hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
流体力学の基礎方程式の解の一意性と正則性についての研究

与えられたデータに関して、二つの時間周期解uとvが適当な関数空間上に存在したと仮定し、その一方の解がある意味で小さければ、それら二つの解uとvが一致する。これに関連して、平成23年度は、時間周期解を一般化したBackward asymptotically almost periodic解に関しても同様の結果を証明し、平成24年度には、一意性のために仮定されていた「余分な正則性」の仮定を緩めることに成功した。平成25年度には、一意性のための時間周期性や概周期性の仮定を大幅に緩め、二つの解u(t)とv(t)の一方が小さく、u(t)とv(t)が適当な関数空間に属し、u(t)とv(t)が弱L3空間においてprecompactな値域を持てば二つの解が一致することを示した。平成26年度においては、二つの解に両方に仮定されている一意性のためのprecompactな値域を持つという仮定(precompact値域条件)を、小さい方の解には仮定しなくても良いことを証明した。すなわち、二つの解u(t)とv(t)が存在するとし、u(t)とv(t)が適当な関数空間に属し、u(t)が小さく、v(t)が弱L3空間においてprecompactな値域を持てば、両方の解は一致するすることを示した。またこの結果を、フランスやスペインの研究集会で発表した。水や油などの粘性のある縮まない流体(非圧縮性粘性流体)の運動を記述する非圧縮性Navier-Stokes方程式の解の性質について関数解析学的手法により研究した。非圧縮性Navier-Stokes方程式とは非圧縮性粘性流体の速度場u(x,t)及び圧力場p(x,t)を未知関数とする連立の非線形偏微分方程式である。以前、私はこの方程式の時間周期解の一意性に関して、次を示した。与えられたデータに対し、適当な関数空間に属する二つの時間周期解uとvが存在したと仮定した時、その一方の解がある意味で小さければ、二つの解uとvは一致する。この研究をさらに進め、本研究では、定常解や時間周期解のように時間軸全域で方程式を満たす解の性質を関数解析学的に探求した。平成23年度は時間周期解の一般化であるBackward almostperiodic solutionに対しても時間周期解の結果と同様の一意性を証明した。平成24年度には、一意性のために仮定されていた「余分な正則性」の仮定を緩めることに成功した。平成25年度には、一意性のために課せられた時間周期性や時間概周期性を大幅に緩め、二つの解u(t),v(t)が適当な関数空間に属し、一方の解が小さく、両方が弱L3空間においてprecommpactな値域を持つとき(precompact値域条件と呼ぶ)、二つの解が一致することを示した。また、平成26年度は、両方の解に課せられていたprecommpact値域条件を、小ささを仮定している解には課さなくても一意性が言えることを示した。平成27年度においては、precompact値域条件を満たす小さな外力に対し、precompact値域条件を満たす解の存在を証明した。既に証明してる一意性の結果から、この解は一意な解であることもわかる。3次元非有界領域上のNavier-Stokes方程式に対し、定常解や時間周期解のように、時間軸全体で方程式を満たし弱L_3上で有界な解の性質を研究した。これまで、そのような解の一意性に関し、小さな解は小さな解のクラスで一意性であることはわかっていたが、小ささを仮定しない解のクラスで一意かどうか判っていなかった。
エキシマー蛍光誘導体化法による生体ジカルボン酸計測とグルタル酸血症診断への適用

エキシマー蛍光誘導体化法は、通常の蛍光誘導体化法にエキシマー蛍光現象を導入することに基づく分析方法論である。このエキシマー蛍光誘導体化法により、従来法では測定困難なジカルボン酸類の以下に示す超微量計測法を開発した。用手法の開発:既存の試薬(PBH)を用いて、本試薬とジカルボン酸類の用手法による基本的蛍光誘導体化やエキシマー蛍光発現のための最適条件を設定した。マススクリーニング診断血液あるいは尿を水などで400-500倍に希釈し、試薬を添加後、室温に数分間放置する。反応液を蛍光分光光度計で計測し、エキシマー蛍光の発現を観測する。血液あるいは尿サンプルからのエキシマー蛍光の発現は、この患者がグルタル酸血症(発症原因の特定はできない)であることを意味する。自動化と実用グルタル酸血症のスクリーニングは、できるだけ多数の検体を迅速に処理できることが望まれる。このための自動化を行った。この自動化は従来の臨床検査用装置を先の蛍光光度計と接続することにより可能になった。さらに,小児科からグルタル酸血症患者を含む乳幼児の血液や尿サンプルを多数提供いただき,これらを用いて、本自動装置を診断に実用した。時間分開放の開発エキシマー蛍光発現に要する時間は、モノマー体での蛍光減衰時間と大きく異なる。また、この時間はジカルボン酸の側鎖の炭素数にも大きく依存する。この時間特性の違いを利用し、時間分解法を導入することにより、さらなる高感度性及び特異性を得る試みを行った。(1)先天性代謝異常症の一種であるグルタル酸尿症のマススクリーニング及びその精査には、尿や血液中のジカルボン酸類の高感度、高選択的かつ迅速な計測法が必須である。まず、エキシマー誘導体化に基づくジカルボン酸の計測法を開発した。本法は、ピレン試薬[4-(1-ピレン)ブタン酸ヒドラジド(PBH)]が、ジカルボン酸の2個のカルボキシル基に導入され、この2個のピレン分子がエキシマーを形成し、これから長波長のエキシマー蛍光を発することに基づく。マススクリーニングとしての分光法、精査法としてのHPLC法を開発した。(2)方法尿試料をDMSOで10倍希釈し、孔径0.45μmのフィルターで濾過する。希釈尿200μLに0.2M EDC(水溶性カルボジイミド)100μL、40%ピリジン(DMSO溶液)100μL及びPBH(DMSO溶液)を加え、40°Cで60分間加温する。分光法:誘導体化後、反応液を1000倍に希釈し、励起波長345nmにおける蛍光スペクトルを測定する。HPLC法:誘導体化後の反応液を移動相で10倍に希釈した液をHPLCに注入(20μL)し、各ジカルボン酸の分別定量を行う。HPLC条件:カラム:YMC-Pack ODS-AM(250x4.6mm I.D.,粒径5μm)、移動相:67%(v/v)アセトニトリル、流速:1.0mL/min、蛍光検出:励起波長345nm、蛍光波長475nm。(3)結果、考察及び今後の方針エキシマー蛍光誘導体化法は、ジカルボン酸に極めて特異的で、生体中に大量存在するモノカルボン酸の妨害を受けることなく、高感度にジカルボン酸を計測できる。本法により、尿や血液中のジカルボン酸を高感度、高選択的かつ簡易に計測することが可能となった。現在、本法をグルタル酸血漿患者の尿や血液に適用し、本法の有用性を確認しつつある。また、本法を用いて、グルタル酸尿症の病態研究も実施する。

