hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電磁力による振動現象を利用した渦電流探傷法の実験的および解析的検討

本研究では,非破壊検査への応用が期待される電磁超音波探触子(EMAT)による超音波の発生および伝播特性の基礎的な解析を行った.EMATの現象の過程は順に,コイルへの交流電流の通電,磁場変動による試料導体表層部での渦電流の誘起,渦電流と磁場との相互作用による電磁力の発生,電磁力による振動の発生,試料内における超音波の伝播となる.検出過程はこの逆である.この現象を記述する基礎方程式は,渦電流に対するMaxwell方程式と,電磁力を外力とする弾性体の運動方程式から成る.まず1次元問題について,電磁場および超音波による変形を解析的に求めた.表皮効果のため全電磁力が表面に集中するとして求めた波動の解析解より,コイル電流と同振動数及び2倍の振動数の2種類の進行波が発生すること,また試料の変形がコイル電流の波形に直接対応した定常的な変化を示すことなどを確認した.次に,2次元問題について,磁気ベクトルポテンシャルを変数とした有限要素・環境要素併用法による電磁場解析および有限要素コードMARCによる弾性振動解析を行い,コイル近傍での磁力線や電磁力の分布,超音波による試料の変形などの結果を得た.これより,超音波が広がって伝播するため,伝播に伴い振動面が広く,振幅は小さくなること,つまり表面近傍での振動はコイル直下のみで大きく,表面から離れるに従い広い範囲での一様な振動となることを確認した.以上のように,本研究では,1次元解析および2次元数値解析により,EMATによる電磁超音波の発生及び伝播性を明らかにした.この波形情報は,電磁超音波法の欠陥推定への適用に際し,有力な手掛りになると考えられる.今後は,EMAT検出情報から欠陥を推定する逆問題的なアプローチについて検討する予定である.また,本研究では,解析と並行してこれに対応する実験の実施を検討してきた.現在その準備を進めている.本研究では,非破壊検査への応用が期待される電磁超音波探触子(EMAT)による超音波の発生および伝播特性の基礎的な解析を行った.EMATの現象の過程は順に,コイルへの交流電流の通電,磁場変動による試料導体表層部での渦電流の誘起,渦電流と磁場との相互作用による電磁力の発生,電磁力による振動の発生,試料内における超音波の伝播となる.検出過程はこの逆である.この現象を記述する基礎方程式は,渦電流に対するMaxwell方程式と,電磁力を外力とする弾性体の運動方程式から成る.まず1次元問題について,電磁場および超音波による変形を解析的に求めた.表皮効果のため全電磁力が表面に集中するとして求めた波動の解析解より,コイル電流と同振動数及び2倍の振動数の2種類の進行波が発生すること,また試料の変形がコイル電流の波形に直接対応した定常的な変化を示すことなどを確認した.次に,2次元問題について,磁気ベクトルポテンシャルを変数とした有限要素・環境要素併用法による電磁場解析および有限要素コードMARCによる弾性振動解析を行い,コイル近傍での磁力線や電磁力の分布,超音波による試料の変形などの結果を得た.これより,超音波が広がって伝播するため,伝播に伴い振動面が広く,振幅は小さくなること,つまり表面近傍での振動はコイル直下のみで大きく,表面から離れるに従い広い範囲での一様な振動となることを確認した.以上のように,本研究では,1次元解析および2次元数値解析により,EMATによる電磁超音波の発生及び伝播性を明らかにした.この波形情報は,電磁超音波法の欠陥推定への適用に際し,有力な手掛りになると考えられる.今後は,EMAT検出情報から欠陥を推定する逆問題的なアプローチについて検討する予定である.また,本研究では,解析と並行してこれに対応する実験の実施を検討してきた.現在その準備を進めている.
網膜神経節細胞バソプレシン神経の概日リズムと精神機能への生理的役割の解析

時差ぼけは体内時計と外界の時計がずれることで起こるリズム障害である。バソプレシン(AVP)は時差ぼけからの再同期を阻害するが、AVPによる時差ぼけ制御機構は解明されていない。申請者は、AVPが内因性光感受性網膜神経節細胞に存在することを発見した。そこで、網膜特異的AVP変異マウスを作成し、その行動を解析する研究を計画した。本研究によりAVPによる時差ぼけからの概日リズム再同期の分子機序を明らかにする。
麻酔作用の分子機構解明のためのナトリウムイオンチャンネル突然変異体の解析

