス肝臓にて過剰発現させ、血中に高濃度に分泌させる。精巣においてWls cKOマウスと逆方向かつ整合性のある表現型が見られるか検証する。(2) Wntシグナルを調節する補助因子の役割:F1のヘテロ接合体を兄妹交配し、Dkk4・Rspo4のノックアウトマウス系統のホモ接合体を作出する。KO効率を確かめるためにはin situ hybridizationによるDkk4・Rspo4のmRNAの検出、または抗体染色を用いる。(3) Wnt受容細胞のトランスクリプトーム解析:当初の計画では、培養細胞を用い、培地へのWnt添加により発現変動する遺伝子をRNA-seqにより抽出することを想定していた。しかし、より生体の環境に近い条件で解析を行うため、マウス精巣からWntを受容した未分化型精原細胞をセルソーターにて分取し、RNA-seqを行うこととする。来年度は、この実験に必要なWntレポーターマウスの作出とセルソーターでの細胞分取の条件検討を行う。Wls cKOマウスの表現型について予備実験の結果が再現されず、また、それゆえに当初計画していたHTVi(hydrodynamic tail vein injection)法によるWntタンパク質の過剰発現系や、Wnt受容細胞のトランスクリプトーム解析を遂行する実験的意義を問い直す局面に来ている。
フィリピンにおける日本住血吸虫症の血清および分子疫学調査

フィリピンの日本住血吸虫症流行地で保虫宿主を対象とした血清および分子疫学調査をおこなった。また、成虫DNAを対象としたマイクロサテライトマーカー解析について、予備解析を実施した。(1)中部ビサヤ地域島嶼および南部ミンダナオ地域での保虫宿主として、スイギュウおよびイヌの重要性が指摘された。(2)特にスイギュウを同寄生虫症流行の監視動物(Sentinel Animal)として活用する意義が示唆された。(3)10種類のマイクロサテライトマーカーによる、多座位の遺伝子型(MLG)解析が可能となった。(4)これら地域に分布する寄生虫集団は、特定のクラスターに分離せず、同集団間での遺伝子流動が示唆された。(1)フィリピン中部ビサヤ地域ネグロスオクシデンタル州カラトラバ市での調査:日本住血吸虫症の流行が認められる代表的なBarangay(人口5000人程度の「村」に相当する行政区)3ヵ所(Marcelo、MinapasokおよびHinab-ongan)を調査地とした。調査は、フィリピン大学・衆衛生学部および、獨協医科大学・熱帯病寄生虫病室と協力、分担しておこなった。ヒト、スイギュウ、イヌを対象としたELISA(抗体)検査、糞便(虫卵とStoo1-PCR[寄生虫DNA])検査、および中間宿主貝を対象とした寄生虫検査をおこなった。その結果、ヒト(156名)での虫卵陽性率は7.7%、ELISA陽性率は16.7%およびStoo1-PCR陽性率は16.7%であった。スイギュウ(59個体)での虫卵陽性率は1.7%、ELISA陽性率は35.6%およびStoo1-PCR陽性率は49.2%であった。イヌ(43個体)での虫卵陽性率は4.7%、ELISA陽性率は11.6%およびStoo1-PCR陽性率は11.6%であった。調査地で採取したオンコメラニア属貝での日本住血吸虫セルカリア保有率は約1%であった。これらの成績から、ネグロスオクシデンタル州カラトラバ市における日本住血吸虫症流行の保虫宿主として、スイギュウの重要性が指摘された。(2)フィリピン中部ビサヤ地域北サーマル州カタルマン市での予備調査:カタルマン市近郊で日本住血吸虫症の流行が認められるBarangayを視察した。地理的特徴として村自体が湿地帯の中に有り村内に入り組んだ水路を認めた。寄生虫病の特徴としては、cerebral schistosomiasis(虫卵の脳栓塞による麻痺性の住血吸虫症)の症例が多いとの報告を受けた。関連セクターと次回調査についての打ち合わせをおこなった。1.フィリピン中部ビサヤ地域ボホール州タリボン市およびトリニダド市:日本住血吸虫症の"低度-近撲滅レベル"流行地で調査をおこなった。スイギュウを対象としたELISA(抗体)検査、糞便(虫卵とStool-PCR [寄生虫DNA])検査をおこなった。その結果、スイギュウ(60個体)での虫卵陽性率は6.7%、ELISA陽性率は13.3% (Sj1TR抗原)およびStool-PCR陽性率は10.0%であった。2.フィリピン中部ビサヤ地域北サーマル州カタルマン市:日本住血吸虫症の"高度"流行地での調査をおこなった。ヒト、スイギュウ、イヌを対象としたELISA検査、糞便検査、および中間宿主貝を対象とした寄生虫検査をおこなった。その結果、ヒト(393名)での虫卵陽性率は10.1%(36/358)、ELISA陽性率は61.1%(SEA抗原)であった。