血液や尿中には、グルタル酸やアジピン酸などのジカルボン酸類が極く微量で多種類存在する。これらジカルボン酸類は、先天性代謝異常症であるグルタル酸血症において、その患者の血液や尿中に多量現われるため、増加したジカルボン酸の特定及びその定量を行うことにより、本症の診断が可能になる。しかし、現在まで本症に対する有効な診断法は皆無で、特に小児科領域で本法の開発が切望されている。平成12年度までに、用手法によるジカルボン酸類の計測法を確立した。13年度は、この血液や尿への適用研究を実施するとともに、この自動化とその実用実験を行った。さらに、HPLCに基づく精査診断法も確立した。(1)自動化と実用グルタル酸血症のスクリーニングは、できるだけ多数の検体を迅速に処理できることが望まれる。このための自動化を試みた。この自動化は従来の臨床検査用装置を先の蛍光光度計と接続することによって可能になった。小児科からグルタル酸血症患者を含む乳幼児の血液や尿サンプルを多数提供いただき,これらを用いて、本自動装置を診断に実用した。(2)精査診断グルタル酸血症は、その発症原因により十数種類に分類される。この発症原因の判別は、血液や尿中で顕著に増加したジカルボン酸の特定により実施される。また、その定量により、病気の進行の度合いを知ることができる。ジカルボン酸類の定性・定量分析のためのプレカラムHPLCエキシマー蛍光検出法を設定した。また、先のマススクリーニングによりグルタル酸血症と診断された患者について、その発症原因を特定するために、HPLC・エキシマー蛍光検出法に基づく精査診断法を確立した。さらに、本症の発症機構や病因究明のための基礎的検討を行った。
クラスタープラズマによるコーティング除去技術：ガラスレンズ成型金型への展開

金型の再利用のため、劣化したコーティングを下地を粗くせずに除去する方法が求められている。そこで平滑化作用があるクラスターイオンをプラズマ状にして、金型全体に照射することで、均一で下地を粗くしないコーティング除去方法の開発を実施した。適切な条件を選択すれば、ガラスレンズ成型金型のコーティングを下地を粗くせずに、ほぼ均一に除去できることを実験で明らかにした。SiドープDLC、超硬合金(金型素材)およびSiCセラミックス(金型素材)に対する除去速度および粗さを測定し、加工特性の定量化を行った。パルス電源条件は電圧:4kV、パルス周波数:1kHzおよびデューティ比:1%、ガス圧力:0.1Pa、プラズマ化するRF電源の出力:30Wを基本として、1つのパラメータだけを変化させて実験を行った。また、プラズマの原料は、クラスターとしてはC4F8、化学的作用が期待できるO2、一般的なものとしてArを使用した。C4F8プラズマにおいて、電圧(0.54kV)に対する除去速度の依存性は、単調に増加した。ただし、0.5kVでは膜が付着しており、全く除去されていなかった。周波数(0.52kHz)およびデューティ比(02%)に対する対する除去速度の依存性も、単調に増加した。デューティ比よりも周波数に対して大きな依存性を示した。これは、パルス印加の初期に入射するイオンが集中しているためだと考えられる。C4F8、ArおよびO2の3種類のガスを1種類ずつ使用して除去実験を行った。O2は、化学的スパッタによりSiドープDLCの除去速度が大きくなった。C4F8は、分光測定の結果(Fなどの発光がない)より、ほとんど解離せずに衝突しており物理的スパッタが支配的であるが、Arに比べ2倍以上の除去速度になった。これは、総運動エネルギーが同一の場合は、クラスターの原子数が大きいほどスパッタ率が大きくなるクラスター効果によるためだと考えられる。粗さは、いずれのプラズマ原料ガスでも大きな変化は生じなかった。O2では、SiドープDLC中のSiがSiO2に変化し、表面に残存し粗さが大きくなることが予想されたが、ほとんど粗さの変化はなかった。これは、O2が高電圧(kVオーダー)の高エネルギーで照射され、物理的スパッタによりSiO2が除去されているためだと考えられる。クラスタープラズマの加工過程を明らかにし、下地を粗くしないコーティング除去方法の開発を目的として実施した。平成23年度は、絶縁体であるSiCセラミックス上のDLC除去実験を行った。被加工物が絶縁体の場合は、表面に正電荷が蓄積し、イオンが衝突できなくなる。それを解決するために、負の高電圧を印加していない時に、正電圧を重畳させることで、プラズマ中の電子を入射させ、電荷を中和させる方法を試みた。正電圧を重畳しない場合は、異常放電が多発したが、正電圧を重畳した場合は、異常放電が発生せずに除去加工が可能だと分かった。平成24年度は、SiドープDLC、超硬合金およびSiCセラミックス(金型素材)に対する除去速度と粗さを測定し、加工特性の定量化を行った。パルス電源条件は電圧:-4kV、パルス周波数:1kHzおよびデューティ比:1%、ガス圧力:0.1Pa、プラズマ化するRF電源の出力:30Wを基本として、1つのパラメータだけを変化させて実験を行った。また、プラズマ原料ガスは、クラスターとしてはC4F8、化学的作用が期待できるO2、一般的なものとしてArを使用した。なお、重畳させる正電圧の条件は、電圧5V、印加時間10μsで固定した。平成25年度は、レンズ成型金型上のSiドープDLCの除去実験を行った。金型の形状は球とし、開口径は2、4、8および16mmの4種類として、深さは開口径の1/4とした。平成24年度の結果より、粗さが大きくならずに、除去速度が最大となる条件を選択し、次の条件とした。プラズマ原料ガスはC4F8、パルス電源条件は電圧:-4kV、パルス周波数:1kHzおよびデューティ比:1%、プラズマ化するRF電源の出力:30Wとした。この条件でガス圧力をパラメータとして除去実験を行うと、最深部に再付着が発生しなかったのは0.1Paであったため、この圧力を選択した。上記条件で約500nmの厚さのDLCに対して除去深さを測定すると、最大のバラツキは50nm以下であり、ほぼ均一に除去可能だと分かった。被加工物にプラズマ中で負の高電圧を印加すると、高速のイオンが衝突し、除去加工が進展する。ただし、被加工物が絶縁体の場合は、表面に正電荷が蓄積するため、イオンが衝突できなくなる。絶縁体であるSiCセラミックス上のDLC除去実験を行った。基本的条件は、超硬合金上のDLCを除去できた次のような条件とした。

