hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
肝細胞分化におけるエピゲノム修飾制御に関する研究

クロマチン制御因子がゲノムに作用する際にはクロマチンリモデリングによりchromatin accessibilityが変化すると考えられることから、エピゲノム標識を手がかりとして肝細胞分化をはじめとする細胞運命制御に関わるゲノム領域および制御因子の同定を進めた。第一に、Infiniumアレイを用いた包括的なDNAメチル化解析によりAPOA1をはじめとする肝特異的に発現する遺伝子のプロモーター領域のDNA脱メチル化が徐々に拡大することが認められ、転写活性化に関わると考えられた。さらに脱メチル化に関わるヒドロキシメチルシトシン(hmC)の局在についてhmCに対する抗体を用いた免疫沈降産物を次世代シーケンサーで解析した。第二に、Wnt刺激による分化誘導に伴い、細胞系譜特異的な制御因子によりaccessibilityが変動する領域をFAIRE-seq法によって抽出した。時期特異的に認められるFAIRE陽性領域は、転写開始点に加えてヒストンH3K4モノメチル化およびK27アセチル化を特徴とするエンハンサー領域に存在し、分化誘導に伴う変動が観察された。時期特異的な陽性領域に濃縮された塩基配列モチーフを抽出したところ、ES細胞ではOCT4/SOX2というような幹細胞特異的因子の結合配列が認められたのに対して、Wnt刺激後はTCFの結合モチーフが認められ、βカテニンの結合によってリモデリングが生じたことが認められた。さらにhmCは細胞分化に伴い出現するFAIRE陽性となる領域に一時的に出現する傾向が認められた。24年度が最終年度であるため、記入しない。P19CL6細胞は高効率に心筋分化することが知られており、細胞運命決定におけるエピゲノム制御の研究に適しているため、初年度では心筋分化系の解析を優先的に実施した。近年、TET蛋白によってメチルシトシンから生成されるハイドロキシメチルシトシン(hmC)はDNA脱メチル化のプロセスに関与する。成人組織にもかなりの量のhmCが存在しており、心筋細胞のように成人では分裂しない組織ではその動態が注目されている。hmCに対する抗体を用いて免疫沈降されたDNA断片のシーケンス解析を行い、hmCの分布は分化に伴い変動することが認められ、他のエピゲノム標識との関連を解析中である。ヒトES細胞の肝細胞分化系は細胞集団がヘテロであり、分化にも1ヶ月程度の時間がかかることから現在検体調製を進めているところである。HepG2細胞を用いたSmad蛋白の結合領域の同定を行った。ヒトES細胞からの肝細胞分化系検体調製を進める間に、高効率に心筋分化するP19CL6細胞を用いてヒストン修飾、FAIRE解析、転写因子結合などの統合的解析を推進した。心筋細胞分化系の解析から明らかになったように特定の細胞系譜への運命決定の過程ではエピゲノムがダイナミックに変化するので、調節領域および制御因子を明らかにしたい。
アッシリア宗教の変遷と一貫性

1.概観・・・メソポタミア北部の「アッシリア」を南部の「バビロニア」と対比させながら、アッシリア宗教の「変遷と一貫性」という二つの特質をとらえることを目指した。アッシリアは古代オリエント世界の真ん中にあって紀元前2000年ころから紀元前612年まで、およそ1400年も続いたという特異性をもつ。それはアッシリア宗教の「一貫性」のゆえに可能になったのであり、また1400年続いたことが「一貫性」と決定的なものにしたといえる。他方、アッシリアは常にバビロニアをはじめとする周辺世界の文化を独自の仕方で取り入れ、それがアッシリア宗教「変遷」の原動力となった。2.具体例として言葉(文書史料)と形(図像史料)の例を取り上げた。(1)言葉の例として、バビロニアに古くから伝わる定式的な呪いの言葉がアッシリアへと伝わりどのような変遷をとげたかを辿る。またアッシリアにはバビロニアには見られないタイプの呪いの言葉があり、それらがアッシリアの西方の文書(ヒッタイト語、ヘブライ語など)に並行例を持つことを示す。それはアッシリアが、異民族間においてより普遍的な契約や誓約を成立させるために異文化を取り入れたことを指摘する。(2)形の例としては、アッシリアでは太陽神シャマシュのシンボルが紀元前2千年紀後半以降「有翼日輪」とされた。これはバビロニアには決して見られないものであり、アッシリアが独自に西方文化、とくにヒッタイトの影響を受けた文化を取り入れた結果とみる。15年度は、アッシリアの宗教的状況が周辺世界のそれとどのように異なっているのかを明らかにすることを目的とした。これまで、アッシリアの宗教文化は南方のバビロニアの影響を強く受けていることが強調されてきたが、バビロニアには見られない西方の文化も取り入れられたと考えられる。具体例としてアッシリア王アッシュルナツィルパル2世の王座の間レリーフ図像を取り上げて考察の対象とした。これはアッシュルナツィルパル2世が前9世紀にカルフに建設した宮殿王座の間を飾る中心的な石板レリーフである。この図像を構成している有翼日輪、聖樹、礼拝する王(左右一対)、精霊(左右一対)のそれぞれの意味だけでなく、像全体の意味も不明であった。それぞれの要素について多くの並行例との比較研究により、以下のような結論を導き出すことができた。この図像の基本的要素は「有翼日輪を崇拝する王」である。有翼日輪は従来神アッシュルを表すとされたが、それは誤りであり、アッシリアでは太陽神シャマシュのシンボルである。しかしこのように主要な礼拝対象となるのは単なる太陽神ではない。それはヒッタイト大王の印章図像の影響を受けたと推定できるものであり、王権を庇護するような権威を示す太陽としての有翼日輪である。16年度の実績として第1に、論文「古代メソポタミアにおける執り成しの女神」にまとめたように、女神の働きのうち、典型的なものの一つである「執り成し」について研究を進めた。この働きは特に配偶女神がその配偶男神に対して行うことが期待されるものである。祈り(祝福)のなかで、配偶女神によびかけて執り成しを願う文言の例、また呪いのなかでは執り成しをせず、反対に悪いことを言うように願う文言の例を集めて検討した。その結果、それぞれ定式化した文言がメソポタミアに1200年ほどにわたって伝承されていることが確認された。それらは前2千年紀にバビロニア(南メソポタミア)で定式化され、前1千年紀にはアッシリアにも受け継がれてたことが明らかになった。第2には、メソポタミアにおいて、生を与えるものと死を与えるものがどのように考えられていたかについて、神話・叙事詩だけでなく、王碑文、書簡、医学文書などから、すべての関連箇所を検討した。