スイギュウ(52個体)での虫卵陽性率は20.4%(10/49)、ELISA陽性率は36.5% (Sj1TR抗原)およびStool-PCR陽性率は40.8%(20/49)であった。イヌ(16個体)での虫卵陽性率は6.3%、ELISA陽性率は37.5% (SjTPx-1抗原)およびStool-PCR陽性率は50.0%であった。また、中間宿主貝の感染率は12.8%(42/329)であった。これらの成績から、日本住血吸虫症低度および高度流行地における日本住血吸虫症流行の保虫宿主としてスイギュウおよびイヌの重要性が指摘された。特にボホール州のようにほぼ撲滅レベルにある地域で保虫宿主の感染状況を監視することが、寄生虫の感染環の状況を把握するため重要であることが示唆された。一方、北サマール州では虫卵の脳栓塞による麻痺性の住血吸虫症の症例が多い。寄生虫の遺伝学的特性について比較解析するDNA材料を準備する目的で、フィリピン大学において、媒介貝から採取したセルカリアをマウスに感染させて寄生虫成虫を回収する実験を開始した。フィリピン南部ミンダナオ島北ダバオデ州ニューコレラ市:日本住血吸虫症の"中度"流行地での調査をおこなった。日本住血吸虫症の流行が認められる代表的なBarangay(人口5000人程度の「村」に相当する行政区)3ヵ所を調査地とした。ヒト、スイギュウ、イヌを対象としたELISA(抗体)検査、糞便(虫卵とStool-PCR [寄生虫DNA])検査、および中間宿主貝を対象とした寄生虫検査をおこなった。

その結果、ヒト(230名)での虫卵陽性率は0%、ELISA陽性率は5.24%(SEA抗原)であった。スイギュウ(56個体)での虫卵陽性率は0%、ELISA陽性率は7.02% (Sj1TR抗原)およびStool-PCR陽性率は5.26%であった。イヌ(63個体)での虫卵陽性率は0%、ELISA陽性率は19.05% (SjTPx-1抗原)およびStool-PCR陽性率は4.76%(3/18)であった。また、中間宿主貝の感染率は0.5%(9/1,810)であった。これらの成績から、フィリピン国内南部ミンダナオ島の日本住血吸虫症中度流行地においても、保虫宿主としてスイギュウおよびイヌの重要性が指摘された。今回の住民を対象とした糞便検査で虫卵検出率が0%であることから、この流行地での現在の流行度は"低度-近撲滅レベル"と考察できる。一方、同住民および動物での組換え体抗原を用いたELISAでの抗体陽性率ではともに約10%を越える高めの結果が得られていること、中間宿主貝からもセルカリアが検出されていることを合わせて評価すると、日本住血吸虫の感染環は依然として一定のレベルで維持されているものと考える。これらのことから、日本住血吸虫症の中度流行地においても、保虫宿主での感染状況を監視することが寄生虫の感染環の状況を把握するため重要であることが示唆された。フィリピン中部ビサヤ地域レイテ州タクロバン市(アランアラン地区):日本住血吸虫症の"高度"流行地での調査をおこなった。日本住血吸虫症の流行が認められる代表的なBarangay(人口5000人程度の「村」に相当する行政区)3ヵ所を調査地とした。スイギュウ、イヌを対象としたELISA(抗体)検査、糞便(虫卵とStool-PCR [寄生虫DNA])検査、および中間宿主貝を対象とした寄生虫検査をおこなった。その結果、スイギュウ(55個体)でのKato-Kaz虫卵陽性率は7.3%、組換え体抗原(Sj1TRおよびSjTPx-1)を用いたELISAでの抗体陽性率は、それぞれ、12.7%および27.3%であった。また、Stool-PCR陽性率は14.6%(8/55)であった。イヌ(61個体)でのKato-Kaz虫卵陽性率は0%(検査個体数は50)であったが、多数の個体から鉤虫卵と蛔虫卵が検出された。組換え体抗原(Sj7TRおよびSjTPx-1)を用いたELISAでの抗体陽性率は、それぞれ、34.4%および31.2%であった。また、Stool-PCR陽性率は18.0%(9/50)であった。また、中間宿主貝の感染率は0.57%(9/1,588)であった。これらの成績から、フィリピン国内中部ビサヤ地域他島嶼の日本住血吸虫症高度流行地においても、保虫宿主としてスイギュウおよびイヌの重要性が指摘できた。今後の課題として、保虫宿主および媒介貝それぞれに寄生する寄生虫の遺伝子、患者に由来する寄生虫の遺伝子についてマイクロサテライト解析等をおこない、ヒトでの感染症の背後にある感染環を整理する必要がある。現在、フィリピン国内の日本住血吸虫症流行地7ヶ所の寄生虫DNAについて、10種類のマイクロサテライトを用いて、比較解析を進めている。フィリピンの日本住血吸虫症流行地で保虫宿主を対象とした血清および分子疫学調査をおこなった。また、成虫DNAを対象としたマイクロサテライトマーカー解析について、予備解析を実施した。(1)中部ビサヤ地域島嶼および南部ミンダナオ地域での保虫宿主として、スイギュウおよびイヌの重要性が指摘された。(2)特にスイギュウを同寄生虫症流行の監視動物(Sentinel Animal)として活用する意義が示唆された。