プラズマ原料ガスは、オクタフルオロシクロブタン(C4F8)、ガス圧力は0.1Pa、プラズマ生成用RF電源(13.56MHz)の出力は30W、パルス電源の負電圧は大きさ:4kV、周波数:1kHz、パルス幅:10μsとした。正電圧を重畳しない場合は、異常放電が多発しパルス電源が過電流で停止してしまった。正電圧を重畳した場合は、異常放電が発生せずに除去加工を行うことができた。なお、正電圧の条件は次の通りである。正電圧の印加開始のタイミングは、電源安定の理由から、負の高電圧印加終了の20μs後に設定されている。正電圧の大きさは300Vまでの可変であるが、100V以上にするとプラズマが消滅することがあるため、半分の50Vに固定した。正電圧の印加時間は、上記のパルス周波数(1kHz)の場合に設定可能な範囲(50ms)内で、10,20,30,40msと変化させた。プラズマ照射部と非照射部の境界を測定すると除去による段差が生じていたこと、および、正電圧印加回路に約20mAのピーク電流が発生していることから、電子が流入して蓄積した正電荷を中和させて除去加工が進展したと考えられる。また、除去速度は正電圧の印加時間に線形に増加することが分かった。このことから、上記の条件では、正電荷の中和が十分でないために、正電圧印加時間が長いほど中和が進展していると考えられる。各種プラズマによる平板上のコーティングおよび下地の加工特性を定量化し除去過程の解明を行うことができた。ただし、クラスターとしてのフラーレン(C60)の実験は、以下の2つの理由で行わなかった。・C4F8でクラスターとして十分な効果が得られたため・C60が実用的でないため(価格および真空槽の汚れ)正電圧を重畳することで、正電荷の蓄積を抑制し、絶縁体(SiCセラミックス)上のDLCを除去加工できることが明らかになった。しかし、正電圧の条件による依存性を十分には明らかにすることができなかったため。平成25年度は、レンズ成型金型上のコーティングを下地を粗くせずに除去できる条件を検討する。現在の金型によるガラスレンズ成型では、アスペクト比が1/4以下のものが大多数である。そこで、金型の形状は球とし、アスペクト比は1/4に固定する。大きさは、開口径で2、4、8および16mmの4種類とする。平成24年度は、最初に、平成23年度に不十分だった絶縁体上のDLC除去過程の解明を行う。正電圧の大きさを50Vでしか実験できなかったので、プラズマが消滅しない範囲で幾つかの条件(25V,75Vなど)で実験を行う。また、高電圧プローブを購入し、電圧波形を測定し、詳細な分析を行う。次に、各種プラズマによる平板上のコーティングおよび下地の加工特性を定量化し除去過程の解明を行う。プラズマの原料は、クラスターとしてはC60およびC4F8、化学的作用が期待できるO2、一般的なものとしてArを使用する。加工対象物は、金型素材が超硬合金の場合は、DLC(Siドープ)、SiC(中間層)および超硬合金(下地)とし、金型素材がSiCセラミックスの場合は、DLC(Siドープ)およびSiCセラミックス(下地)とする。評価値は、加工速度および粗さとする。
日本の車づくりが運転自動化等新時代の技術開発競争の進展下において生き残れる戦略

自動車産業は、これまで日本が国際競争力を維持してきた分野であるが、"CASE"に代表される自動車の変革期を迎えた現在、自動車づくりにおけるIT、半導体業界などの重要度が増している。自動運転等に関連して自動車の研究開発のポイントが変容しつつある現在において、本研究では日本企業の競争力の現状および、自動運転に関連する技術について、国内企業の研究開発能力を測定することを目的としている。本研究の研究にあたっては、研究開発能力指標として、特許情報データベースに注目した。その際、重要技術の抽出方法として引用関係の分析を行った。多くの文献から引用された特許であれば、業界の形成に一躍を担った重要技術であると解釈されるからである。前回の研究では、自動運転を構成する技術のひとつとして、カーナビゲーションの特許分析を行った。その結果、特許申請という尺度でみると、国内企業(ICT、自動車)のカーナビ関連技術開発が一段落したとみられる時期に、海外企業の保有特許の引用が増加傾向に転じるという変化が見出された。これに対し、本研究の分析では、同様の変化は見られなかった。いっぽう、期間後年には「自動」「予測」「経路」「渋滞」「駐車支援」というキーワードを含む特許がランキング上位に見受けられるようになったという結果が示された。自動運転はレベル1からレベル5までが規定されている。この結果は、時間とともに研究開発がより高次の自動運転のレベルへと及びつつあることを示唆するものと考えられる。ここまでの研究結果について、複数の学会発表等を行った。これまでに行った分析では、その方法上、自動運転に関連するキーワード、コードを含む特許が対象となっている。このため、たとえば汎用デバイスなど、必ずしも自動運転に特化しない技術であるが、自動運転を構成するうえで重要となる技術が、分析において正しく考慮されていないという課題が生じた。その点の解明が自動運転技術のトレンドを分析するうえで今後必要となったため。特許分析において用いるキーワード、コードを再定義したうえでさらなる分析を追加実施する。これまでの分析で使用した自動運転に特化したキーワード、コードに加え、汎用性のあるデバイスであって、自動運転を構成する可能性があるものについても対象とした分析を再度行い、最終的な結論の導出を目指す。そのうえで、学会発表および論文執筆により成果発表を行う予定である。本年度は、学会発表ほか、学会誌での査読論文掲載などの研究実績が得られた。本研究課題の分析対象である自動運転は、通信、センサー、AIなど、多様な仕組みから構成される。このうち目的地までのルート選択などの機能の担い手として、カーナビゲーションが重要な構成要素の一つとなる。前述の査読論文は、カーナビゲーションの構成技術に着目し、第1に、カーナビゲーションの開発において、重要度の高い技術を明らかにすることを企図したものである。また第2点として、カーナビゲーションは数十年の歴史があり、近年ではスマートフォンの連携性・親和性が商品戦略の面でも重要となるなど、重要視される要素・技術は時系列変化している可能性がある。そこで、カーナビゲーションにおける重要技術の時系列変化についても分析することとした。具体的には、カーナビゲーションを構成する技術にかかる特許の引用・被引用関係を分析することにより、重要とされている技術を特定することとした。同時に、引用・被引用関係を年別に分析することにより、重要技術の時系列的変化を明らかにすることとした。本研究課題で分析対象とする自動運転は、コンセプト自体は従前より存在するものの、近年技術開発が活発化している分野である。この点で、カーナビゲーション同様、重要視される要素・技術は時系列変化している可能性がある。そこで本研究課題においても、自動運転にかかる特許の現在の引用・被引用関係を分析することで、重要技術を明らかにすることに加え、引用・被引用関係の時系列変化の分析を通じて、重要技術の変遷についても明らかにする。その点において、本年度の研究成果は、本研究課題の遂行の一部を構成する。また、自動運転に関する技術開発は近年活発化しており、最新状況の把握を継続することが不可欠である。そのため本年度は、共同研究会開催により、研究者間において自動運転の最新状況の確認を行った。第1に、本研究課題の自動運転は、コンセプトこそ従前より存在するものの、この数年特に技術開発に加えて市販製品への取り入れの動きも活発化している分野である。そのため、自動運転に関する情報収集を継続し、最新の現状把握を続けている。第2に、自動運転は、通信、センサー、AIなど、多様な要素を包括することで成立する技術である。本研究課題は、自動運転を構成する技術のうち、重要度の高い技術を明らかとするために、自動運転を構成する様々な特許の引用・被引用関係に着目することとした。自動運転という仕組みは、通信、センサー、AIなどといった多岐にわたる構成要素を集約したものである。そして、自動運転を支えるこれらの構成要素は、それぞれが別々のカテゴリー内にて技術開発を継続させてきたものである。従って本研究課題では、これら自動運転を構成する要素に着目し、それを構成する特許の引用・被引用関係を分析することとした。特許の引用・被引用関係の分析により重要度の高い技術を明らかとする手法は、前研究課題においても活用したことがある方法である。

