hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
極小空間のデザインで実現する未培養微生物獲得手法の革新

本研究全体の目標は、「微生物を捕まえる罠」、および「ピコリットル培養」という新しいコンセプトを創成することである。初年度(本年度)は、そのベースとなる手法や実験操作の確立およびデバイスなどの作成方法の確立を目標としている。想定外の問題も発生したが(ゲル微粒子の均一性の問題など)全体としては、ほぼ計画通り順調に進んでいる(または一部当初の計画より前進した)ため上記の通りに評価した。研究の全体計画は以下の内容(項目)から構成されている。1微生物を捕まえる罠:1)実験プロトコルの確立、手法の確立、デバイスの構造の決定、2)モデル微生物を用いた培養およびモデル微生物の混合培養系からの分離の実証、3)環境微生物を用いた分離培養の実証および分離株の獲得、従来法との比較評価。2ピコリットル培養:1)実験プロトコルの確立、手法の確立、デバイスの構造の決定、2)モデル微生物を用いた培養およびモデル微生物の混合培養系からの分離の実証である。そのうち項目1)および2)はH27年度までに目途がたったので、項目3)について重点的にH28年度以降に進めることを計画している。2ピコリットル培養:)実験プロトコルの確立、手法の確立、デバイスの構造の決定、2)モデル微生物を用いた培養およびモデル微生物の混合培養系からの分離の実証である。いずれの検討課題においても項目1)は主に初年度、2)および3)はH27年度以降に進めることを計画している。当該年度での使用額自体は当初の計画通りだが、前年度からの繰り越した金額がほぼそのまま次年度使用額となっている。結果的に分析数を大幅に増加させる必要性がなかったと判断したためである。実験トライアル数が当初想定していたレベルより大幅に少なく済んだため、当該年度での使用額が当初の計画より少なくなった。次年度以降の消耗品(分析数を当初の計画より増加する)、および人件費として使用する予定である。次年度以降に繰り越した分を次年度以降の消耗品(分析数やトライアル数を当初の計画より増加する)、および人件費として使用する。
ジャスモン酸シグナル下流因子JUL1の分子機能の解明

害虫に食害された植物では、ジャスモン酸(JA)シグナル伝達系が活性化させることで防御機能が高められる。シロイヌナズナJASMONATE-ASSOCIATED VQ-MOTIF GENE1 (JAV1/VQ22)抑制因子は、JAシグナル伝達系が活性化されるとユビキチン化分解され、防御遺伝子の発現が誘発させることが先行研究において明らかにされている。本研究では、αスクリーニングアッセイを用いてJAV1と分子間相互作用するタンパク質を探索し、JAV1ユビキチンリガーゼ候補(JAV1-associated Ubiqutin Ligase:JUL1)を同定することに成功した。シロイヌナズナ葉由来のプロトプラストにおいて一過的にJUL1およびJAV1を共発現させた結果、JUL1は核内でJAV1に相互作用することで、JAV1はユビキチン化分解することが見出された。JUL1過剰発現株では、JAV1の分解が促進されることで防御遺伝子であるPDF1.2の発現が活性化され、広食性害虫であるハスモンヨトウ幼虫に対する抵抗性が高まった。一方で、JUL1変異株では、JAV1の分解が抑制されることでPDF1.2の発現が抑制され、ハスモンヨトウ幼虫に対する抵抗性は弱まった。これら過剰発現株や変異株は野生株と比較して、個体の成長ならびに生殖において異常は認められなかったことから、JUL1は防御応答に特化した分子であることが示唆された。また、JAV1遺伝子、JUL1遺伝子共に、ジャスモン酸受容体であるCORONATINE INSENSITIVE1 (COI1)依存的に発現制御されたことから、JAV1/JUL1システムはジャスモン酸依存的な防御応答の調和させる制御システムであることが結論された。害虫に食害された植物は、ジャスモン酸(Jasmonic Acid:JA)シグナル伝達系を活性化させることで防御機能を高めることができる。近年、健全シロイヌナズナにおいて機能するJAV1抑制因子がJAシグナル伝達系の作用によりユビキチン化分解されることで、下流の防御遺伝子が発現誘導されることが明らかにされた。しかし、JAV1分解に関わるユビキチンリガーゼは依然同定されておらず、JAシグナル下流機構の多くは未だ不明である。本研究では、αスクリーニングアッセイにおいてJAV1と分子間相互作用を示したJAV1ユビキチンリガーゼ候補(JAV1-associated Ubiqutin Ligase:JUL1)のJAV1ユビキチン化活性、細胞内共局在、JUL1ノックアウト株および過剰発現株の防御応答能力を評価した。本研究が目的として掲げる「植物の食害応答におけるJUL1遺伝子の分子機能およびJAシグナル下流機構の解明」は、植物の防衛機構の学術的理解に留まらず、JUL1遺伝子を利用した農業生産システムの開発基盤の構築につながる。研究の進捗は概ね、良好と言える。今年度に論文執筆を目指す。当該成果は、現在学術雑誌に投稿しており、現在は当初の計画を発展させた内容に着手している。

これら過剰発現株や変異株は野生株と比較して、個体の成長ならびに生殖において異常は認められなかったことから、JUL1は防御応答に特化した分子であることが示唆された。また、JAV1遺伝子、JUL1遺伝子共に、ジャスモン酸受容体であるCORONATINE INSENSITIVE1 (COI1)依存的に発現制御されたことから、JAV1/JUL1システムはジャスモン酸依存的な防御応答の調和させる制御システムであることが結論された。今年度は、シロイヌナズナJUL1過剰発現株および変異体における、ユビキチン化タンパク質分解能を評価する。申請者らは、シロイヌナズナのプロトプラストを用いた一過的な遺伝子発現システムをすでに確立している。本システムを用いて、JUL1の基質であるJAV1を一過的に発現させ、JAV1のユビキチン化による分解を実証する。また、過剰発現株および変異体の成長率、ハスモンヨトウ幼虫に対する抵抗性を野生株と比較する。さらに、ジャスモン酸シグナル伝達系に関するcoi1変異体を用いて、JUL1の遺伝子発現制御機構について明らかにする。JUL1は核に局在するタンパク質であることから、JAV1以外の核タンパク質の制御にも関わる可能性がある。そこで本年度は、JUL1とシロイヌナズナ転写因子ライブラリーとの相互作用解析をαスクリーニングシステムを用いて実施する。JUL1結合転写因子候補は、in vitroとin vivoレベルでのユビキチン分解能を評価することで、JUL1の分子機能を明らかにする。さらに、変異体株と過剰発現株の取得・解析することで、当該転写因子の植物における分子機能を明らかにする。繰り越されたのは145円の端数である。概ね、計画通り使用する予定である。
スピン―電荷-光・結合系の相制御