その結果、バビロニアでもアッシリアでも、生と死を与えるとされるものは薬学の背景を持つ「命の草」や「死の草」、あるいはそれらに類するものであることがわかった。その結果と背景についての考察を『生と死の神話』(リトン刊2004年)のなかに発表した。17年度の実績として、メソポタミア神話に関するいくつかの考察を行い発表したことが挙げられる。メソポタミアに古くから伝わる神話および叙事詩であっても、それらの多くは紀元前7世紀にアッシリア王宮の書記によって書写され、文書庫に収められたものである。そのように少なくとも1500年にわたって伝承され、さまざまな形でアッシリアに受け継がれた神話伝統から、主に次の2点について論じた。1.『イナンナの冥界下り』、『イシュタルの冥界下り』、『ネルガルとエレシュキガル』、『アダパ』、『エタナ』、『ギルガメシュ叙事詩』などの作品が内包している神話的要素を分析した。特に「異界往還」、「鏡像関係」、「死の受容と悲嘆」という側面に光をあて、新たな知見を得た。たとえば、これまで失敗したイニシエーションの物語と考えられてきた『ギルガメシュ叙事詩』も、広い神話的文脈に照らしてみると「異界往還」、「死の受容と悲嘆の完成」という点においてイニシエーションの成功を描き出していることがわかる。2.『ギルガメシュ叙事詩』におけるギルガメシュとエンキドゥの出会いに、また『ネルガルとエレシュキガル』におけるネルガルとエレシュキガルの出会いにも、正反対の者どうしが反発を超えて強く結びつくといういわば「鏡像関係」が見られることを新たに指摘した。主に死者供養と神話に関する研究において、新たな知見を得ることができた。1.「死者供養」を巡る問題。アッシリアの宗教文化は、メソポタミア南部のバビロニアから多くを受け継いでいるが、特に紀元前7世紀にアッシリア王アッシュルバニパルの下で収集、書写され、ニネヴェの「図書館」に保管された宗教文書によって、その到達点があきらかになっている。『ギルガメシュ叙事詩』についても、その最も古い写本は紀元前一八世紀のバビロニアのものであるが、基準となる写本(「標準版」)はこの図書館に保管されていた。この『ギルガメシュ叙事詩』標準版および神話以外の文書(法的文書など)に見られる「死者供養」の観念と、アッシリアの墓碑銘(紀元前9-8世紀)その他に見られる「死者供養」の観念を比較検討した。バビロニアでは古くから人は死後に死霊となって冥界で暮らすが、生者が定期的に捧げる飲食物に依存しているという考えをもっていたが、その考えとともにさまざまな死者儀礼がアッシリアにも受け継がれていることを確認した。2.神話研究に関して、C.G.ユングが唱えた「神話の発展」という観点の可能性を考察した。神話は常に神話としてあるのではなく、生きた神話として受け取られることによって受け継がれてゆく。その事情は古代のバビロニアとアッシリアにおいても、また現代においても基本的には変わっていない。『ギルガメシュ叙事詩』もそれ以前の宗教文学を編んで構成されているのであり、「神話の発展」の要素をみることができる。たとえば近年注目されている「ユダの福音書」も「マリアによる福音書」も古代文書であるが、現代の「キリスト教神話」を改変し、発展させる力をもつ。このように時をこえて神話が発展する可能性について論じた。
シーラント前処理法としてのEr:YAGレーザーの有用性についての基礎的検索

実験方法1.超微小硬度の測定蒸留水中で4°C冷蔵保存した新鮮ヒト抜去上顎小臼歯の頬側面に,接触,注水,繰り返し速度10pps,先端出力50mJ/pulseの条件で,レーザーを照射し,リン酸処理することなく,シーラント材(Teethmate-F-1,クラレ)を填塞した.その後,試料をアクリルパイプ中に樹脂にて包埋し,歯軸に対して垂直に切断し,断面の鏡面研磨を行った.シーラントの接着界面から歯髄方向に向かって20・40・60・80μmのエナメル質の超微小硬度を,荷重条件1000mgfで1領域につき10点計測した.なお,コントロールとして同等の深さのエナメル質の硬度を測定した.2.走査電子顕微鏡による観察実験1で測定を行った試料に,さらに金蒸着を施し,走査電子顕微鏡で観察を行った.結果および考察レーザー照射後にシーラント材を填塞したエナメル質の硬度は,40・60・80μmの深さにおいてコントロールとの間に有意差はなかった.しかし,20μmの深さでは,コントロールに比べ,硬度が有意に低下していた.また走査電子顕微鏡で,5060μmの深さまでシーラント材の浸透が観察された.これまでの研究で,レーザー照射後のエナメル質は20・40・60μmの深さにおいて硬度は有意に低下するが,80μmの深さではコントロールとの間に有意差がないことがわかっている.これらのことから,レーザー照射後にシーラント材を填塞すると,5060μmの深さまでシーラント材が浸透し,これにより40・60μmの深さにおいて硬度が回復し,コントロールと同等の硬度となったと推察された.ただ,20μmの深さにおいては,レーザー照射の影響が強く,シーラント材を填塞しても完全には硬度の回復には至らないと考えられた.実験方法1.超微小硬度の測定蒸留水中で4°C冷蔵保存した新鮮ヒト抜去上顎小臼歯の頬側面に,接触,注水,繰り返し速度10pps,先端出力50mJ/pulseの条件で,レーザーを照射し,リン酸処理することなく,シーラント材(Teethmate-F-1,クラレ)を填塞した.その後,試料をアクリルパイプ中に樹脂にて包埋し,歯軸に対して垂直に切断し,断面の鏡面研磨を行った.シーラントの接着界面から歯髄方向に向かって20・40・60・80μmのエナメル質の超微小硬度を,荷重条件1000mgfで1領域につき10点計測した.なお,コントロールとして同等の深さのエナメル質の硬度を測定した.2.走査電子顕微鏡による観察実験1で測定を行った試料に,さらに金蒸着を施し,走査電子顕微鏡で観察を行った.結果および考察レーザー照射後にシーラント材を填塞したエナメル質の硬度は,40・60・80μmの深さにおいてコントロールとの間に有意差はなかった.しかし,20μmの深さでは,コントロールに比べ,硬度が有意に低下していた.また走査電子顕微鏡で,5060μmの深さまでシーラント材の浸透が観察された.これまでの研究で,レーザー照射後のエナメル質は20・40・60μmの深さにおいて硬度は有意に低下するが,80μmの深さではコントロールとの間に有意差がないことがわかっている.これらのことから,レーザー照射後にシーラント材を填塞すると,5060μmの深さまでシーラント材が浸透し,これにより40・60μmの深さにおいて硬度が回復し,コントロールと同等の硬度となったと推察された.ただ,20μmの深さにおいては,レーザー照射の影響が強く,シーラント材を填塞しても完全には硬度の回復には至らないと考えられた.
複数数員によるデジタル・ティーチング・ポートフォリオを用いた大学授業の開発過程