本研究の研究にあたっては、研究開発能力指標として、特許情報データベースに注目した。その際、重要技術の抽出方法として引用関係の分析を行った。多くの文献から引用された特許であれば、業界の形成に一躍を担った重要技術であると解釈されるからである。前回の研究では、自動運転を構成する技術のひとつとして、カーナビゲーションの特許分析を行った。その結果、特許申請という尺度でみると、国内企業(ICT、自動車)のカーナビ関連技術開発が一段落したとみられる時期に、海外企業の保有特許の引用が増加傾向に転じるという変化が見出された。これに対し、本研究の分析では、同様の変化は見られなかった。いっぽう、期間後年には「自動」「予測」「経路」「渋滞」「駐車支援」というキーワードを含む特許がランキング上位に見受けられるようになったという結果が示された。自動運転はレベル1からレベル5までが規定されている。この結果は、時間とともに研究開発がより高次の自動運転のレベルへと及びつつあることを示唆するものと考えられる。ここまでの研究結果について、複数の学会発表等を行った。これまでに行った分析では、その方法上、自動運転に関連するキーワード、コードを含む特許が対象となっている。このため、たとえば汎用デバイスなど、必ずしも自動運転に特化しない技術であるが、自動運転を構成するうえで重要となる技術が、分析において正しく考慮されていないという課題が生じた。その点の解明が自動運転技術のトレンドを分析するうえで今後必要となったため。第1に、本研究課題は、コンセプト自体は従前より存在するものの、近年とみに技術開発が活発化する一方、市販製品への取り入れが行われ、開発ステージの移行も図られている、という現状にある分野を研究対象としている。技術開発、市場状況ともに動きが活発な分野であることから、データ分析に加え、現状把握のための情報収集を継続的に行うことがまず肝要であり、研究の方向性、分析枠組、分析対象が陳腐化していないか注視しつつ、修正の必要性の有無を確認することも必要である。第2に、自動運転は通信、センサー、AIなど多岐にわたる技術を集約したものであることから、本研究では自動運転にかかる重要技術を明らかとするために、自動運転の構成要素である通信、センサー、AIにかかる特許に注目した。すなわち、通信、センサー、AIに織り込まれた特許の引用・被引用関係を分析することで、重要特許、転じて重要技術を明らかにする。しかし、その過程において、自動運転を構成する通信、センサー、AI自体も、それぞれが多様な技術の集大成である、との指摘が生じた。そして、そこでも特許の引用・被引用関係や、重要度の高低が存在する。
河川水中に存在するマンガンの溶存状態

溶存酸素濃度が高い河川水中では、Mnは溶解度の低いMn(III)もしくはMn(IV)として主に存在し、その濃度は数μg dm-3以下となることが平衡論から予測される。ところが溶存全Mn濃度がこの値を大きく超える河川の存在が多数報告されている。自然由来の何らかのメカニズムがその要因であると考えられるが、Mnの化学状態別分析の困難さゆえそれ以上の定量的議論は行われていない。そこで本研究では、正確さに優れたMn(II)の化学状態別分析法を新たに開発し、同法を高濃度の全Mnが検出されている河川に適用したところ、全Mn濃度が高い河川ではMn(II)化学種がそのほとんどを占めることが示唆された。本年度は溶存態Mnの化学状態別定量法開発を中心に行った。定量法には水試料中の溶存微量金属元素の酸化状態別定量に適している固相分光流れ分析法(FI-SPS)を、また発色試薬としてはMn(II)に対してすぐれた選択性を示すホルムアルドキシム(Formaldoxime、以下FAOと記す)をそれぞれ用いることとした。Mn(II)とFAOの間の錯生成反応は、pHが8.0以上でFAO濃度が460 mmol dm-3であれば定量的に進行することが確認された。しかしpH 10.5以上では、天然水中にMn(II)と共存するFeとFAOとの錯生成により、Mn(II)の定量値に正誤差を与えることが予想されたため、FAOがMn(II)に対してより選択的に錯生成し得るpH 9.5を錯生成における示適pHとした。Mn(II)とFAOは1:6錯体を生成するが、溶存酸素非共存下では発色しないことが報告されている。したがって、錯体中のMnの酸化数は3もしくは4であると推定され、錯体は[Mn(FAO)6]2-もしくは[Mn(FAO)6]3-として溶存していると推定された。生成錯体を含む溶液に対して実際に陽イオン交換体、陰イオン交換体、架橋デキストランを添加したところ、陰イオン交換体であるQAE-SephadexとAG1-X2に対して錯体の分配が見られた。バッチ法による固相分光法でその分配比を測定したところ、AG1-X2で200、QAE- Sephadexで900と高い値を示した。上述の至適条件におけるMn(II)-FAO錯体のモル吸光係数は9800(mol-1 dm3 cm-1)であるので、本錯生成系をFI-SPSに適用すれば、数cm3の試料溶液を用だけで、sub-μg dm-3レベルの溶存態Mn(II)が定量可能となることが確認された。本研究で当初用いる予定であったMn(II)の分析法は、河川水中の溶存態Mn(II)の酸化状態別分析に対して十分適用できるだけの感度を有していたが、Mn(II)に対してFe(II)およびFe(III)が2倍量共存した場合に18%もの正誤差を与えることが確認されたため、Mn(II)に対して高い感度を有するだけでなく、より選択性に優れた分析法を新たに検討する必要が生じた。本年度も昨年度に引き続き、溶存態Mnの化学状態別定量法開発を中心に行った。定量法には固相分光法を適用した。Mn(II)に対してすぐれた選択性を示すホルムアルドキシム(FAD)をMnを含む試料溶液に添加してMn-FAD錯体を生成させ、これを陰イオン交換体に濃縮したのち、陰イオン交換体相の直接分光測定によりMn(II)を定量した。Mn(II)とFADは1:6錯体を生成するが、溶存酸素非共存下では発色しないことがこれまで報告されている。この錯体は55MnNMRでは検出できなかったため、錯体中のMnの酸化数は、錯生成した後に溶存酸素によりMn(III)もしくはMn(IV)まで酸化されていると推定された。この錯体は陰イオン交換体に吸着され、その分配比はAG1-X2で700程度であった。分配比(D)の対数値とと外部電解質濃度(C)の対数値とのプロットの傾きから推定される錯体の電価が-1.5であったことから、実際に固相に分配されている錯体は、[Mn(IV)(FAD)6]2ーであると推測された。Mn(II)-FAD錯生成系を適用した溶液法での高感度化を目的に、この錯生成系を固相分光法に適用した。試料溶液250 cm3に対して陰イオン交換体0.30 gを用いた場合の検出限界(3σ、n = 7)は0.070 μg(0.30 ppb)と十分な検出感度が得られることが確認された。溶液中において、本錯生成系ではFe(III)がMn(II)の定量値に著しい正誤差を与えることが知られている。しかし固相法に適用した場合には、Fe(III)とMn(II)が同量存在した場合に7%の負誤差を与えることが確認された。Fe(III)の影響をさらに軽減するために、還元剤によりFe(III)のみをFe(II)へ還元した後、EDTAを添加することでFeのマスキングを行うことを検討している。