本研究の目的は、固体中の電子が、そのスピンと電荷さらに格子系の自由度を通じて互いに強い相関を保ちながら運動することによって生じる多彩な物質相に注目し、その多体量子系としての物理学と外場や光による相の制御を利用した新しいエレクトロニクスを開拓することであった。遷移金属酸化物、有機系固体、半導体など幅広い物質系を対象とし、物質開発、物性測定、レーザー分光、X線光学さらに理論を互いに連携させながら研究を推進した。その結果、従来の物性物理学研究では伝導や磁性といった低エネルギーの物性と光領域の高エネルギーの物性が同じ土俵の上で議論される機会はなかったが、この両者の融合を図ることで、独自の研究領域を世界に先駆けて創始することができた。これにより、従来の一体問題の発想では捉えられない新規の現象を次々に発見し、それをきっかけとして、強相関電子系の磁気的性質、伝導、光学応答、非線形光学応答に関する知見とそれを記述する理論研究が格段に進歩した。本研究により、高品質の遷移金属酸化物結晶作製技術の確立、テラヘルツ領域から紫外線領域にわたる超高速分光技術の確立などの技術基盤整備をメンバーの強い連携のもとで進めた。これらを用いて、光誘起金属絶縁体転移の発見、金属絶縁体転移と超伝導機構の関連、軌道量子(オービトン)の発見、超高速光制御機能の発見などの成果を上げた。これらの成果は従来の半導体エレクトロニクスを超える次世代エレクトロニクスにつながる新しい工学を拓く成果であると言える。本研究によって、この東京大学の研究チームを世界的研究拠点としてアピールすることができた。この成果を踏まえ、国際研究拠点として本研究をさらに発展させるため平成13年4月に東京大学大学院工学系研究科附属量子相エレクトロニクス研究センターが発足した。本研究の目的は、いわゆる強相関電子系の学理を解明し、これを工学に応用するための基礎をつくることである。この系においては電子の持つスピン、電荷、軌道の自由度が、互いに強く相互作用しあうことによって極めて複雑な相転移を起こす。本研究では電場や磁場のような従来型の外場のみならず、特に光を用いた相制御を企図している。平成9年度はこの目標に沿って、研究を行い、以下のような成果を挙げた。1.スピン-電荷結合系の光による相制御:(1)光によってキャリアを注入し相転移を誘起させることは本研究の中心課題である。Pr_<1-x>Ca_xMnO_3の電荷整列相を示す全ドープ領域において光誘起-絶縁体・金属(IM)転移を観測し、その励起スペクトル、金属相の熱安定性を測定した。これにより転移が電子的励起に基づくものであることを確認した。また、強磁性ドメインが生成すること(光強磁性効果)を磁化測定により確認した。(2)ペロブスカイト型マンガン酸化物の磁場によるIM転移時の電子構造変化を分光的に調べ、赤外-紫外光領域に及ぶ大きな光スペクトル変化(磁気クロミズム効果)および電荷ギャップの系統的変化を見いだした。また、同じく電荷整列相転移を示す、層状ニッケル酸化物での電荷・磁気・フォノン励起の温度依存性をラマン分光法を用いて調べ、電荷整列相での典型的特徴を明らかにした。(3)近赤外中赤外域におけるフェムト秒時間分解分光システムの立ち上げを行なった。Sr_2CuO_3のポンププローブ分光で、可視光励起に対し赤外域吸収の敏感な変化を見いだした。これは光励起によりスピン系の状態を大きく変化させうることを示すものである。スピン-電荷結合系のスピニクス:(1)高温超伝導体の面間集団励起であるジョセフソン・プラズマモードのド-ピング及び磁場依存性を調べ、プラズマ周波数、減衰、そしてボルテックスのピン止めを制御するパラメータを決定した。

また、スピンと電荷の空間分離によるストライプ秩序がド-ピング量1/8以上では、超伝導秩序と共存することを示した。(2)正孔ドープされた2本脚梯子系Sr_<14-x>Ca_xCu_<24>O_<41>の電気抵抗率、光学伝導度の異方性を測定し、高温超伝導体と同様にスピンギャップが電荷ダイナミックスの1次元性をもたらしていることを明らかにした。(3)CuGeO_3にMgを不純物として添加した単結晶で、スピンパイエルス秩序と反強磁性(AF)秩序の共存する相と一様なAF相の2種類が存在し、不純物濃度の関数として一次相転移をすることを発見した。この発見はCuGeO_3、および低次元AF磁性体の研究に新しい局面を開くものである。(4)柱状欠陥を導入したBi_2Sr_2Ca_2Cu_2O_<8+y>単結晶の磁束液体状態において、面間の位相コヒーレンスが増大する特徴的磁場が存在することを見出し、また、磁束系の相図を始めて静水圧下で測定し、相転移磁場が圧力と共に増大することを示した。(5)擬2次元有機伝導体(BEDT-TTF)_2XのAF絶縁相のスピン構造が格子と最も単純な整合関係にあることがわかり、モット絶縁体の典型例であることがわかった。3.スピン-電荷-光・結合系の量子論と強相関エレクトロニクスの原理:(1)マンガン酸化物の相図を平均場近似の範囲内で軌道とスピンの両者の構造を最適化することで求め実験を良く再現することができた。さらに進んで強磁性相の軌道の揺らぎを動的平均場理論で扱い、同位体効果やラマン散乱の結果を解析した。(2)1次元の半導体量子細線や2次元量子ホール液体のエッジなどの朝永-ラッティンジャー流体における量子輸送現象に関し、スピン一重項の効果,外部リ-ド線によるメソスコピック効果などを理論的に明らかにした。(3)相関の強い系に対する電子構造計算のために、GW法の新しい方法を定式化しプログラムを作成した。(4)LDA+U法をMn系ペロブスカイトNd_<1-x>Sr_xMnO_3に適用し、X=0.5近傍の電子構造を調べ、磁気、軌道秩序状態が実験結果と良く一致した。(5)強相関電子系であるAF酸化クロムの非線形光学応答の理論的解明を行い、倍高調波発生の微視的機構の全てを理解した。本研究の目的は、いわゆる強相関電子系の学理を解明し、これを工学に応用するための基礎をつくることである。この系においては電子の持つスピン、電荷、軌道の自由度が、互いに強く相互作用しあうことによって極めて複雑な相転移を起こす。本研究では電場や磁場のような従来型の外場のみならず、特に光を用いた相制御を企図している。1,スピン-電荷結合系の光による相制御:(1)光によって相転移を誘起することは本研究の中心課題である。pr_<1-x>Ca_xMnO_3(X=0.1-0.5)において光誘起-絶縁体・金属(IM)転移を観測した。これにより、この現象が電荷整列相に限らないモット絶縁体一般の光誘起金属転移であることを確認した。また、逆の転移過程の時間分解測定を行い、基底絶縁体状態の安定性の違いを測定した。(2)層状酸化物La_<0.5>sr_<1.5>
高圧力下における水の動的構造