授業内容について他者評価に備える資料(ティーチング・ポートフォリオTP)作成を通じて、初期の開発段階から試行・評価・改善の各段階で授業の専門領域と同じくする他機関の教員とその情報を共有し、各々の授業改善を目指す過程で行う協調作業で分析し、その方法を開発することを目的とした。(1)代表者・分担者が担当する授業のティーチング・ポートフォリオ蓄積教材開発と毎回の授業評価調査結果、事前事後の自己評価をTPとして記録した。新規の科目については、相互に授業内容と学生状況について意見交換するログつけ、意見交換の内容を分類した。TPの作成作業自身がデジタル化による簡便作業にしても、微細な改善に費やす労力は逆に増え、総合的に負担となる印象もあり、毎年という実施には課題があることがわかった。(2)授業の教材開発、学生評価方法の開発を協調して行い、その作業過程を分析した。代表者と分担者が担当している授業科目について教材開発の過程、その活用方法、学生評価の方法について、相互評価を行う過程を分析した。授業方法の他、学生への課題とその評価方法について授業者間での相違点や意見交換の結果、実際の授業場面を相互参観することで意図などの相互理解につながり、授業改善に効果のあることがいえよう。レポート課題の相互評価活動の指導言が授業者で異なり、成績への反映方法も異なったが、学生による授業評価においてはこの活動に対する評価は高い。これを授業の主目標との関係付けに研究課題を残すものとなった。学生にパフォーマンステストを課すことは、その試行のみで終えた。それは、毎回の教材準備と授業評価調査の検討作業量が数年経年しても減ることがなく、授業者としてそのゆとりが無かったことによる。選択肢回答形式での復習システムを試作し、同一課題で実施した。授業者間の内容の重み付けの相違点を明らかにする手段として有効であるといえよう。新規に授業を担当する非常勤講師と経験を積んでいる専任教員という立場を踏まえ、授業の構成要素に着目し、授業を実施する施設や投備、利用できる学習環境、教育担当者の状況や立場等も含め、日常的にデジタル・ティーチング・ポートフォリオ(以下TPと略す)を作成し、取り扱う内容や教授デザインに踏み込んだ授業開発と改善に取り組んだ。授業を設計する段階から実施・評価・改善にいたる段階まで、利用した素材、考え方や状況等を記録するとともに、電子メディアを主にした意見交換を行い、その内容を分析することで、「バーチャル・ユニバーシティ」と呼ばれるような高等教育の組織体を想定し、学生のニーズや実態に合わせつつ、専門領域としての適正な「授業」を設計・実施・評価・改善する方策を模索している。取り扱う内容、授業展開の方法、教材開発のための基礎資料、開発した教材、授業実施時のビデオ記録(毎回)、学生による授業評価調査(毎回)、授業実施前後における授業者による自己評価、授業の相互参観と意見交換の記録等をTPとして共有する。新規担当者はこれまでに実践された「授業」に関するTPを活かした(効率的な)授業の設計を行うことができ、経験を積んでいる専任教員も授業参観や新規担当者からの質間や意見を取り入れた授業改善を行えた。専任教員が、自らの経験から実施することが難しいと判断していた「大人数クラスにおける演習(作業)」について、「新規担当者がチャレンジした結果、予想通り授業に混乱が見られたが、その事象そのものを題材として扱ったことで学生の興味や関心を引き出すことに成功した」例などを観察することで見直すことになった。専任教員が、新規担当者の相談に積極的に対応することで、新たな改善点を見出したことは、注目に値すると考えられる。これらの成果として、2004年度講義要項に反映し、2年次にその実践を通じてさらに効果を分析研究する。

初年度より継続した活動は、(1)代表者・分担者が担当する授業のティーチング・ポートフォリオの蓄積と授業トピックと学生理解度の関連を調査によって明らかにする効率的な手段の試作と運用評価を行った。結果、毎回実施する授業評価調査アンケート用紙のフォームの共通点と相違点が明らかになり、総括的評価調査の統一化ができた。また、(2)授業内容の妥当性を検証する機会として教材の開発と学生評価方法の開発を2授業者が協調して行い、その作業過程を分析した。2年目である本年は、学生への課題とその評価方法について授業者間でどのような相違があり、それについてどのような授業観、学生間があるのかを実際の授業を相互参観して、直後の検討会で分析した。また、相互参観のおり、観察者が授業者に、直前の教授内容や指示の仕方について直接、質問をする直接介入を3度試みた。その結果、授業者の教授意図や判断条件の抽出に効果的であり、次年度は授業者と観察者間でトランシーバを用いてさらに頻度の高い直接介入を試みることとした。以上の結果、中間的に得られた知見を一橋大学FD研修会、駒澤大学FD研修会、城西大学経営学部FD研究会で紹介し、他学他領域の授業者からの意見を聴取した。さらに、大学教員の教育・研究に対する意識の重要度を比較するアンケート調査を継続し、本研究で得られるであろう授業評価を活用した複数教員による授業開発の効果的な実施時期を推測するための分析を進めている。授業内容について他者評価に備える資料(ティーチング・ポートフォリオTP)作成を通じて、初期の開発段階から試行・評価・改善の各段階で授業の専門領域と同じくする他機関の教員とその情報を共有し、各々の授業改善を目指す過程で行う協調作業で分析し、その方法を開発することを目的とした。(1)代表者・分担者が担当する授業のティーチング・ポートフォリオ蓄積教材開発と毎回の授業評価調査結果、事前事後の自己評価をTPとして記録した。新規の科目については、相互に授業内容と学生状況について意見交換するログつけ、意見交換の内容を分類した。TPの作成作業自身がデジタル化による簡便作業にしても、微細な改善に費やす労力は逆に増え、総合的に負担となる印象もあり、毎年という実施には課題があることがわかった。(2)授業の教材開発、学生評価方法の開発を協調して行い、その作業過程を分析した。代表者と分担者が担当している授業科目について教材開発の過程、その活用方法、学生評価の方法について、相互評価を行う過程を分析した。授業方法の他、学生への課題とその評価方法について授業者間での相違点や意見交換の結果、実際の授業場面を相互参観することで意図などの相互理解につながり、授業改善に効果のあることがいえよう。レポート課題の相互評価活動の指導言が授業者で異なり、成績への反映方法も異なったが、学生による授業評価においてはこの活動に対する評価は高い。これを授業の主目標との関係付けに研究課題を残すものとなった。学生にパフォーマンステストを課すことは、その試行のみで終えた。それは、毎回の教材準備と授業評価調査の検討
ツメガエル卵抽出液を用いたDNAメチル化制御機構の解析