固相分光法に適用した場合であっても、Mnと共存するFeの影響をさらに低減する必要があった事と、本法で定量しているMn化学種が間違いなくMn(II)であることを確認する必要が生じた事、などの理由により、バッチ法からフロー法への展開など分析法の確立に遅れが生じた。本年度は、昨年度に引き続き以下の3点について検討した。1)Fe化学種の影響:Mn(II)-FAD錯生成系の至適pHはpH>9であるが、この条件ではマスキング剤としてEDTAや酒石酸を添加しても、Mn(II)の10倍量ほどFeが存在すれば10 %以上の正誤差を与えた。pHを下げて発色を行わせればFeの影響は軽減できたが、Mn(II)に関する検出感度も大幅に低下した。しかしながら、溶液法をそのまま高感度化できる固相分光法を本錯生成系に適用することで、pHを6.4まで大幅に下げても0.87 ppbと十分な検出感度が得られた。さらにこのpHではEDTAと酒石酸の添加によりMn(II)の10倍量のFeが存在しても定量値に影響を及ぼさないことが確認された。2)試料の保存法に関する検討:試料水中の微量金属イオンを定量する場合、試料の酸固定が行われるが、この際に目的成分の酸化状態が大きく変化することがこれまで報告されている。そこで試料の保存法に関して検討した結果、試料水をテフロン製の容器に保存すれば、試料採取後少なくとも1週間はMn(II)定量値に変化がないことが確認された。3)定量値の正確さに関する検討:標準添加法により正確さの検討を行った。試料には、常に環境基準を超えた全Mnが検出される河川水と、その対照として全Mn濃度が常に低い河川水を用いたが、いずれの試料でも回収率はほぼ100 %であり、マトリックス成分の影響を受けることなく定量が行えることが確認された。正確さが確認された本法を、環境基準値を超えた全マンガンが常時検出される河川水に対して適用したところ、検出されるMn化学種のほとんどがMn(II)であることが確認された。溶解・酸化還元平衡から指針値超過河川に高濃度で存在するMn化学種はMn(II)であると予測されていたが、その可能性が極めて高いことが本研究により示唆された。溶存酸素濃度が高い河川水中では、Mnは溶解度の低いMn(III)もしくはMn(IV)として主に存在し、その濃度は数μg dm-3以下となることが平衡論から予測される。ところが溶存全Mn濃度がこの値を大きく超える河川の存在が多数報告されている。自然由来の何らかのメカニズムがその要因であると考えられるが、Mnの化学状態別分析の困難さゆえそれ以上の定量的議論は行われていない。そこで本研究では、正確さに優れたMn(II)の化学状態別分析法を新たに開発し、同法を高濃度の全Mnが検出されている河川に適用したところ、全Mn濃度が高い河川ではMn(II)化学種がそのほとんどを占めることが示唆された。H28年度上半期を目途に、Mn(II)ーFAO錯生成系を適用したFI-SPSによるMn(II)の高感度な酸化状態別分析法を確立する。さらに定量操作の簡便化、試料の保存法に関する検討、on-site分析化に関する検討も行う。その後の期間で、開発した分析法の有効性に関する十分な実証試験と、溶存全MnをMn(II)として定量を行うための還元条件の検討を並行して行う。さらに同法を用いた指針値超過河川と対照河川における溶存Mnの分析、ICP-MSを用いた安定有機錯体・共存微量元素の見積もり、さらにこれらのデータを基にして、河川水中のMnの動態について平衡論の観点から明らかにする。Mn(II)ーFAO錯生成系を適用したFI-SPSによるMn(II)の高感度な酸化状態別分析法を確立することと並行し、溶存全MnをMn(II)として定量を行うための、Mnの還元条件の検討を行う。
要支援高齢者の一人暮らし継続意欲測定尺度の開発