水は10^<-11>秒程度の時間で、水素結合による四面体的構造を基本とした瞬間的な構造をもってゆらいでおり、このゆらぎによる振動・緩和過程の特性の中に、水のダイナミックな構造と水の特異性が反映されている。一方、水は、室温で0.2GPa以上の圧力を加えると、粘性率等の物理量の異常性がなくなっていく。この研究では、水のもっている特異性のオリジンを明らかにするために、この異常性が無くなる過程でのダイナミクスの特徴を、高圧力下での水の低振動数ラマン散乱スペクトルの解析から明らかにすることを目的として研究をおこなった。水の低振動数ラマン散乱スペクトルには、水分子間の伸縮振動スペクトルと、変角振動スペクトル、および、水素結合の生成・消滅によって生じる、速い緩和が存在する。0.2GPa以上の圧力を印加したとき、これらの振動と緩和のスペクトルの変化を明らかにするのが目標であった。計画では、まず、0,20.3GPaまで出せる試料用カセルの開発と、安定に圧力を印加できる圧力印加システムの構築をめざした。圧力カセルの設計は予定通りであったが、あてにしていた圧力発生装置の改良が思うように進展しなかったため、目標とした圧力を安定に発生することができなかった。今後、できるだけ早い時期に改良が完成するよう現在取り組んでいる。そこで、報告は圧力を発生できたときに比べるために、水とその同位体の低振動数ラマンスペクトルと高振動数ラマンスペクトルの解析、とくに、それぞれのモードの強度の温度変化を新しく明らかにした。このなかで、特筆すべきことは、水のラマン領域の緩和モードの強度が20°Cと40°Cで異常を示すことがはじめて明らかになった。今後この成果を高圧力下での実験にいかすために継続的な努力を続ける。本年度は、高圧力下の水の動的構造を調べるための高圧力発生装置の建設を進めた。それと併行して、常圧下での水の同位体の低振動数ラマン散乱を行った。これは、高圧力下で低振動数ラマン散乱スペクトル測度を行ったときの比較のためである。高圧力発生には通常の油圧式を採用することとした。圧力は0.3GPaまでを目標にしている。この圧力は、室温で水の圧縮率の異常性が消失するのに十分な圧力で、水の異常性を消失させた状態での低振動数ラマンスペクトルを測定することにより、逆に水の異常性の特質を明らかにするのが目標である。水の試料セルは石英で作成した。この石英のセルをステンレス性の保護容器に収納し、それらを圧力容器にいれる。圧力容器もステンレスで設計した。この圧力容器と高圧力発生装置につなぐための工作が現在進行している。高圧力装置の準備と併行して、常圧下での水の同位体の低振動数ラマン散乱スペクトルの解析を行った。水の同位体としては、H_2O、D_2O、H_2^<18>O、D_2^<18>Oを用いた。これらのラマンスペクトルを比較することにより、以下の事柄がわかった。1)1000cm^<-1>以上の高振動数のラマンスペクトルに現れる大きな振動モードは、水分子における、O-H間の分子内振動モードであることが、これら4個の同位体分子の振動数の変化より確認された。2)250cm^<-1>以下の低振動数領域に現れる、分子間振動モードについては、高振動数側のモードは、酸素原子のみが主に動く伸縮振動であることまた、低振動数側のモードは水分子全体が動く変角振動であることが、それぞれの振動数の変化よりあきらかになった。3)スペクトルの中心成分から得られる緩和モードの緩和時間は、酸素については、HとDで差がでたが、酸素18については、室温付近でHとDで差がでなかった。この原因はわかっていない。温度変化をさらに検討することにしている。

このなかで、特筆すべきことは、水のラマン領域の緩和モードの強度が20°Cと40°Cで異常を示すことがはじめて明らかになった。今後この成果を高圧力下での実験にいかすために継続的な努力を続ける。
EGF結合パクリタキセル封入ナノ粒子による抗腫瘍効果の増強

乳癌細胞株(BT-20)、扁平上皮癌細胞株(A431)、肺小細胞癌株(H69)に対するEGF結合paclitaxel (PTX)封入MPCポリマーの殺細胞効果をMTT assayを用いてEGF非結合のMPCポリマーと比較検討した。EGFR過剰発現扁平上皮癌細胞株であるA431に対するinhibition rateは、EGF結合PTX封入MPCポリマー群で84.1%、EGF非結合PTX封入MPCポリマー群で30.2%であり、EGFを結合させた群で有意に殺細胞効果が高かった(p<0.05)。またEGFR過剰発現乳癌細胞株であるBT-20においても、EGF結合PTX封入MPCポリマー群と非結合群でのinhibition rateはそれぞれ51.1%、40.1%でEGF結合群において有意に高かった(p<0.05)。一方、EGFR低発現細胞株であるH69においては両群間で殺細胞効果に有意差は認めなかった。A431は、EGFの存在下で殺細胞効果を認めたため、EGF結合PTX封入MPCポリマーの殺細胞効果が、EGFとPTXによる相加効果にすぎないのか、相乗効果であるかの判定を二元配置分散分析法で行った結果、相乗効果であった。以上より、EGFR過剰発現株において、EGF結合PTX封入MPCポリマーによる殺細胞効果の増加を認めたことになる。動物実験においては、(1)PTX封入MPCポリマー(2)EGF結合PTX封入MPCポリマー、(3)生食、(4)従来のPTXの4つの群に分け、抗腫瘍効果の違いを検討した。PTX濃度は15mg/kg、投与経路は腹腔内投与で5日間連続投与とした。試薬投与後21日目における抗腫瘍効果は、EGF結合PTX封入MPCポリマー群がPTX封入MPCポリマー群に比して有意に高かった(p<0.05)が、生存期間には有意差を認めなかった。いずれの群においても体重減少などの副作用は認めなかった。乳癌細胞株(BT-20)、扁平上皮癌細胞株(A431)、肺小細胞癌株(H69)に対するEGF結合Paclitaxel封入MPCポリマーの殺細胞効果をMTTassayを用いてEGF非結合のMPCポリマーと比較検討した。<結果>Paclitaxel濃度を0.1nM、接触時間を48時間とした場合、EGFR過剰発現扁平上皮癌細胞株であるA431に対するinhibition rateは、EGF結合Paclitaxel封入MPCポリマー群で84.1%、EGF非結合Paclitaxel封入MPCポリマー群で30.2%であり、EGFを結合させた群で有意に殺細胞効果が高かった(p<0.05)。またEGFR過剰発現乳癌細胞株であるBT-20においても、EGF結合Paclitaxel封入MPCポリマー群と非結合群でのinhibition rateはそれぞれ51.1%、40.1%でEGF結合群において有意に高かった(p<0.05)。一方、EGFR低発現細胞株であるH69においては両群間で殺細胞効果に有意な差は認めなかった。A431は、EGFの存在下で殺細胞効果を認めたため、EGF結合Paclitaxel封入MPCポリマーの殺細胞効果が、EGFによる効果と、Paclitaxelによる効果の相加効果にすぎないのか、それとも相乗効果であるかの判定を行った。結果は相乗効果によるものと判明した。以上のことよりEGFR過剰発現株において、EGF結合Paclitaxel封入MPCポリマーによる殺細胞効果の増加を認めたことになる。動物実験においては、(1)Paclitaxel封入MPCポリマー(2)EGF結合Paclitaxel封入MPCポりマー、コントロール群として(3)生食、(4)臨床で用いられている従来のPaclitaxelの4つの群に分け、抗腫瘍効果の違いを検討中であるが、現在のところ(1)群と(2)群の間に有意な差を認めていない。