DNAのメチル化は、メチル化DNA結合タンパク質の働きを介してクロマチン構造を制御し、遺伝子の発現制御やクロマチン構造の安定化に重要な役割を果たしている。DNA複製時において、メチル化DNAの維持はDNA維持メチル化酵素1(Dnmt1)によって行われる。またDnmt1のメチル化部位へのリクルートにはヘミメチル化DNAを特異的に認識、結合するUhrf1が重要な役割を果たしており、これらの因子は正常な発生、ゲノムの安定性維持に必要である。本研究は、維持DNAメチル化の分子機構を明らかにするために、すでに確立された試験管内DNA複製系であるアフリカツメガエル卵抽出液由来の無細胞系を用いて行った。まずDNA複製時においてツメガエルDnmt1,Uhrf1の因子のクロマチン結合がどのように制御されているのか、様々なDNA複製阻害剤を用いて解析を行った。その結果、Dnmt1とUhrf1はいずれも分裂期のクロマチンには結合せず、間期、特にDNA合成が行われる時期にその結合のピークが見られた。このDnmt1のクロマチン結合は、Uhrf1の免疫除去により完全に抑制されたことから、ツメガエル卵無細胞系を用いてUhrf1/Dnmt1によるDNA維持メチル化機構を再現できることが示された。一方、DnmtAを抽出液から免疫除去すると、UhrfAのクロマチン結合量が大きく増加することが分かった。Uhrf1の蓄積は野生型のリコンビナントDnmt1蛋白質を抽出液に加え戻すことで解消されたことから、Dnmt1非存在下におけるヘミメチル化DNAの蓄積を介するものと考えられる。また我々は、Dnmt1を免疫除去した場合において、複数のクロマチン結合蛋白質が翻訳後修飾と思われる電気泳動上の移動度が観察されることを見出した。これはDnmt1のメチル化部位へのリクルート、または維持DNAメチル化の完了が何らかの形でモニターされている可能性を示唆しており、「現在その修飾を引き起こす分子機構、またその意義についてさらに解析を進めている。
視交叉上核の発育と視神経投射、光同調機構についての先端的研究

哺乳類の生体リズムの中枢である視交叉上核(SCN)への視床下部外からの神経入力、とくに網膜神経節細胞からの視神経投射と光情報によるリズム同調機構に注目して研究を進めている。SCNへの視神経入力は生後2-3wにかけて急増しピークに達する。ラットでは視神経はSCNの腹外側部に投射し、我々はこれまで腹外側部に存在するVIPニューロンやGRPニューロンに直接シナプス入力することを報告してきた。SCN腹外側部に一致してアストログリアも存在し、出生時に両眼を摘出するとSCNでのアストログリアのマーカーであるGFAPの染色性がコントロールに比べると2-3wにかけての増加が見られず、SCNへの視神経入力がGFAP陽性のアストログリアの突起伸長に必要なことが分かった。次に出生時に両眼を摘出すると他の神経核外からの入力、外側膝状体からのNPY線維の投射はが増加することが分かり、一方外側膝状体のNPYニューロンの細胞数を数えると増加がみられず、NPY陽性軸索の分枝が増加したためと考えられた。そこで視神経入力が2-3wにかけて急増する原因についての検索をはじめている。まず既知の神経ガイダンス因子のSCNでの発現探索について、PCRによる検索を行った。生後2W、adultで軸索の反撥因子であるslit1,2,ephrin-A5の発現がPCRで検出されたが、両者で発現量の差は見られなかった。次に2WのとadultのSCNについて遺伝子発現に差があるものをPCRサブトラクション法で検索をはじめ、2WSCNで特異的に増加している候補遺伝子が数種類上がってきていて、現在ノーザンブロットやPCR、in situ hybridizationで発現差を確認中である。
MERSコロナウイルスの逆遺伝子操作系の確立と病原性因子の解明

コロナウイルスは、家畜および伴侶動物において神経系・消化器系・呼吸器系疾患を引き起こす感染症である。コロナウイルスは一般的にその感染宿主域は狭く、固有の動物種のみに感染する。2012年に発生した中東呼吸器症候群(MERS)はヒトに重篤な肺炎を引き起こし、その原因病原体はMERSコロナウイルスである。本研究では2012年より発生している中東呼吸器症候群(MERS)コロナウイルスの病態解明を目指して、細菌人工染色体(BAC)を用いたMERSコロナウイルスの遺伝子操作系の確立を行った。BACにMERSコロナウイルスの全長cDNAを組み込み、培養細胞に導入し、組換えウイルスを回収することに成功した。さらに、この遺伝子操作系を用いてMERSコロナウイルスの非構造蛋白質の一つであるnsp1蛋白質に着目し解析を行った。Nsp1蛋白質はRNA結合蛋白質であり、ウイルス由来のRNAと結合することを報告している。さらに、その結合をウイルス複製における重要性を調べるために遺伝子操作系を用いて解析した結果、nsp1蛋白質によるウイルスRNAとの結合はウイルスの複製に重要であり、さらに、ウイルスRNA上の特異的なRNA構造を認識していることが明らかとなった。次にnsp1蛋白質が結合するウイルスRNA上の特異的構造領域のウイルス複製における重要性を明らかにするために、ウイルスRNA上のnsp1蛋白質との結合領域の構造を壊すように変異を導入した結果、その構造領域はウイルスRNAのゲノム複製あるいはmRNAの合成に重要な領域であることが明らかとなった。このRNA構造はコロナウイルスのゲノム複製あるいはmRNAの合成に関する新しい知見を提供するものであると考えられた。コロナウイルスは、家畜および伴侶動物において、神経系・消化器系・呼吸器系疾患を引き起こす感染症である。コロナウイルスは、一般に、その感染宿主域は狭く、固有の動物種のみに感染する。2002年度に発生した重症急性呼吸器症候群コロナウイルス(SARSコロナウイルス)と2012年度に発生している中東呼吸器症候群コロナウイルス(MERSコロナウイルス)はヒトに重篤は肺炎を引き起こす。コロナウイルスはRNAウイルスの中でそのウイルスゲノム長が最長であるのが特徴である。しかしながら、この長鎖のウイルスゲノムのため、ウイルスの遺伝子操作系の取り扱いが困難で煩雑となる。サイトメガロウイルスのプロモータと25塩基のpolyAの間に、MERSコロナウイルスのcDNAのクローニングを試みた。その後、塩基配列を確認した。作製した感染性cDNAを各種培養細胞にトランスフェクションにて導入し、感染性粒子の回収を試みた。その結果、培養上清中に十分量の感染性粒子の産生を確認することができた。該当年度は研究計画通りに、MERSコロナウイルスの遺伝子操作系の確立に成功した。現在もサウジアラビア王国を含む中東地域ではMERSコロナウイルスの感染は拡大しており、日本にもMERSコロナウイルスが入ってくる可能性は否定できない。コロナウイルスはRNAウイルスの中でも最長の塩基配列を有するエンベロープウイルスである。そのため、ウイルスゲノムに任意の変異を導入できる遺伝子操作系が煩雑で困難となる。そこで、我々は細菌人工染色体を用いてMERSコロナウイルスの遺伝子操作系の確立を行っている。この方法を用いることでMERSコロナウイルスのウイルスゲノムに目的のウイルス蛋白質のウイルス感染時における機能を明らかにすることが可能となる。今年度は特に非構造蛋白質の一つであるnsp1蛋白質に着目し、この遺伝子操作系を用いてnsp1蛋白質のウイルス複製における役割を明らかにすることを試みた。その結果、nsp1蛋白質の13番目のアミノ酸がMERSコロナウイルスのウイルス複製の重要であることを見出した。今後、より詳細な解析を行うことでnsp1蛋白質を標的とした創薬の開発に繋がる基礎データーを蓄積することが重要である。当該年度は研究計画通りに、MERSコロナウイルスの遺伝子操作系の確立と変異ウイルスの作出を行った。