本研究は、第一段階:地域高齢者の楽しみと張り合いの関連要因を検討し、一人暮らしと家族同居の相違を明らかにすることを目的に61名の地域高齢者を対象に自己記入式質問紙調査を実施した。55部を分析対象とし、量的データは統計的分析、質的データはテキストマイニング(TM)を用いて分析した。結果、一人暮らし群は家族同居群と比較して楽しみと張り合いは、共に一人暮らし群が有意に低かった。影響要因を検討すると、楽しみでは、一人暮らし群は食事(内容)、家族同居群は、趣味の外出頻度、睡眠、筋骨格系疾患が抽出された。張り合いでは、一人暮らし群では抽出されず、家族同居群では睡眠、運動が抽出された。一人暮らし群と家族同居群の楽しみと張り合いの比較から、一人暮らし群は楽しみと張り合いが低く、特に張り合いは低いだけでなく、張り合いがないことでネガティブな思いを持っていることが明らかになり、支援の必要性が示唆された。第二段階は、上記研究を基に要支援高齢者の一人暮らし生活意欲測定尺度を開発し、信頼性・妥当性を検討した。方法は、意欲概念や高齢者支援の専門職の意見等を基に尺度原案を作成し、一人暮らし要支援高齢者に77項目5段階のリッカート法にて自己記入式無記名質問紙調査を行った。218名を分析対象とした結果、最尤法プロマックス回転にて因子分析にて4因子14項目の因子解が抽出された。尺度全体のクロンバックα係数.850、再検査信頼係数.762、基準関連妥当性.726、モデル適合度は、GFI=.901、AGFI=.853であった。本尺度は、統計学的に信頼性・妥当性は許容範囲である尺度であると示唆され、要支援高齢者本人や支援者が簡便に使用でき生活意欲の程度を知る指標として活用できる。【研究の目的】要支援高齢者が一人暮らしを継続するための意欲の要因を明らかにし、一人暮らしの継続意欲を測定する尺度を開発すること【研究実施計画】平成27年度1.要支援者高齢者の一人暮らしを継続するための意欲の要因・概念の明確化。2.平成28年度の研究計画、運営の基準、倫理審査準備。要支援高齢者の一人暮らしを継続するための要因を文献や先行研究(一人暮らし高齢者に関する研究の特徴ーテキストマイニングによる分析ー、高齢者の捉える在宅生活の「楽しみ」と「はりあいーテキストマイニングの解析からー、高齢者の生きがいに関する研究の特徴ーテキストマイニングの解析からー)より検討した。また、研究分担者・研究協力者・連携研究者と概念・要因・質問紙原案の内容的妥当性の検討を行った。現在、質問紙原案の修正を行っている。同時に、倫理審査委員会の書類の準備を行っている。今後は、倫理審査委員会の承認後、一人暮らしの要支援高齢者に質問紙の表面的妥当性の検討を依頼。その後、北陸3県で200名の質問紙調査を行う。結果を踏まえ、質問紙の検討を行った後、1000名対象に質問紙調査を実施する予定である。平成27年度は、1.要支援者高齢者の一人暮らしを継続するための意欲の要因・概念の明確化。の予定であった。当初の研究計画通り、実行できていることから、「おおむね順調に進展している」と評価した。【研究目的】要支援高齢者が一人暮らしを継続するための意欲の要因を明らかにし、一人暮らしの継続意欲を測定する尺度を開発すること【研究実施計画】平成28年度1.一人暮らし高齢者6名に表面的妥当性の検討のため面接調査を行った。それにより、質問調査票を修正し、調査票を完成させた。2.研究計画を明確にし、依頼文書、封筒、郵送手続き、倫理審査の準備を行い、金沢大学医学倫理審査委員会に提出した。平成28年8月25日承認された。(審査番号699-1)3.平成28年7月Health Reserch & Practice from Asia ACHP2016(神奈川県パシフィコ横浜)において「The trend of research concerns of the care of housebound senior who live alone」をポスター発表した。4.平成28年10月第22回ヘルスカウンセリング学会学術大会(千葉県市川市文化会館)において「要支援高齢者の暮らしに関する研究の特徴ーテキストマイニングの解析からー」をポスター発表した。5.パイロットスタディは、北陸地区を対象とし、1回目無作為抽出で51施設(地域包括支援センター)に依頼書を送付したが返信がほとんどなく、2回目108施設に追加依頼を行った。しかし2施設(8名)のみの参加であった。本調査は、47都道府県が対象であり、どのくらいの研究協力が得られるかのを募るため、全国(47都道府県)の地域包括支援センターのリストから不作為抽出し、880施設に依頼を郵送した。

51施設の研究参加の同意があり、同意が得られた施設に質問調査票(336調査票)を郵送した。平成29年度は、送付した調査票の回答を集計し、統計処理し、尺度開発を行う予定である。北陸地区を対象に郵送での研究協力依頼を行ったが、協力を得られない状況であった。郵送の封筒の印刷を工夫したり、倫理審査の再審査(電話での依頼も行うことの許可)を行った。印刷や倫理審査の結果を待つなど時間を要したため、予定が遅れた。電話での研究協力依頼を行ったが、成果はなかった。北陸地区だけでは調査ができない状況と判断した。そのため、北陸地方だけなく、全国調査の依頼を行うこととなった。【研究目的】要支援高齢者が一人暮らしを継続するための意欲の要因を明らかにし、一人暮らしの継続意欲を測定する尺度を開発すること【研究実施計画】平成28年度調査票を完成させ、研究計画を明確にし、依頼文書、封筒、郵送手続き、倫理審査の準備を行い、金沢大学医学倫理審査委員会より承認された。(審査番号699-1)本調査は、47都道府県を対象とし、地域包括支援センターのリストから無作為抽出し、最終的に1036施設に依頼を郵送した。53施設の研究参加の同意があり、同意が得られた施設に質問調査票(340調査票)を郵送した。平成29年度は、送付した調査票の回答を集計し、統計処理した。一人暮らし要支援高齢者に77項目5段階のリッカート法にて自己記入式無記名質問紙調査を行った。218名を分析対象とし、最尤法プロマックス回転にて因子分析を行った結果、4因子14項目の因子解が抽出され、<人生を楽しめる力><精神的適応力><生活の活力><一人暮らしを受け入れ味わう力>と命名した。信頼性・妥当性を確認した結果、尺度全体のクロンバックα係数.850、再検査信頼係数.762、基準関連妥当性.726、モデル適合度は、GFI=.901,AGFI=.853であった。本尺度は,統計学的に信頼性・妥当性は許容範囲である尺度であると示唆された。本研究の成果は、12月16日第37回日本看護科学学会学術集会(於宮城県仙台国際センター)にて、「要支援高齢者の一人暮らし継続意欲測定尺度の開発」を口演発表した。成果の論文は、現在「要支援高齢者の一人暮らし生活意欲測定尺度の開発」を日本看護科学学会誌に投稿し、査読中である。「家族形態からみた在宅高齢者の生活の「生きがい」の特徴ー統計的手法とテキストマイニングを用いてー(仮)」の論文は執筆中である。質問紙調査の配布を依頼する調査対象施設の研究協力の同意を得ることが困難で、追加の調査依頼を行うことにより倫理審査委員会の追加審査などに時間を要した。それに伴い、集計、分析の予定が遅れた。また、成果発表の論文が採択に至らないため、研究の終了ができず、進捗は遅れており、1年研究の延長を申請した。本研究は、第一段階:地域高齢者の楽しみと張り合いの関連要因を検討し、一人暮らしと家族同居の相違を明らかにすることを目的に61名の地域高齢者を対象に自己記入式質問紙調査を実施した。55部を分析対象とし、量的データは統計的分析、質的データはテキストマイニング(TM)を用いて分析した。
発癌過程におけるコネキシン機能異常のメカニズム;細胞接着因子との相互依存性