動物実験においては、(1)PTX封入MPCポリマー(2)EGF結合PTX封入MPCポリマー、(3)生食、(4)従来のPTXの4つの群に分け、抗腫瘍効果の違いを検討した。PTX濃度は15mg/kg、投与経路は腹腔内投与で5日間連続投与とした。試薬投与後21日目における抗腫瘍効果は、EGF結合PTX封入MPCポリマー群がPTX封入MPCポリマー群に比して有意に高かった(p<0.05)が、生存期間には有意差を認めなかった。いずれの群においても体重減少などの副作用は認めなかった。
卵巣癌の高危険群の選別を志向した腫瘍マーカー測定の試み

1.これまでに卵巣癌の診断に用いられてきた各種の腫瘍マーカーについて,過去5年間に当院にて診療を行った62例の卵巣癌患者における血清値を測定したところ,コア蛋白関連マーカーであるCA602および母核糖鎖関連マーカーであるCA54/61(CA546)で比較的高い陽性率が得られた(カットオフ値は従来の値).またこれら腫瘍マーカーは健常女性550例において満足すべき低い偽陽性率を示した.2.健常女性550例の血清中CA54/61およびCA602値から,それぞれ単独および二者の組み合わせについて偽陽性率がそれぞれ10%,15%,および20%になるように“暫定カットオフ値"を定めて悪性卵巣腫瘍群における陽性率を各々検討した.二者の組み合わせについて健常女性の偽陽性率が20%となる暫定カットオフ値を用いた場合,悪性卵巣腫瘍群709例のうち89%が陽性を示した.またこの暫定カットオフ値を用いたところ悪性卵巣腫瘍群のうち臨床進行期I期でも82%,組織型別では卵巣癌の主要組織型である漿液性嚢胞腺癌,粘液性嚢胞腺癌,明細胞腺癌,類内膜腺癌のいずれにおいても88%以上の高い陽性率を示した.従って卵巣癌のスクリーニングにこのカットオフ値を用いた腫瘍マーカーを応用できる可能性が示唆された.しかしこの暫定カットオフ値を用いた場合,良性卵巣腫瘍の42%および内膜症性嚢胞の75%が陽性を示し,採血のみという極めて容易でコストダウンが可能な方法である反面,一次検診法として当方法を用いる場合,二次検診では一次検診受診者の20%におよぶとみられる健常者とともに良性疾患と卵巣癌との鑑別が重要となると考えられた.3.現在,さらに婦人科検診受診者を対象に上記マーカーの測定を実施し,データを集積しつつあり,実際に卵巣がん検診に腫瘍マーカーが有用であるか否かをプロスペクティブに検討中である.1.これまでに卵巣癌の診断に用いられてきた各種の腫瘍マーカーについて,過去5年間に当院にて診療を行った62例の卵巣癌患者における血清値を測定したところ,コア蛋白関連マーカーであるCA602および母核糖鎖関連マーカーであるCA54/61(CA546)で比較的高い陽性率が得られた(カットオフ値は従来の値).またこれら腫瘍マーカーは健常女性550例において満足すべき低い偽陽性率を示した.2.健常女性550例の血清中CA54/61およびCA602値から,それぞれ単独および二者の組み合わせについて偽陽性率がそれぞれ10%,15%,および20%になるように“暫定カットオフ値"を定めて悪性卵巣腫瘍群における陽性率を各々検討した.二者の組み合わせについて健常女性の偽陽性率が20%となる暫定カットオフ値を用いた場合,悪性卵巣腫瘍群709例のうち89%が陽性を示した.またこの暫定カットオフ値を用いたところ悪性卵巣腫瘍群のうち臨床進行期I期でも82%,組織型別では卵巣癌の主要組織型である漿液性嚢胞腺癌,粘液性嚢胞腺癌,明細胞腺癌,類内膜腺癌のいずれにおいても88%以上の高い陽性率を示した.従って卵巣癌のスクリーニングにこのカットオフ値を用いた腫瘍マーカーを応用できる可能性が示唆された.しかしこの暫定カットオフ値を用いた場合,良性卵巣腫瘍の42%および内膜症性嚢胞の75%が陽性を示し,採血のみという極めて容易でコストダウンが可能な方法である反面,一次検診法として当方法を用いる場合,二次検診では一次検診受診者の20%におよぶとみられる健常者とともに良性疾患と卵巣癌との鑑別が重要となると考えられた.3.現在,さらに婦人科検診受診者を対象に上記マーカーの測定を実施し,データを集積しつつあり,実際に卵巣がん検診に腫瘍マーカーが有用であるか否かをプロスペクティブに検討中である.
聴覚障害生徒を対象とした音声ペンを活用したアクティブ・ラーニング教材の開発

聴覚障害生徒を対象とした聴こえと音声について考える学習において、生徒が主体的に音声ペンを活用するための授業デザインについて実践を通した検討を行った。音声ペンの利点は学習の題材とする音声を容易に録音できること、録音から音声の聴き取りまでの学習をアクティブラーニングの要素を加えて展開できること等である。実践では、はじめに生徒2人1組で音声ペンを活用して音声を録音し、ドットコードのシールとリンクさせ、さらに聴き取りのヒントも加えて実習用の音声カードを作成した。ワークシートにイラストやヒントの文を書き、音声ペンにリンクするシールを貼った上で切り抜き、ラミネートして音声カードを作る作業への生徒の取り組みは良好であった。次に、このカードを用いて音声の特徴を考える学習を展開した。録音した音声は、音声ペンの外部出力端子から外部スピーカーを通して再生し、発話者の特徴・音声の内容等について推測する学習を行った。学習後には、興味・関心、取り組みの態度、音声の区別、部分的把握、内容の推測等の評価項目について、生徒の主観的評価を調べた。その結果、音声ペンを用いて音声について考える学習に対する生徒の評価は良好であった。また、音声ペンを活用した主体的な学習と従来のサンプル音を用いた学習とで、客観テストに対する聴取正答率を比較した。その結果、5%水準で有意差が認められ、音声ペンを用いた学習には効果が見込めることがわかった。生徒の補聴の実態には個人差が大きいが、音声ペンを用いたアクティブラーニングのデザインを検討することで、聴こえと音声について考える学習をさらに推進できる可能性があることが示唆された。
着脱可能な配位性制御基を用いた拡張π電子系の多様性指向型合成