次にnsp1蛋白質が結合するウイルスRNA上の特異的構造領域のウイルス複製における重要性を明らかにするために、ウイルスRNA上のnsp1蛋白質との結合領域の構造を壊すように変異を導入した結果、その構造領域はウイルスRNAのゲノム複製あるいはmRNAの合成に重要な領域であることが明らかとなった。このRNA構造はコロナウイルスのゲノム複製あるいはmRNAの合成に関する新しい知見を提供するものであると考えられた。今後は作製したMERSコロナウイルスの遺伝子操作系を用いて、非構造蛋白質などの機能解析を行う予定である。今後は作出した変異体ウイルスのより詳細な解析を行い、特に非構造蛋白質のウイルス感染時における役割を明らかにする予定である。
顎顔面領域における炎症、発痛関連遺伝子の経時的発現変化

各種顎顔面領域疼痛モデルラットを用いて、それぞれの疼痛メカニズムの解明を目的として三叉神経節における遺伝子動態を調べた。これまでのマイクロアレイ解析の結果を参考として、神経機能に直接的影響を与えるチャネル、レセプター類を中心に解析を行った。下歯槽神経切断モデルにおいては処置後7日まで観測し、CACNA2D1、GFRA1、GABRA5の発現上昇が見られた。偽処置では3日目以降は元のレベルへと戻るが、神経切断モデルでは7日目まで上昇が維持されており、疼痛異常との関連が強く示唆された。CFA注入による顔面領域慢性炎症モデルも処置後7日まで観測し、GRIN2D、RANBP3Lについては有意差のある変動は見られなかったが、Y5の発現は3日目をピークに一過的に上昇していた。Y5は対側でも同様の変動が見られたため、炎症に伴う全身症状のひとつであると考えられる。カプサイシン注入による顔面領域急性炎症モデルでは処置後6時間まで観測し、GJB2、GJB6に有意差のある変動は見られなかったが、CDH22では注入後30分から発現が上昇し6時間後まで維持されていた。またRANBP3Lは1時間をピークにやや減少していた。当初の予想よりもマイクロアレイ解析による結果とは一致しなかったが、それでも各疼痛モデル特有の遺伝子発現変動が検出され、それぞれの疼痛メカニズムが遺伝子発現レベルでも異なっていることが確認された。今後はさらに、これらの遺伝子について発現している細胞種の特定、疼痛との関連性等の解析を行っていく予定としている。顎顔面領域の疼痛モデルラットである「上口唇CFAモデル」「上口唇カプサイシンモデル」「下歯槽神経切断モデル」の三叉神経節について、マイクロアレイにて遺伝子発現を解析した結果をすでに得ていたので、そこから解析対象となる遺伝子を選び出した。神経細胞の性質に直接的に影響を与えると考えられるものとして各種チャネル、レセプタータンパクに注目し、かつmRNA量の変動が,タンパク量の変動につながりやすいと考えられる、mRNAの発現増加したものを選んだ。それによりGRM6、CACNA2D1、KCNK3、CLCNK1等、計17遺伝子を選びんだ。それぞれの遺伝子についてReal-time PCRのためのPrimer、TaqMan probeを設計、合成を依頼し、各Primer、Probeセットについて条件設定を終了した。「上口唇CFAモデル」「下歯槽神経切断モデル」については1週間まで、「上口唇カプサイシンモデル」については3日までのタイムコースをとり、各タイムポイント6匹としてモデルラットを作成し、その三叉神経節を摘出、RNAを抽出、Real-time PCRのためのcDNAを合成した。現在これを用いて、17種の遺伝子個々について解析を進めている。一部の遺伝子については順調にデータが得られつつあるが、マイクロアレイの結果と矛盾するデータの得られた遺伝子もみられ、これらについてはモデルの作成、Primer等の設計などについて今後再検討を要するものと思われる。
磁気脳波による高次脳機能評価法の開発に関する研究

平成4年度は、基礎的研究として、精神分裂病患者の電気生理学的な定常性の研究、てんかん性精神病患者の脳の形態の定量的MRI評価、情緒行動障害時の神経生理学的研究、小児のてんかん性放電の特徴抽出などを行いその結果を発表した。平成5年度は、磁気脳波および脳波から求められた等価双極子をMRI画像の上に重ね合わせ合成画像化するための手法の開発を主に行った。まず脳波については、被検者の頭蓋の実際の形状を3次元位置計測装置で計測し、境界要素法を用いた計算により等価双極子を求める、実形状頭蓋モデルによる双極子追跡法を採用した。MRIは3次元法を用い2mm間隔2mm厚で頭部全体をおおうように撮影したものを用いることとした。MRIをデジタルデータとしてマイクロコンピューターに転送し、MRI画像を3次元的に積み重ね、頭蓋形状や脳の表面、脳室等の構造物を抽出しワイヤーフレームモデルとして3次元的に再構成するアルゴリズムを開発した。さらに、ワイヤーフレームモデルから、レンダリングにより、その中の等価双極子が透視できる立体的な透過像を作ることとし、それから頭蓋表面を抽出し、最終的に3次元位置計測装置で計測された頭部形状と最も良く適合するに座標変換を行うアルゴリズムをマイクロコンピューター上で開発した。磁気脳波については、球型モデルによる双極子追跡を用いているため、今のところMRIとの合成画像化の精度が若干劣ると思われる点が今後の課題と思われた。今回われわれが開発した3次元MRIから頭蓋形状を再構成し、機能画像との座標変換に用いる方法の適用が今後可能と思われる。また開発したシステムの応用については、側頭葉てんかんにおける発作間歇期放電、あるいは発作時放電の推定を行い臨床的に妥当な結果が得られたため発表した。磁気脳波と脳波との相関を検討するため、器質性病変の明らかな側頭葉てんかん患者を対象に、両者の同時記録を行った。脳波は国際10-20法に従って電極を装着し、頭皮上全部位をカバーできるが、磁気脳波はBTI社製700シリーズ・モデルCを用い、センサー部直径が15cmのため、片側側頭部の記録にとどまった。突発性棘波は、両者で一致するものとしないものとがあり、一致するもののみを対象にダイポールトレーシングを行った。磁気脳波では、基礎活動から明らかに区別できる棘波については、相関係数0.98以上で容易にダイポールを推定でき、MRI画像上に重ね合わせて病変部位と一致することが確認された。しかし両側の病変についてのダイポール推定は困難であった。これに対し、脳波では頭皮や頭蓋骨の電気伝導率を補正することによって、病変部位に一致したダイポールが推定された。脳波の場合には全誘導部位からの波形が得られるため、赤池の情報量基準を適合度の指標として、両側のダイポール推定が可能であった。また高次脳機能評価法として予備的に、健常成人と精神分裂病の各7例について、文字判読の視覚刺激、音判別の聴覚刺激、両者を組み合わせた精神作業を行い、脳波によるダイポール推定を試みた。視覚及び聴覚刺激では、それぞれ後頭部、側頭部に一個のダイポールが集束したが、組み合わせた課題では集束点が得られなかった。MRI画像と推定されたダイポールとの重ね合わせは用手的に行ったが、正確さを期すために頭部の形状を三次元的に測定するプログラムの開発を試みた。また、MRI画像はイメージスキャナーでデジタル化として取り込むため解像度が悪く、微細な脳解剖学的部位との対応の決定が困難であった。そこで、フロッピーディスクで与えられるMRIデジタルデータを直接読み込むプログラムの開発を行った。磁気脳波および脳波から求められた等価双極子をMRI画像の上に重ねあわせ合成画像化するための手法の開発を主に行った。