癌細胞の多くでコネキシンで構成されるギャップ結合を介した細胞間コミュニケーションの異常が見られる。しかし、発癌過程におけるギャップ結合異常の分子機構は未解明である。われわれは、コネキシンの細胞内輸送制御機構の異常が発癌メカニズムに関与していると考え、その解明が本研究の目的である。今年度までにコネキシン26(Cx26)の癌抑制作用の機序を研究するために、Cx26の細胞質内ループ部位と特異的に結合するAP26タンパクの遺伝子をクローニングした。さらに、このAP26遺伝子発現をRNAi法で阻害した細胞株を作製し、これらの細胞株ではCx26の局在が細胞膜から細胞質内へ移行し、ギャップ結合細胞間コミュニケーションが阻害され、軟寒天コロニー形成能が増強されることを明らかにした。今年度はさらに多くの細胞株でこれらの結果を確認した。また、Cx43の細胞内ループ部位をCx26のそれと入れ替えたキメラたんぱく質は細胞質内に局在するために、AP26によるCx26の局在性および機能の制御にはCx26全体が必要である可能性が示唆された。AP26がCx26との結合を確認するために、種々の条件下で免疫沈降させてみたが、共沈を確認することはできなかった。Cx26に対するAP26と同様に、Cx43の細胞質内ループ部位に特異的に結合するタンパクAP43の同定も継続している。候補遺伝子のひとつであるSemaphorin 3Fは、癌抑制遺伝子として報告されていることもあり、有力候補遺伝子と考えている。Cx26およびCx43の細胞質内ループ部位に変異を導入後、その挙動を調べ、ドミナントネガティブ効果を示すCx26変異体と機能喪失を伴うCx43変異体の選定ができた。
イネ品種のシンク容量形成に関わるQTL解析と、その環境条件との相互作用

イネの収量を決定する主要因のひとつであるシンク容量について、1穂穎花数を中心として以下の研究を行い、結果を得た。(1)アキヒカリとIRAT109のBC_1F_1由来の組換え近交系を湛水条件、畑灌水条件、畑乾燥条件において2年間栽培し、収量構成要素と1穂穎花数を決定する分化・退化穎花数および枝梗の数等について調査しQTL解析を行った。その結果、収量に関しては年次・条件によって主要なQTLが変動すること、湛水条件と畑灌水条件で共通したQTLが見いだされ、また、畑条件特有のQTLも存在した。収量と収量構成要素のQTLを比較すると、1穂穎花数のQTLと一致が多く認められ、穂相の調査結果から、1次枝梗数あるいは退化穎花数が影響を与えていることが明らかとなった。(2)(1)と同様の系統を用いて、圃場試験を行い、窒素施肥条件の収量および収量構成要素に対するQTL解析を行った結果、(1)と同様に施肥条件の違いによって収量のQTLは変動したが、収量構成要素や穂相との関係は弱く、収量と最も強い関係にあったのは収穫指数であった。これは特に低窒素条件下において顕著であった。出穂期の乾物重と出穂期以降登熟期までの乾物増加量とシンクの大きさが顕著に異なっており、それによって収穫指数が異なることが明らかとなった。したがって、特に低窒素条件下では収穫指数を高める方向でのQTLの解析が収量決定に大きな役割を果たすことが明らかとなった。(3)10品種の特徴的な穂形質を持つ品種の穂型について、10年分の穂サンプルの解析を行い、気象条件との比較・検討を行った。その結果、10年間ほとんど1穂穎花数の変動が認められない品種と顕著に変動する品種とに分けられた。変動が大きい品種について気象条件との関係を解析したが、気温、日射量との有意な関係を抽出することはできなかった。イネの収量を決定する主要因のひとつであるシンク容量について、1穂穎花数を中心として以下の研究を行った。(1)アキヒカリとIRAT109のBC_1F_1由来の組換え近交系を湛水条件において栽培し、収量構成要素と、1穂穎花数を決定する分化・退化穎花数および穂型を決定する枝梗の数と配置を調査した。現在データを整理してQTL解析を行っているところである。(2)1穂穎花数に対する環境要因や栽培条件の変動の影響を解析するため、前述のアキヒカリとIRAT109のBC_1F_1由来の組換え近交系を用いて、湛水条件と畑条件における比較、窒素施肥条件の比較(予備試験)を行った。湛水条件と畑条件において、収量構成要素に関与するQTLと1穂穎花数に関与するQTLの間の関係が変動することが認められ、環境条件に対する反応がQTLレベルで明らかにされた。また、窒素施肥条件の違いについても小規模な予備試験であったが、収量構成要素の反応の違いがQTLレベルで認められ、来年度に本格的な試験を行う予定である。また、移植時期の移動について熱研2号とガヤ由来の組換え近交系を利用して試験を行い、出穂期、茎数および気象条件との比較解析を行うため、現在穂形質について調査中である。

(3)10品種の特徴的な穂形質を持った品種を栽培し、過去10年間の穂サンプルとともに穂型および分化・退化穎花の調査を行った。現在、気象条件(気温、日射量、日長など)の変動との比較解析を行っているところである。以上の結果を相互に比較検討し、QTLレベルの解析と実用品種における変動の様相とを総合してシンク容量と環境要因や栽培条件との関係における品種間の反応の違いおよび機構の遺伝的解析を行う予定である。イネの収量を決定する主要因のひとつであるシンク容量について、1穂穎花数を中心として以下の研究を行い、結果を得た。(1)アキヒカリとIRAT109のBC_1F_1由来の組換え近交系を湛水条件、畑灌水条件、畑乾燥条件において2年間栽培し、収量構成要素と1穂穎花数を決定する分化・退化穎花数および枝梗の数等について調査しQTL解析を行った。その結果、収量に関しては年次・条件によって主要なQTLが変動すること、湛水条件と畑灌水条件で共通したQTLが見いだされ、また、畑条件特有のQTLも存在した。収量と収量構成要素のQTLを比較すると、1穂穎花数のQTLと一致が多く認められ、穂相の調査結果から、1次枝梗数あるいは退化穎花数が影響を与えていることが明らかとなった。(2)(1)と同様の系統を用いて、圃場試験を行い、窒素施肥条件の収量および収量構成要素に対するQTL解析を行った結果、(1)と同様に施肥条件の違いによって収量のQTLは変動したが、収量構成要素や穂相との関係は弱く、収量と最も強い関係にあったのは収穫指数であった。これは特に低窒素条件下において顕著であった。出穂期の乾物重と出穂期以降登熟期までの乾物増加量とシンクの大きさが顕著に異なっており、それによって収穫指数が異なることが明らかとなった。したがって、特に低窒素条件下では収穫指数を高める方向でのQTLの解析が収量決定に大きな役割を果たすことが明らかとなった。(3)10品種の特徴的な穂形質を持つ品種の穂型について、10年分の穂サンプルの解析を行い、気象条件との比較・検討を行った。その結果、10年間ほとんど1穂穎花数の変動が認められない品種と顕著に変動する品種とに分けられた。変動が大きい品種について気象条件との関係を解析したが、気温、日射量との有意な関係を抽出することはできなかった。
熱負荷を受ける翼面の熱流動パッシブ制御に関する基礎的研究