多成分カップリング反応は、複雑な分子の迅速合成のみならず有用化合物群のライブラリー構築などにおいて非常に魅力的な反応である。特に、複数の反応点を有する比較的単純な化合物をプラットホームとして用いた多成分カップリング反応は、非常に強力な合成戦略である。私はこれまでにビニルボロン酸エステルをプラットホームに用いたアリール基集積化反応によって、興味深い物性を有するトリアリールエテン骨格を基盤とした拡張π電子系、共役デンドリマーなどの迅速構築が可能になることを見出した。そこで今回、新たなプラットホームとしてアレニルボロン酸エステルを用いた触媒的多成分カップリング反応に関して検討を行った。パラジウム触媒存在下、アレニルボロン酸ピナコールエステルに対して、ヨウ化アリール、炭素求核剤やアミンなどの種々の求核剤を反応させると、三成分カップリング反応が進行し、高度に官能基化されたアルケニルボロン酸エステルが高い位置および立体選択性で得られた。さらに本三成分カップリング反応とパラジウム触媒およびロジウム触媒を用いた様々なC-B結合変換反応を集積化することで、合成化学上有用な種々の有機化合物群へ迅速に導くことができることが明らかになった。また興味深いことに、ボロン酸エステル部位は反応後様々な変換反応を行うことができる有用な官能基であるだけでなく、本三成分カップリング反応における鍵中間体であるπアリルパラジウム中間体の生成において、立体制御基として働いていることも明らかになった。C=C結合を基盤とする拡張π電子系は電気的、磁気的、光学的に特異な性質を示し、機能性材料の根幹を成す重要な化合物群であり非常に注目を集めている。しかしながら、これらの化合物群はその構造と物性の相関関係の予測が困難であり、かつ自由度の高い合成法が少ないことから、その発見と構造の最適化に時間と手間を要することが多いのが現実である。私は構造多様性の効率的創出を視野に入れた反応設計に基づき、コアとなるπ電子系プラットホームの特定の位置にπユニットを段階的に導入することで、多様な拡張π電子系の構築が可能になるのではないかと考えた。私はそのプラットホームとしてビニルボロン酸エステルに着目し、このものに対するパラジウム触媒を用いたダブルMizoroki-Heck反応とSuzuki-Miyauraカップリングによって、多種多様なトリアリールエテン型拡張π電子系がワンポットで構築できることを見出した。また、ダブルMizoroki-Heck反応とSuzuki-Miyauraカップリングを逐次的集積化させることにより、通常の手法では合成が容易ではないと考えられるトリアリールエテン骨格を基盤とした新しいデンドリマー型拡張π電子系の迅速構築が可能になることも見出した。さらに興味深いことに、合成した一連のトリアリールエテン型拡張π電子系が青色から赤色までの幅広い発光色と高い蛍光量子収率を実現する興味深い蛍光性π電子系であることも明らかにした。本手法では、反応に加えるアリールハライドを変えるだけで多様なトリアリールエテン型拡張π電子系を迅速に構築することができるので、それらの物性について容易に比較検討することができる。このことから本手法は、新しい有機材料の創製のみならず、物性の合理的設計に向けた新しい指針を与える可能性を秘めていると考えられる。
人間運動パターンの学習認知システムの基礎研究

コンピュータが人間動作を撮像した動画像を解析し,その運動パターンを認知する基礎研究として,人体のシルエット画像と顔の濃淡画像を対象にし,各フレームとモデルとの照合,モデルの動パターン認知を行う方式の確率を目的とする。[1]人体ティックモデルと動画像の照合人体を6関節で接続された10本のスティックモデルで表現し,それを利用してシルエット動画像を解析し,角フレームのモデルパラメータを追跡する方式を開発した。特に,動的計画法の導入により信頼性の高い追跡が可能になった。[2]顔運動の追跡人間の顔の3次元モデル上に,入力画像内の被験者の顔のテクスチャを貼り付け,モデルを回転することにより姿勢が異なる顔モデルを合成する。この複数モデルを用いてテムプレート照合法により,動画像内の顔を追跡し,そのパラメータから顔の動きを抽出する実時間システムを試作し,良好な結果を得た。[3]人体運動の学習と認知人体スティックモデルの動きの周波数成分をニューロネットの入力とし,運動パターンを学習する方式を研究した。歩行,走行,自転車走行などの運動パターンを学習し,判別実験を行い,人体がカメラに対してほぼ2次元運動するときは,信頼性高く識別可能なことを示した。
トーリック幾何およびプレーンパーティションを用いたゲージ/重力対応の研究

超弦理論は、ゲージ理論と重力理論の間の対応関係を示唆する。その対応関係として、五次元超対称ゲージ理論とトーリックCalabi-Yau多様体の関係が知られている。そこでゲージ/重力対応の研究の前段階として、ゲージ理論に於ける観測量について研究をした。具体的には五次元超対称ゲージ理論の観測量であるWilson loopの相関関数を厳密に計算した。用いる方法は位相的場の理論と局所化定理である。Wilson loopの相関関数の計算には、理論を位相的場の理論にすることができる。さらにオメガ背景場と呼ばれる背景場中で理論を考えることにより、理論に同変コホモロジーの手法を持ち込むことができる。同変コホモロジーでは局所化の方法が使え、Wilson loopの相関関係を厳密に計算することができる。さらに五次元超対称ゲージ理論は、ターゲットをインスタントンモジュライ空間とする一次元の超対称シグマ模型に落とすことができることが知られていた。今回私はその手法をオメガ背景場中で行い、ターゲットのベクトル場と結合したシグマ模型になる事を示した。さらにその簡約はWilson loopの相関関数に於いても行うことができる。私は一次元超対称シグマ模型に於いて、Wilson loopがターゲットのゲージ場との結合項になることを示した。超弦理論から示唆されるゲージ/重力対応について研究した。その手法は、以前のゲージ/重力対応の研究で使用したものの拡張である。四次元N=2超対称ゲージ理論のプレポテンシャルと呼ばれる量を、プレーンパーティションを用いた統計模型で記述できる。以前私は、その統計模型の基底状態とトーリック幾何に現れるある多面体の間に対応関係があることを示した。その多面体のあらわす複素三次元代数多様体は、十次元の超弦理論をその代数多様体にコンパクト化をすると四次元N=2超対称ゲージ理論を与えると考えられる。さらにその多面体の体積から摂動的プレポテンシャルが導出できることも示した。以前示した対応関係を物質場と結合したN=2超対称ゲージ理論へ拡張した。まず超弦理論をコンパクト化した際に基本表現および随伴表現と結合したN=2超対称ゲージ理論を与えると考えられる複素三次元代数多様体を表す多面体を求めた。そしてその多面体の体積が、基本表現および随伴表現と結合したN=2超対称ゲージ理論の摂動的プレポテンシャルを与えることを示した。さらに随伴表現と結合したN=2超対称ゲージ理論のプレポテンシャルを与えるパーティションを用いた統計模型を求めた。そしてその統計模型の基底状態と先ほどの複素三次元代数多様体を表す多面体の問に対応関係があることを導いた。以上の結果を下記論文にて発表した。
英米文学における「リスク」言説の形成と変容―文学、数学、政治学、言語学による考察