カルテに記録されていない病名を推定し個別化医療に対応できる診療支援システムの構築

目指す診療支援システムの枠組みのうち、医師がカルテに記載しない病名のカルテデータのみに基づく自動推定、の部分について集中的に研究を遂行した。昨年度の2型糖尿病に引き続き、9疾患についてのe-phenotyping手法開発を行った。疾患の特徴ごとに用いるべき技術のガイドラインを、およびe-phenotyping手法開発に必要な正解データ作成の詳細なガイドラインを、実際のカルテデータを目視で確認することで作成した。29年度が最終年度であるため、記入しない。目指す診療支援システムの枠組として、先行研究では考慮されていない、実際の臨床現場の思考と医療行為の流れに基づいたシステムを考案した。具体的には、(1)検査項目の入力に基づいた推薦(2)推薦内容が候補疾患ではなく診断に必要となる検査項目(3)(2)において可能性の高い疾患だけでなく確実に除外すべき鑑別疾患も考慮する、という特徴を持つシステムの提案を行い、東大病院のデータで精度評価を行った。目指すシステムのもう一つの特徴は、医師がカルテに明示しないが把握している病名をカルテのデータだけに基づいて自動で推定する(e-phenotypingといわれる)ことである。2型糖尿病を対象疾患として手法の開発と実験を行った。同様の手法はアメリカでしか開発されていないが、日米では、用いる医療機器や医薬品、診断ガイドラインが異なるため、既存手法で用いられている特徴量を全て日本のデータで用いることができないこと、利用可能な特徴量を可能な限り用いてe-phenotyping手法を再現しても発表されたものと同等の精度が確保できないことを確認した。そのため、本邦のデータにおいて高い精度を確保するようアルゴリズムを改変した。2型糖尿病以外の疾患についても、2型糖尿病のe-phenotyping手法と同様の手法開発を行った。また、e-phenotpyingにおいて、医療現場におけるカルテ記載を利用するための基礎的検討を行った。省略された語やどのような文脈での記載かの把握が必要となる文章が存在する割合と、これらを用いるためには対象疾患だけでない幅広い医学知識の利用が必要になると想定されることを確認した。目指す診療支援システムの枠組みとして、(A)実際の臨床現場の思考と医療行為の流れに基づいた設計、および(B)医師がカルテに記載しない病名のカルテデータのみに基づく自動推定、の2点が新規な点であるが、双方について研究を遂行し成果を論文発表することができた。(A)については(1)検査項目の入力に基づいた推薦(2)推薦内容が候補疾患ではなく診断に必要となる検査項目(3)(2)において可能性の高い疾患だけでなく確実に除外すべき鑑別疾患も考慮する、という3点の特徴を持つシステムの提案と評価を行った。(B)については既存手法の再現と評価を行うのみならず、新規手法の開発も行った。さらに、上記の研究の過程から、カルテにおいて病名の記載には多様性が高いにも関わらず、システムの評価に必要な正解データのアノテーションプロトコルについて既存のものが曖昧かつ疾患網羅的な定義がない問題を見出した。そのために、正解が一つに定まらない、新しい疾患について研究を行うたびに新規にアノテーションプロトコルを作成する必要がありコストがかかる、という問題がある。これは当初は想定していなかったことである。これについても、解決に必要な技術的課題と、この問題がe-phenotypingの精度に及ぼす影響をまとめ論文発表を行った。以上のことから、順調に進展していると評価できる。今後は、より幅広い種類(10-20種)の疾患に対して、e-phenotypingの手法開発を行う。すでに作成した慢性疾患のみならず、急性疾患や画像診断や症状が病気の有無の判断に重要な疾患も含めることで、疾患網羅的な手法作成のノウハウを蓄積する。その際には、すでに用いている構造化データに対する機械学習手法の適用のみならず、自然言語処理技術を用いてカルテ記載の情報も新たに利用することで、また画像処理技術も用いることで精度向上を図る。並行して、カルテにおける病名記載の多様性と、それがe-phenotypingの精度に及ぼす影響についても、定量的な議論を続ける。以上の結果を、博士論文、さらに学術論文にまとめる予定である。