熱効率向上のため,タービン翼外周においては低流動損失かつ低伝熱が必要とされている.微小縦リブを付与して翼面に特殊な粗さを設けると抗力と伝熱が10%程度低減する結果が,過去の実験的研究により得られている.しかし,粗面翼における熱流動場の解明は不十分である.そこで本研究では,直接数値シミュレーションと風洞実験による熱流動場の解明を目的としている.本年度は,以下の研究を行った.1.前縁と後縁が半円の平板上物体まわりの熱流動の風洞実験を行った.その物体にステンレス箔を張り,通電することで等熱流束加熱条件を与えて,物体の局所熱伝達率分布を測定した.平均流速と物体長さ基準のレイノルズ数が11600から187000までの条件下では,物体前半は局所熱伝達率分布がレイノルズ数によって大きく変化するが,物体後半ではほぼ定性的に一致した.2.平行平板間乱流中に浮いた角柱を挿入した場合について,直接数値シミュレーションを行った.その静圧分布は過去の実験値と概ね一致し,計算コードの妥当性が確認された.また,実験と同様なカルマン渦の発生が確認された.3.粗面形状を効率的に表現するために使用するImmersed boundary法の妥当性の検証を行った.単一リブを設置した平行平板間乱流の直接数値シミュレーションにおいて,厳密な滑りなし条件を課した結果と比較した.Immersed boundary法を適用した境界から離れた領域は,粗い計算格子でも比較的よく一致したが,壁面摩擦係数や壁面熱伝達率を正確に求めるには,滑りなし条件の場合よりも細かい格子を用いなければならないことがわかった.今後,粗面翼まわりの熱流動の計算と実験を行う予定である.熱効率向上のため,タービン翼外周においては低流動損失かつ低伝熱が必要とされている.微小縦リブを付与して翼面に特殊な粗さを設けると抗力と伝熱が10%程度低減する結果が,過去の実験的研究により得られている.しかし,粗面翼における熱流動場の解明は不十分である.そこで本研究では,直接数値シミュレーションと風洞実験による熱流動場の解明を目的としている.本年度は,以下の研究を行った.1.前縁と後縁が半円の平板上物体まわりの熱流動の風洞実験を行った.その物体にステンレス箔を張り,通電することで等熱流束加熱条件を与えて,物体の局所熱伝達率分布を測定した.平均流速と物体長さ基準のレイノルズ数が11600から187000までの条件下では,物体前半は局所熱伝達率分布がレイノルズ数によって大きく変化するが,物体後半ではほぼ定性的に一致した.2.平行平板間乱流中に浮いた角柱を挿入した場合について,直接数値シミュレーションを行った.その静圧分布は過去の実験値と概ね一致し,計算コードの妥当性が確認された.また,実験と同様なカルマン渦の発生が確認された.3.粗面形状を効率的に表現するために使用するImmersed boundary法の妥当性の検証を行った.単一リブを設置した平行平板間乱流の直接数値シミュレーションにおいて,厳密な滑りなし条件を課した結果と比較した.Immersed boundary法を適用した境界から離れた領域は,粗い計算格子でも比較的よく一致したが,壁面摩擦係数や壁面熱伝達率を正確に求めるには,滑りなし条件の場合よりも細かい格子を用いなければならないことがわかった.今後,粗面翼まわりの熱流動の計算と実験を行う予定である.
消化器癌におけるDNAメチル化による遺伝子発現抑制のメカニズムの解析

がんの発生と進展には、ジェネティックな異常だけでなく、DNA異常メチル化などのエピジェネティックな異常が重要であることが明らかとなってきた。DNAメチル化の網羅的解析により、数百の遺伝子が異常メチル化により不活化されていることが示唆される。本研究では、消化器癌においてDNAメチル化により不活化されている遺伝子の癌化における役割を明らかにするとともに、メチル化依存生の遺伝子不活化の分子機構について明らかにすることを目的とする。細胞周期やアポトーシス、RAS、WNTシグナルの制御因子のエピジェネティックな異常について解析を行った。また、Hypoxia誘導性アポトーシスに関与する遺伝子、BNIPが大腸癌・胃癌・膵臓癌および白血病において異常メチル化により不活化されていることを明らかにした。BNIP3の発現をメチル化阻害剤で回復させることにより、腫瘍細胞のHypoxiaによるアポトーシス誘導能を回復させることが可能であり、BNIP3が新しい分子標的となりうることを明らかにした。また、WNTの負の制御因子であるSFRP遺伝子ファミリー(SFRP1-5)およびRASシグナルパスウェイの負制御因子、RASSFファミリー遺伝子群(RASSF1-6)が大腸癌においてエピジェネティックな異常により不活化されていることを明らかにした。SFRPの発現が消失している大腸癌細胞株にSFRPを強制発現させることにより、腫瘍細胞の増殖抑制を示した。SFRPによりTCF/beta-cateninの転写活性を抑制することが可能であり、beta-cateninの標的遺伝子であるc-mycの発現も抑制した。これらの結果より、消化器癌の発生にエピジェネティックな異常が重要な役割を果たすことが示唆された。DNAメチル化の異常は、癌抑制遺伝子不活化の機構として重要である。しかし、異常メチル化の分子機構や癌化における役割に関しては不明な点が多い。本研究では、MCA法により癌において異常メチル化している遺伝子を多数スクリーニングすることにより、メチル化により不活化される遺伝子のプロモーターの塩基配列やクロマチン構造に、共通性や特異性があるか検討する。また、プロモーターとその近傍の領域のメチルを詳細に解析し、メチル化DNAとメチル化されていないDNAに結合するヒストンのアセチル化の状態を明らかにする。MCA法およびBisulfite-PCR法を用いて、癌において異常メチル化している遺伝子の情報をゲノムレベルで収集した。その結果、メチル化の標的遺伝子として新たに、細胞周期調節遺伝子、p57KIP2、CHFR、アポトーシス関連遺伝子として、DAPK、TMS1、HRK、CABIN1などの遺伝子が消化器癌でメチル化により高頻度に不活化されていることを明らかにした。また、膵癌および口腔扁平上皮癌において異常メチル化している新規遺伝子を約200個同定した。これらの遺伝子のメチル化による遺伝子不活化にヒストンの脱アセチル化が関与すること、遺伝子の不活化には転写開始点近傍の限局した領域のメチル化が重要であること、DNAメチル化はヒストンアセチル化に対してドミナントに遺伝子発現を抑制することが明らかとなった。DNAメチル化による遺伝子発現抑制のメカニズムを明らかにすることは、発癌の分子機構の解明だけでなく、新しい癌の診断や治療法の開発に重要と考えられる。本研究では、異常メチル化による遺伝子のサイレンシングにおけるヒストン修飾の意義について、特にヒストンアセチル化やヒストンメチル化について解析を行った。p57KIP2、DAP-kinase、TMS1、DFNA5遺伝子のCpGアイランドの全領域をカバーするようにプライマーを設定し、メチル化レベルを定量的に解析した。その結果、CpGアイランドのedgeでは、遺伝子発現の有無に関わらずメチル化を認め、遺伝子がサイレンシングされている細胞と遺伝子を発現している細胞間におけるメチル化の差は、転写開始点近傍の約200-300bpに限局していることが明らかとなった。