研究代表者および分担者が参加する定例研究会を月に1回の頻度で実施した。そこでは、リスクマネジメントが現実的描写によって綴られることの多い戦争小説と、空想的観点からリスクマネジメントを描くことの多いユートピア小説を数量言語学的に比較分析するプロジェクトを進めた。それにあたり、まず18世紀から20世紀の該当作品を選定し、デジタルデータを収集し、二つのコーパスを作成した。また、両ジャンルの文学研究資料を輪読し、双方の文学的特徴、現代における批評の潮流などを概観・整理し、国際政治学における研究方向との比較を行った。それから、本プロジェクトのデータ分析にふさわしい数学モデルを見出すために、トピックモデルに関する研究報告および議論なども行った。現在はこれらをとりまとめた論文執筆の準備中である。(下條、斎藤、渡邉、内田)また、これと平行して、代表者・下條は航海物語の形式の一つとして「投壜通信」を取り上げ、遭難や座礁といったリスクに対峙する物語形式として位置づけながら、それがポーなどの19世紀アメリカ作品から日本文学に紹介された経緯、および夢野久作や江戸川乱歩のような作家たちによって改編されていった状況について研究した。この成果をInternational Poe and Hawthorne Conferenceにおけるセッション(セッション名:Transpacific and Transatlantic Poe)で発表した。さらにこれらの研究の補足資料の収集をアメリカのニューヨーク公共図書館(バーグコレクション)にて行った。(下條)平成28年度は定期的な研究会の実施、分析のための文学作品のデジタル化およびデータ整備・分析、国際学会での口頭発表、および国内学会への出席など、一年を通じて継続的に研究実績を積み上げることができた。実績の詳細は以下の通り:1)メンバー全員参加の研究会をおよそ週1回のペースで計20回開催し、研究手法の検討および英米のリスクマネジメントに関する資料文献の輪読、リスクを扱った文学作品の選定、文学テキストの量的分析などを行ない知見を共有した(下條、斎藤、渡邉、内田、谷口)。2)研究会で選定した文学作品のデジタル化およびデータ整備を行なった(内田)。3) American Comparative Literature Associationの学会ACL(x)にてパネル"Collaborative Pairings"に登壇し、本研究のプロセスおよび今後の展望について口頭発表を行った(審査有り)2016年9月24日於アメリカ・ペンシルバニア州立大学(下條、斎藤)。4)日本アメリカ文学会東京支部例会に参加し、現在の文学研究の手法を学ぶとともに、文学と異分野の学際的研究の可能性について意見交換を行なった(下條、斎藤、渡邉、内田、谷口)。研究開始当初は、研究手法や具体的な成果目標をどのように設定するかについて共通の見解を見いだすのに時間がかかったが、定期開催の研究会で頻繁に議論したことで、国際学会での口頭発表や論文執筆のためのデータ整備など具体的な目標を設定して、それに向けた継続的な活動を行なうことができたため。また、国際学会での口頭発表や国内学会への参加などを通じて、多くの研究者から有益な助言を得ることができ、それらを活動に反映させることもできた。平成29年度の前年度に引き続き、定期的な研究会の実施、分析対象となる文学作品のデータ整備や分析、学会での口頭発表、論文刊行など、一年を通じて継続的な研究実績を積み上げることができた。実績の詳細は以下の通り:1)メンバー全員参加の研究会をおよそ隔週のペースで計20回開催し、文学的要素の定量化や数理的分析の手法の検討、関連する研究資料の輪読、文学テクストの量的分析などを行ない、知見を共有した(下條、斎藤、渡邉、内田、谷口)。2) 20世紀のアメリカ文学小説を題材としたコーパスを戦前と戦後に分けて2つ作成しWord2vecを使用して“money"や“life"などリスクマネジメントと関連の深い語彙のコンテクストの変容を分析した。その分析結果を英語コーパス学会で発表し、さらにそれを土台とした論文を執筆し『英語英文学論叢』にて発表した(下條、斎藤、渡邉、内田、谷口)。3)アメリカの1960年代以降の戦争小説3点(Slaughterhouse-Five by Kurt Vonnegut Jr., The Things They Carried by Tim O'Brien, Redeployment by Phil Klay)をとりあげ、間テクスト性や他作品への言及の分布について定量化を行ない、その分布について数理的に分析した(下條、斎藤、渡邉、内田、谷口)。それをもとに日本アメリカ文学会東京支部例会にて研究発表を行なった(下條、斎藤)。定期開催の研究会を通じて、文学作品の数理的分析方法について複数の選択肢を得ることができ、具体的な研究成果を生むためのプロセスを明らかにできたため。また、学会発表を通じて多くの研究者から有益な助言を得ることができ、今後の取り組みについても具体的な手法が見えてきたため。

(下條、斎藤、渡邉、内田)また、これと平行して、代表者・下條は航海物語の形式の一つとして「投壜通信」を取り上げ、遭難や座礁といったリスクに対峙する物語形式として位置づけながら、それがポーなどの19世紀アメリカ作品から日本文学に紹介された経緯、および夢野久作や江戸川乱歩のような作家たちによって改編されていった状況について研究した。この成果をInternational Poe and Hawthorne Conferenceにおけるセッション(セッション名:Transpacific and Transatlantic Poe)で発表した。さらにこれらの研究の補足資料の収集をアメリカのニューヨーク公共図書館(バーグコレクション)にて行った。(下條)前年度に引き続き定期的な研究会の実施を通じて、メンバー各自がそれぞれの研究分野の知見を生かした資料分析、報告を行い、メンバー内で共有していく。具体的な方策としては、前年度を通じてデータ整備したデジタルテキストの量的分析を行ない、テキストの精読・解釈、社会背景の考察などと併せて、リスクマネジメントという観点から考察を行なう。また、戦争や金融危機などリスクの種類ごとに作品を分類し、そこに見られる物語構造に関して種類ごとの数理的特徴が見出せるか検討を行なう。これらについては論文執筆および学会での研究発表などで成果報告を行なう予定である。これまで同様、定期的な研究会の実施を通じてメンバー各自がそれぞれの研究分野の知見を生かした資料分析や報告を行ない、チーム内で共有していく。具体的には、29年度の研究内容に新たな文学テクストを追加する形でリスクマネジメントをキーワードに物語構造の数理的、文体論的、社会学的な分析を行ない、論文執筆という形で成果報告を行なう予定である。国際学会での発表に関して学会から宿泊費の援助があり、旅費関連の出費が抑制されたため。29年度予定した出張に関して飛行機の欠航によりキャンセルが発生し、旅費関連の出費が抑制されたため。30年度は英語論文の執筆が控えているため、その英文校閲費などに充てる計画である。平成29年度は複数の学会での口頭発表を予定しており、英語論文の執筆も控えているので学会参加のための旅費および英文校閲費などに充てる計画である。
対外政策の日独比較研究