まず脳波については、被検者の頭蓋の実際の形状を3次元位置計測装置で計測し、境界要素法を用いた計算により等価双極子を求める、実形状頭蓋モデルによる双極子追跡法を採用した。MRIは3次元法を用い2mm間隔2mm厚で頭部全体をおおうように撮影したものを用いることとした。MRIをデジタルデータとしてマイクロコンピューターに転送し、MRI画像を3次元的に積み重ね、頭蓋形状や脳の表面、脳室等の構造物を抽出しワイヤーフレームモデルとして3次元的に再構成するアルゴリズムを開発した。さらに、ワイヤーフレームモデルから、レンダリングにより、その中の等価双極子が透視できる立体的な透過像を作ることとし、それから頭蓋表面を抽出し、最終的に3次元位置計測装置で計測された頭部形状と最も良く適合するに座標変換を行うアルゴリズムをマイクロコンピューター上で開発した。磁気脳波については、球型モデルによる双極子追跡を用いているため、今のところMRIとの合成画像化の精度が若干劣ると思われる点が今後の課題と思われた。今回われわれが開発した3次元MRIから頭蓋形状を再構成し、機能画像との座標変換に用いる方法の適用が今後可能と思われる。また開発したシステムの応用については、側頭葉てんかんにおける発作間歇期放電、あるいは発作時放電の推定を行い臨床的に妥当な結果が得られたため発表した。また基礎的研究として行った、精神分裂病患者の電気生理学的な定常性の研究、てんかん性精神病患者の脳の形態の定量的MRI評価、情緒行動障害時の神経生理学的研究、小児のてんかん性放電の特徴抽出などの結果についても発表した。
粘性解と変分問題

各地で開かれた研究集会に参加し,国内研究協力者と研究打ち合わせ・共同研究を行い,海外からの研究協力者を招へいしながら,次のような成果を得た.Ornstein-Uhlenbeck作用素の項を持つ粘性ハミルトン・ヤコビ方程式u_t-Δu+αx・Du+H(Du)=f(x)の解について研究し,初期値問題の可解性,時間無限大における解の漸近挙動に関する詳しい結果を得た.この研究はNamah, Fathi, Roquejoffre, Barles・Souganidisの最近の時間無限大における同様な研究を推し進めるもので,非有界領域の場合を扱った点に重要さがある.この研究では,さらに解を構成する際に,まず粘性解の存在を示し,この粘性解が古典解であることを示すという手順が取られている。そのために粘性解が古典解であることを示すことが重要であるが,このための一つの自然な方法を提示している。Hamilton-Jacobi方程式u_t+αx・Du+H(Du)fx)についても,Hが凸関数の場合に全空間上での解の時間無限大での漸近挙動について一般的な仮定のもとで収束定理を得ることが出来た.この漸近挙動の考察において弱KAM定理で導入されたHamilton-Jacobi方程式のAubry集合が重要な役割を果たす。この集合を特定し,最適制御の値関数として解を捉え,時間無限大での解の挙動を解析した.これまでの研究でHamilton-Jacobi方程式に対する緩和法を導入し(より正確には,緩和現象の発現数学的に捉え),比較的一般の非凸なHamiltonianを持つHamilton-Jacobi方程式に対して緩和現象の発現を示した.特に,今年度は,初期値問題を考察し,緩和現象の発現のための,確認し易い十分条件を確立した.1960年代のG. Aronssonに始まるL^∞変分問題の研究は,R. Jensenにより粘性解の研究と結びつき,発展した。一方,1983年のP.-L. Lionsの研究により,線形退化楕円型方程式の劣解に関して,粘性解と超関数解の同等性が示された.この方向での研究は,石井,堤,福田,Juutinen, Lindqvist, Manfrediにより発展させられた.これらの研究を受けて,本研究において,アイコナール方程式に対する粘性解と殆ど到る所で方程式を満たす意味での解について研究を進め,次のような成果を得た.この研究はローマ大学のP. Loreti助教授との共同研究による.(1)ハミルトニヤンHが凸関数でないようなアイコナール方程式E(Du)=1を有界領域Ωで考える.ただし,H(p)>0(p≠0),Hは1次の正斉次関数であるとする.同時に,Hの凸包をH^^^と表し,アイコナール方程式H^^^(Du)=1を考える.Ω^^-上の連続関数uはu=0をΩの境界∂Ωで満たす,ΩでH^^^(Du)=1の粘性解であるとする.関数族Xは,υ=0を∂Ωで満たし,Ωの殆ど到る所でH(Dυ)【less than or equal】1を満たすΩ^^-上のリプシッツ連続関数υの全体とする.このとき,各点x∈Ωでu(x)は,{υ(x)|υ∈X}の上限に等しい.この事実は,変分法における緩和(relaxation)のL^∞版と見ることができるので,アイコナール方程式に対する緩和と呼ぶ.(2)更に,上記(1)のアイコナール方程式に対する緩和の結果から,つぎのL^∞変分法の漸近問題に関する結論が得られる.p→∞とするとき,υ∈Xに対する積分I_p(υ)≡∫_Ω[(1/p)H(Dυ(x))^p-υ(x)]dxの最小化を考える.このυ∈Xに関する下限をi_pと表す.υ_p∈XをI_p(υ_p)<i_p+1/pが成立するように選ぶとき,υ_p(x)→u(x)(Ω上で一様収束)が成り立つ.ただし,uはu(x)=0(x∈∂Ω)を満たすH^^^(Du)=1の粘性解である.以上が平成14年度における研究成果の概要である.これまでの研究を整理・検討し,国内・国外の各地の研究者との研究協力を得て,これまでの研究を発展させた.昨年度のアイコナール方程式に対する緩和現象の研究を進めて,比較的一般的なハミルトン・ヤコビ方程式について,殆ど到る所で方程式を満たすリプシッツ連続関数の族の各点ごとにおける上限が元の方程式を凸化した方程式の粘性解を与えることを証明した.