平成10年度において、日独の研究者はそれぞれの国の国の対外政策の担当分野について日本およびドイツ国内で研究調査を行い、ドイツ・チュービンゲン大学での日独合同会議(9月21日-23日)において、報告・討論を行った。「対外政策の日独比較」を全体テーマとし、マルチラテラリズムとバイラテラリズムをキー概念として、安全保障政策、通商政策、地域統合・協力、対米政策、対アジア政策、対国連政策などの比較検討を行った。日本は日米関係というバイラテラリズムの枠組みのなかで国連外交をはじめとするマルチラテラリズムを発展させていたのに対して、ドイツではEUというマルチラテラリズムの発展によりドイツと近隣諸国とのバイラテラルな関係の改善を進展させていったパターンの違いがあるという共通の認識が得られた。平成11年度は、日独の対外政策の比較を行うために必要とされる共通の理論的枠組みについて、リットバーガーを中心とするドイツ側の案に対して、猪口、田中明彦、田中俊郎、下斗米伸夫、大芝およびリッセがフローレンスの欧州大学研究所(リッセ教授の所属先)にてワークショップを行い、議論・修正を行った。平成12年9月、日独シンポジウム「国際関係における日独の役割:再定義」を東京・国際文化会館において開催した。一部セッションを一般公開とし、2日間で合計120名ほどの参加者を得た。先の枠組み論文を議論した後、日独の対外政策の「アイデンティティ」、対外経済政策、武力行使、ODA政策、国連政策などをそれぞれのテーマとするセッションが開かれ、参加者全員で討論した。・日独の研究者はそれぞれの国の国の対外政策の担当分野について日本およびドイツ国内で研究調査を行い、ドイツ・チュービンゲン大学での日独合同会議(9月21日-23日)において、報告・討論を行った。「対外政策の日独比較」を全体テーマとし、マルチラテラリズム(多国間主義)とバイラテラリズム(二国間主義)をキー・コンセプトとして、安全保障政策、通商政策、地域統合・協力、対米政策、対アジア政策、対国連政策などの比較検討を行った。日本は日米関係というバイラテラリズムの枠組みのなかで国連外交をはじめとするマルチラテラリズムを発展させていたのに対して、ドイツではEUというマルチラテラリズムの発展によりドイツと近隣諸国とのバイラテラルな関係の改善を進展させていったパターンの違いがあるということは共通の認識であった。・日独合同会議での質疑応答を参考に、各研究者は英文ペーパーの修正を行った。その一部については、1999年2月、米国ワシントンDCで開催された国際関係学会(International Studies Association)において、「対外政策の日独比較」のパネルとして報告・討論を行った。フォルガー・リットベルガーが日独比較についての理論的枠組みについて問題提起を行い、田中明彦が日本の首相のアジアに関する発言をデータ分析(内容分析)を通じて、日本のAPECに対する政策を分析し、また大芝亮が1990年代の日本の国連外交について、平和維持活動への参加をめぐる国内政治に焦点をあてて、それぞれ報告した。トーマス・リセ、猪口孝、有賀貞がコメントが行われた(司会は佐藤英夫)。フロアーからも多数のコメント・質問を得た。・その後、上記の国際関係学会参加メンバーで国際関係学会でのコメントやフロアーからの質問を考慮して、あらためて「対外政策の日独比較」を進めるための理論的枠組みについて議論を行った。また、いかなる事例分析を行うことが必要かについても協議した。日独の対外政策比較の報告書の枠組みおよび構成について、T・リッセ、V・リットバーガー、H・マウルらと日本側メンバーで協議した。議論が集中したのは、理論的枠組みと歴史のインパクト、そして民主主義・資本主義の異質論争の3つの問題であった。

第1に、理論的枠組みについて、個々の事例研究で分析者それぞれの視点に基づいて研究するだけでなく、まず最初にリアリズム、リベラリズム、コンストラクティビズムの3つの主要理論に当てはめて分析を行ったうえで、いずれの視角がもっとも適切であるかを述べる形式で進めることにより、日独の対外政策比較はより鮮明になると考えた。第2に、歴史を国民がどのように認識・記憶しているか、こうしたパブリック・メモリーは現代の外交政策をいかに拘束し、またいかなる影響を及ぼしているかという問題は、第2次世界大戦後の日独両国の対外政策研究にとり、きわめて重要である。歴史教育も含め、歴史の外交へのインパクトについて、このプロジェクトでも積極的に取り組むことにした。第3に日独の民主主義と資本主義の特徴について、英米諸国との比較をいれることにより、日独の比較がより容易になるとの視点も提示された。この点は具体的に、貿易問題での日独の資本主義は英米とは異質かどうか、また、日独の民主主義とガバナンスは、英米のそれらといかに異なるのかを検討する問題となる。具体的には、プロジェクト全体のテーマとして、日独の対外政策を、歴史の影響、同盟、地域統合、貿易、武力行使、開発援助、世界秩序と国連というテーマを取り上げることにした。2000年9月18日から20日にわたり、東京都港区六本木「国際文化会館」において、日独シンポジウム「国際関係における日独の役割:再定義」が開催された。報告者としてドイツ側側7名、日本側から科研のメンバー10名が参加し、これに日本側から13名が司会、報告、討論者として参加した.また、日本におけるドイツ関係者や国際政治学会員ら、合計約100名がフロアーから討論に加わった。シンポジウムの内容は、まず、2日間のシンポジウムのイントロダクションとして、猪口、Risse、Rittbergerの3氏が、なぜ、どのように日独の対外政策を比較検討するのか、本シンポジウムの目的と意義を明確にした。その後、日独の対外政策の「アイデンティティ」をテーマとする第1セッションでは渡辺昭夫氏が日本の、Wolf氏がドイツの対外政策の理念(ideas)と実際(practices)について、第一次大戦前、戦間期、第二次大戦後と時期区分して報告し、討論者がコメントを述べた後、参加者全員で討論した。日独の「同盟政策」の比較検討をテーマとする第2セッションでは土山氏が米国とのバイラテラルな日本の同盟政策について、Nabers氏がNATOとのマルチラテラルなドイツの同盟政策について報告し、討論者がコメントを述べた。ほかに、地域統合、対外経済政策、武力行使、ODA政策、国連政策等をテーマとするセッションが設けられた。シンポジウム終了後、科研メンバーにより、研究プロジェクトの成果について総括的な検討が行われるとともに、今後とも、日独の対外政策比較研究を継続していく意義について確認がなされた。シンポジウムで提出されたペーパーを中心に『対外政策の日独比較研究』の研究成果を整理した。
平板型とダウンステップの実験的・理論的検証

本研究は、我々人類が発話する際、どのように音韻的な構造が構築されピッチが決定されるのかという普遍的なメカニズムの解明を目的としている。特に日本語音韻論において、語彙的なアクセントによって引き起こされる階段状のピッチ下降はダウンステップと呼ばれ、長らく研究されてきたトピックである。これに対し本研究では、アクセントとは独立し、構造によって引き起こされるBoundary-driven downstepという現象の記述と原理の解明を試みる。
口腔顔面癌モデルラットにおける癌性疼痛発生メカニズム