この成果は,種々の変分問題に対する漸近問題,粘性解と超関数解との関係を明らかにする上で重要な役割を果たす筈である.p-ラプラス方程式の,p→∞とした極限における,解の漸近挙動について研究を進め,新しい知見を得た.p-ラプラス方程式の非斉次項をfと表す時,f=0の場合には,極限関数の満たすべき方程式(極限方程式)として,∞-ラプラス方程式が現れることは,G.Aronssonにより,また,fが定符号関数である時には,アイコナール方程式が極限方程式であることも,Kawohl, DiBenedetto, Bhattacharya, Manfredi等によって知られていたが,一般のfについては未だ知られていない.fの積分が0になる場合は,Monge-Kantorovichの質量移動の問題と係わり,興味深い.一般の場合について,完全な結果には到ってないが,1次元の場合と領域が球でfが動径の関数である場合について,一般的に極限関数を決定した。また。関連したL∞変分問題についてその解の一意性,本質的一意性,多重性について調べ,幾つかの結果を得た.これらの結果とハミルトン・ヤコビ方程式の緩和現象との関連性は今後の課題である.各地で開かれた研究集会に参加し,国内研究協力者と研究打ち合わせ・共同研究を行い,海外からの研究協力者を招へいしながら,次のような成果を得た.Ornstein-Uhlenbeck作用素の項を持つ粘性ハミルトン・ヤコビ方程式u_t-Δu+αx・Du+H(Du)=f(x)の解について研究し,初期値問題の可解性,時間無限大における解の漸近挙動に関する詳しい結果を得た.この研究はNamah, Fathi, Roquejoffre, Barles・Souganidisの最近の時間無限大における同様な研究を推し進めるもので,非有界領域の場合を扱った点に重要さがある.この研究では,さらに解を構成する際に,まず粘性解の存在を示し,この粘性解が古典解であることを示すという手順が取られている。そのために粘性解が古典解であることを示すことが重要であるが,このための一つの自然な方法を提示している。Hamilton-Jacobi方程式u_t+αx・Du+H(Du)fx)についても,Hが凸関数の場合に全空間上での解の時間無限大での漸近挙動について一般的な仮定のもとで収束定理を得ることが出来た.この漸近挙動の考察において弱KAM定理で導入されたHamilton-Jacobi方程式のAubry集合が重要な役割を果たす。この集合を特定し,最適制御の値関数として解を捉え,時間無限大での解の挙動を解析した.これまでの研究でHamilton-Jacobi方程式に対する緩和法を導入し(より正確には,緩和現象の発現数学的に捉え),比較的一般の非凸なHamiltonianを持つHamilton-Jacobi方程式に対して緩和現象の発現を示した.特に,今年度は,初期値問題を考察し,緩和現象の発現のための,確認し易い十分条件を確立した.
原子レベルで平坦な強誘電体の清浄表面の形成とその伝導層の物性解明

申請者らが、世界に先駆けて発見した、強誘電体の表面層の基礎物性とこの現象が、最も顕著に現れる強誘電体の基礎である分域構造を解明することを目的として以下の研究を行った。これまでの実験では、清浄化と平坦化の不十分さのため、表面電子の捕獲がおこり、このために本来の電子層の特性が得られていないと考えた。このため、まず、これまで報告がない原子レベルに平坦な強誘電性単結晶(BaTiO_3)を形成した。次に、この表面を清浄化し、さらに原子レベルで清浄さを検出する方式を確立した。この原理は、超清浄な表面の化学結合の活性を超高真空原子間力顕微鏡で測定することである。この表面について、のような表面の形状(AFM)と、圧電応答顕微鏡(PFM)による分域構造、電位分布(KFM)を超高真空中で測定(図7)すると、従来の理論の50分の1程度の電位しかなく、従来の分域理論では説明できないことがわかった。一方、これと独立に、従来の理論の枠組みを用いて、実験の分域構造を定量的に説明すること検討したところ、上記実験と独立に、外因的でな電荷の遮蔽により強誘電体の電荷が50分の1程度に遮蔽する機構が必要であること示した。これらの実験と理論はほぼ定量的に一致し、前述の強誘電体の表面電子層の結果を支持した。申請者らが、世界に先駆けて発見した、強誘電体の表面層の基礎物性を解明することを目的として以下の研究を行った。これまでの実験では、伝導型の直接証拠さえ不十分で、伝導度の絶対値が試料に依存し、伝導理論(2次元金属最小伝導率)に比べ遥かに小さいにも係わらず、緩慢な温度依存性を示す等の課題があった。ここで、伝導型の測定が困難な原因は、伝導度の低さであり、原子間力顕微鏡(AFM)の観察等で、清浄化と平坦化の不十分さによる表面電子の捕獲のためであることが分かった。強誘電体電子層の物性の解明伝導率の絶対値という初歩的特性すら信頼性のある結果が得られなかった。このため、まず、これまで報告がない原子レベルに平坦な清浄表面を持つ強誘電性単結晶(BaTiO_3等)の形成法を、超高真空中のラジカルビーム用いた清浄化と、その表面の化学結合性を超高真空原子間力顕微鏡で測定する方式を開発した。この結果、再現よく清浄化する方式が開発できた。また、表面伝導測定用の超高真空装置に分光器を組み込み、分極仮定の発光分光をできるように改造した。また、従来の分域理論の整合性を理論的に検討し、確立していると思われていたが、本質的な欠陥があることを示し、これは、表面が自由電荷で遮蔽されていると考えると理論的にも整合し、現在までの実験と一致することを提案した。これまでの実験では、伝導度の絶対値が試料に依存し、伝導理論(2次元金属最小伝導率)に比べ遥かに小さいにも係わらず、緩慢な温度依存性を示す等の課題があった。このため、まず、これまで報告がない原子レベルに平坦な清浄表面を持つ強誘電性単結晶(BaTiO_3等)の形成法を、超高真空中のラジカルビーム用いた清浄化と、その表面の化学結合性を超高真空原子間力顕微鏡で測定する方式を開発し、と原子レベルに清浄な表面を形成した。この表面は、Siを近づけるだけでSiと化学結合するほどに活性の高いことを発見した。

また、この表面をもつ程に清浄な強誘電体表面(=付着物等の非本質的はな遮蔽を除去した表面)でも、強誘電体の自発分極はかなり遮蔽されていることを見出し、強誘電体分極の新しいモデルを提案しいくつかの国内国際会議で口頭発表した。また、この表面の電気伝導測定で、室温のみの分極処理でも表面伝導が出現することを見出した。
時間相関型イメージセンサに基づく実時間分光イメージングの研究

本研究では時間相関型イメージセンサに基づく実時間分光イメージングシステムの実現を目的とする.時間相関型イメージセンサは入射光強度と全画素共通の外部電気信号との時間相関を画像として出力する撮像素子であり,従来の汎用イメージセンサでは不可能だった,光パターン入力の高周波時間軸情報を利用した画像センシングを可能にするものである.このセンサを用い,時間相関を利用して分光情報処理を行うことにより実時間分光イメージングの実現を目指す.本研究で取り組むべき主な課題は,1)時間相関型、RGBカラーイメージセンサの実現,2)スペクトルマッチングイメージャの実現,3)スペクトルマッチング型イメージセンサに基づく物品識別タグ認識システムの実現であり,これまでに,1)波長可変単色光源を実現し,2)これを用いたスペクトルマッチングイメージャを実現した.これを承けた本年度の成果は以下の通りである.1.AM符号化スペクトルマッチングイメージャの提案:各波長成分を互いに直交するキャリアで振幅変調した照明(AM符号化分光照明)を用いたスペクトルマッチングイメージャを提案した.昨年度用いた波長可変単色光源では各時刻に単一の波長成分しか照射できなかったのに比べ,AM符号化分光照明では各波長成分を同時に照射できるため,照明の利用効率の点で優れる.AM符号化スペクトルマッチングの理論を構築し,白色光回折分光-再集光光学系および空間チャープAM変調器に基づくAM符号化分光照明の実現法を提案した.しかし,この方法では光学系の配置および振幅変調波形に問題が生じることが分かった.2.多波長LED照明を用いたAM符号化スペクトルマッチングイメージャの実現:上記の問題を解決する方法として,複数の波長チャネルにわたる狭帯域分光分布LEDを用いたAM符号化分光照明を提案した.LEDを利用しているため,複雑な分光光学系や振幅変調機構の必要なしに,各波長チャネルを容易に振幅変調できる.12チャネル分光照明を試作し,見かけの色が類似で分光透過率の異なる色ガラス対の識別に成功した.本研究では時間相関型イメージセンサに基づく実時間分光イメージングシステムの実現を目的とする.時間相関型イメージセンサは入射光強度と全画素共通の外部電気信号との時間相関を画像として出力する撮像素子であり,従来の汎用イメージセンサでは不可能だった,光パターン入力の高周波時間軸情報を利用した画像センシングを可能にするものである.このセンサを用い,時間相関を利用して分光情報処理を行うことにより実時間分光イメージングの実現を目指す.本研究で取り組むべき主な課題は,1)時間相関型RGBカラーイメージセンサの実現,2)スペクトルマッチングイメージャの実現,3)スペクトルマッチング型イメージセンサに基づく物品識別タグ認識システムの実現である.これを承けた本年度の成果は以下の通りである.1.波長可変単色光源の実現下記のスペクトルマッチングイメージャの重要な構成要素である能動分光照明として,ピーク波長が時間とともに遷移する単色光源(波長可変単色光源)を実現した.回折格子とガルバノ走査鏡を用いることによりピーク幅15nmという高い波長分解能を達成した.これにより,可視領域400-700nmをRGBイメージセンサの3次元に比べてはるかに高い20次元で表現することが可能になった.しパターンを作成し,試作したシステムを用いてこれらの隠しパターンを実時間検出した.2.スペクトルマッチングイメージャの実現上記の波長可変単色光源および時間相関イメージセンサを用いてスペクトルマッチングイメージャを実現した.スペクトルマッチングイメージャは対象と参照テンプレートの分光特性関数同士の相関を画像として出力する撮像システムであり,テンプレートと分光特性が一致する対象を最大SN比で実時間検出することが可能である.ここで必要となる参照信号生成回路は別途自作した.試作したシステムにおいて実験を行い,RGBイメージセンサでは困難な,見かけは同じ色だが異なる分光特性関数を有する材料の実時間での識別に成功した.さらにネットワークタグセンシングへの応用を想定して,このような材料を用いてバーコードや文字の隠しパターンを作成し,試作したシステムを用いてこれらの隠しパターンを実時間検出した.本研究では時間相関型イメージセンサに基づく実時間分光イメージングシステムの実現を目的とする.時間相関型イメージセンサは入射光強度と全画素共通の外部電気信号との時間相関を画像として出力する撮像素子であり,従来の汎用イメージセンサでは不可能だった,光パターン入力の高周波時間軸情報を利用した画像センシングを可能にするものである.このセンサを用い,時間相関を利用して分光情報処理を行うことにより実時間分光イメージングの実現を目指す.本研究で取り組むべき主な課題は,1)時間相関型、RGBカラーイメージセンサの実現,2)スペクトルマッチングイメージャの実現,3)スペクトルマッチング型イメージセンサに基づく物品識別タグ認識システムの実現であり,これまでに,1)波長可変単色光源を実現し,2)これを用いたスペクトルマッチングイメージャを実現した.これを承けた本年度の成果は以下の通りである.1.AM符号化スペクトルマッチングイメージャの提案:各波長成分を互いに直交するキャリアで振幅変調した照明(AM符号化分光照明)を用いたスペクトルマッチングイメージャを提案した.昨年度用いた波長可変単色光源では各時刻に単一の波長成分しか照射できなかったのに比べ,AM符号化分光照明では各波長成分を同時に照射できるため,照明の利用効率の点で優れる.AM符号化スペクトルマッチングの理論を構築し,白色光回折分光-再集光光学系および空間チャープAM変調器に基づくAM符号化分光照明の実現法を提案した.しかし,この方法では光学系の配置および振幅変調波形に問題が生じることが分かった.2.多波長LED照明を用いたAM符号化スペクトルマッチングイメージャの実現:上記の問題を解決する方法として,複数の波長チャネルにわたる狭帯域分光分布

LEDを用いたAM符号化分光照明を提案した.LEDを利用しているため,複雑な分光光学系や振幅変調機構の必要なしに,各波長チャネルを容易に振幅変調できる.12チャネル分光照明を試作し,見かけの色が類似で分光透過率の異なる色ガラス対の識別に成功した.
エストロゲン受容体PETによる進行転移乳癌のCDK4/6阻害剤併用療法評価

サイクリン依存性キナーゼ4および6とエストロゲン受容体(ER)の下流物質であるサイクリンD複合体の活性を選択的に阻害する新しい作用機序を有する薬剤パルボシクリブ(イブランス)がER陽性かつHER2陰性の進行乳癌・再発乳癌の保険適応となった。16alpha-F-18-fluoro-17beta-estradiol (FES)によるエストロゲン受容体PETをER陽性の進行乳癌・再発乳癌の治療によるER発現の変化について検討するために治療前後に行う研究を計画する。内分泌療法剤単剤治療またはパルボシクリブ併用療法におけるER発現の変化を探索的に観察する目的の予備的研究である。