口腔顔面領域に癌が発生すると痛みにより食事ができず、他の部位の癌よりも重篤な症状に陥る。そこで、顔面癌モデルラットを用いて口腔顔面領域の癌性疼痛発症メカニズムについて検討した。その結果、癌性疼痛発症には炎症や神経傷害とは異なる癌特有の神経メカニズムが関与し、中枢グリア細胞活性化が関わることが明らかになった。臨床において癌性疼痛の抑制に抗グリア活性薬が有効である可能性が示唆された。本研究の目的は、口腔顔面癌モデルラットにおいて発生する癌性疼痛のメカニズムとして1次・2次求心性神経における変動を電気生理学的・生化学的に見出すことにある。神経トレーサー遺伝子を導入した移植癌細胞を使用することで、癌性疼痛に関与する神経の電気生理学的特徴や遺伝子発現、タンパク変動を網羅的に調べる。加えて、2次求心性神経に変調を与える可能性のある中枢グリア細胞の変化を調べるために、組織化学・生化学的手法を用いて調査し、その裏付けとなる電気生理学的・薬理学的な証拠を得ることにある。癌性疼痛に関わるメカニズムの解明は、癌性疼痛発生の病理学的メカニズムを明らかにするとともに、難治性である癌性疼痛に対する効果的な鎮痛方法を提示出来るかもしれない。1次感覚求心性神経は痛みだけではなく、触覚や痒み等多くの非侵害性情報の伝達にもかかわり、痛みも10種以上のクラスに分類される。すなわち、単離して得られる三叉神経節ニューロンは多くの異なる機能を有した細胞群の集まりであり、得られた結果の解釈には注意が必要となる。そこで、我々はトレーサーでラベルされた細胞の記録を行う前に、後根神経節ニューロンで用いられる電気生理学的細胞分類法が三叉神経節ニューロンでも可能かどうかを検討し、報告した。この方法と組み合わせて、今後は癌性疼痛に関わる三叉神経節ニューロンの電気生理学的変調について明らかにする予定である。さらに、口腔顔面癌モデルラットの癌性疼痛発生初期に中枢グリア細胞の活性化が関わっていることを明らかにし、報告する事ができた。この論文にて、中枢グリア活性を抑制することで知られるプロペントフィリンの癌細胞接種前からの連日投与によりが効果的に癌性疼痛を抑制する事を示した。ガン性疼痛に関する研究のほとんどは足を支配する坐骨神経領域で行われており、口腔顔面領域ではほとんど研究されていなかった。口腔顔面領域は摂食時に頻繁に刺激を受けるため、異常疼痛が発症すると食欲不振になり、体幹部のガンよりも口腔顔面ガンは重篤な症状を示す。そこで我々の研究グループは新規に顔面癌モデルラットを作成し、異常疼痛(異種性痛覚や痛覚過敏)が早期に発症し、後期には食欲不振になることを報告していた。本研究課題では、このモデルにおけるガン性疼痛の発症メカニズムを明らかにすることである。前年度には口腔顔面領域を支配する三叉神経節ニューロンの電気生理学的性質について明らかにし、モデル作成に使用される接種ガン細胞に神経トレーサー遺伝子を組み込むことに成功した。さらに、炎症や神経障害による異常疼痛発症メカニズムとして知られる神経ペプチドの発現増加は、このモデルには関与しないことも明らかにした。平成23年度において、我々は顔面癌モデルラットに誘発される異常疼痛の発症には中枢グリア細胞の活性化が関与することを明らかにした。三叉神経節ニューロンの投射先である三叉神経脊髄路核尾側亜核においてミクログリアとアストロサイトが活性型になって細胞増殖を起こし、プロペントフィリンという中枢グリア細胞の活性化抑制薬の事前投与にて異常疼痛や自発痛の発症を抑制できること示した。さらに、ミクログリア活性化は一過性に引き起こされ、その後に続いてアストロサイトが持続的に活性化することが分かった。グリアの活性化は脳幹において拡大するため、ガンの発症していない顔面領域にさえも異常疼痛が発症しうることが分かった。これらの結果は、臨床において顔面癌による異常疼痛に対して、中枢グリア細胞を標的とした治療法が有効であることを示唆している。
歯の移動時における末梢循環性間葉系幹細胞の歯根膜組織内への遊走能の解析

歯根膜は一般に皮膚などの結合組織と比較して代謝回転が速い(Rapid turnover)組織として知られている。平成29年度では、歯根膜線維芽細胞に特異的に発現しているCXCL12の歯根膜組織における間葉系幹細胞の遊走能を明らかにすることを目的に、GFP陽性マウス間葉系幹細胞の尾静脈投与による遊走能の評価を行った。なお本研究に使用した間葉系幹細胞については、血管内移植前に表面抗原マーカーの発現、細胞付着性、多分化能の検討を行った。5週齢ICR系マウスの尾静脈に間葉系幹細胞を尾静脈から投与し凍結切片を作製し、レポーター遺伝子であるGFPの局在から恒常的に循環性間葉系幹細胞の遊走を認めた。投与後3日目の歯根膜組織内においてGFP陽性間葉系幹細胞の遊走が多く認められた。これらの実験の結果から、歯根膜線維芽細胞の早い代謝特性に間葉系幹細胞が寄与していることが考えられる。研究代表者は、以前の研究結果より歯根膜線維芽細胞と皮膚線維芽細胞との遺伝子の網羅的解析から、歯根膜線維芽細胞が間葉系幹細胞の遊走因子であるCXCL12を高発現しており、そのCXCL12が共培養細胞培養実験において間葉系幹細胞を有意に高く遊走することを明らかにした。本研究における歯根膜組織への間葉系幹細胞の遊走についてCXCL12が寄与している可能性が考えられる。今後の研究の展開として、歯肉組織や皮膚組織との遊走能の比較、CXCL12の発現と細胞遊走能との関係性の考察、矯正装置を使用した際の歯根膜領域において間葉系幹細胞の遊走能の評価を行った。平成28年度では、歯根膜線維芽細胞に特異的に発現しているCXCL12の歯根膜組織における間葉系幹細胞の遊走能を明らかにすることを目的に、GFP陽性マウス間葉系幹細胞の尾静脈投与による遊走能の評価を行った。今後の研究の展開として、歯肉組織や皮膚組織との遊走能の比較、CXCL12の発現と細胞遊走能との関係性の考察、矯正装置を使用した際の歯根膜領域において間葉系幹細胞の遊走能の評価を行う予定である。当初の計画では矯正学的歯の移動を行ったのちに凍結切片を作成し圧迫測および牽引側領域の歯根表面について遊走能を評価する予定であったが、間葉系幹細胞の尾静脈投与後マウスの致死率が高くまた歯根の破損を避けて摘出を行う手技、矯正装置による適切な矯正力の適用が非常に困難であった。そのため実験動物のラットへの変更を検討している。現在はラット間葉系幹細胞の特性の評価及び並行して動物実験を並行して行っている。