我々は全身麻酔薬による麻酔メカニズムを分子レベルで解明することを目標にしている。神経系の機能に重要な働きを持つイオンチャンネルが作用の1つであると考えられるので、ショウジョウバエナトリュウムチャンネル突然変異体に注目した。8系統のpara座alleleについてエーテル麻酔でスクリーニングを行ったところ、野性型Canton-Sでは半数麻酔濃度は1.9%気圧であったのに対し、Para^<ts2>、Para^<ts115>及びPara^<838-2-14>では1.2%気圧前後で高感受性であった。このうちP因子誘発変異体であるPara^<838-2-14>を用いて分子レベルでの解析を行なった。この変異体におけるP因子の挿入部位を明らかにするため、I-PCR法による増幅、クローニング及びシークエンシングを行った結果、内部欠失をもつ1.1kb因子がPpara座ナトリウムチャンネル遺伝子の第2イントロン中で第3エクソンの279塩基上流に挿入されていることが明らかとなった。またLoughneyら(1989)による野性型Canton-Sの第3エクソンの配列と比較したところ33塩基のうち2塩基が異なっていた。しかし当研究室のCanton-Sなど3系統で第3エクソンの近傍DNAのみを増幅しシークエンシングを行った結果、2塩基の置換は麻酔に対する感受性とは関係ないことを明らかにした。エーテル麻酔高感度受性がP因子挿入するか否かを調べるためpara^<838-2-14>の復帰突然変異体を作成した。完成後P因子を含むppi25.1のBam消化物をプローブとしサザンハイブリダイゼーションを行ったところ、8系統全ての復帰体においてP因子は消失していた。従ってP因子挿入がエーテル麻酔高感受性を引き起こしたものと考えられる。これらの結果はナトリウムチャンネル蛋白質がエーテル麻酔の作用点の1つであることを強く示唆している。
不活性X染色体の複製時期を支配する因子

早期複製型不活性X染色体を持つマウス胸腺リンパ腫細胞MTLB3にマウスやヒトのX染色体を微小核細胞融合法で導入する試みは失敗に終わった。この原因は不明であるが、他の胸腺リンパ腫由来細胞株へのX染色体の導入もことごとく不成功に終わったところからみて、付着性の細胞の場合とは異なり、浮遊細胞への単一染色体の導入は難しいのかも知れない。しかし、予備実験の段階で行ったヒト不活性X染色体のマウス胚性腫瘍細胞(EC)への導入実験から、研究は思わぬ方向に展開した。用いたECは、XOの性染色体構成をもつPSA-TG8とOTF9-63の2株で、これらのECに、マウスやその近縁のげっ歯類の体細胞を融合すると体細胞由来の不活性X染色体が再活性することが明らかになっている。また、再活性化が起こった雑種細胞を分化させると数本あるX染色体がランダムに再び不活性化する。他方、ハムスターやヒトなどの細胞をこれらのECに融合しても雑種細胞は得られない。微小核細胞融合法により、1本のヒトX染色体を持つクローンが両ECあわせて20クローン単離できた。いずれのクローンでも、導入されたヒトX染色体は他のマウス染色体と同調的に複製するようになっており、その上に存在するX連鎖遺伝子の発現も回復していたため、ヒト由来の不活性X染色体の再活性化が起こったと判断した。しかし、驚いたことに不活性X染色体からのみ発現すると考えられていたXIST遺伝子の発現がこれらの再活性化したヒトX染色体で認められた。この事実は単にXIST遺伝子が発現しているだけでは不活性化が起こらないことを示している。更に、レチノイン酸処理など、種々の方法でこれらのクローンに細胞分化を誘導したところマウスのXist遺伝子の発現が誘導された。また頻度は極端に低いが、マウスのX染色体に再不活性化が起こっていることも明らかになりつつある(以上、投稿準備中)。
選択ダイバーシチ方式を用いた信号検出技術と高精度化のための最適設計法の開発

本研究計画の目的は、選択ダイバーシチ方式を用いたスペクトルセンシング法の開発である。選択ダイバーシチ方式は低コストな受信機構成に欠かせない技術であり、これを用いたスペクトルセンシング法を確立することで、安価なコグニティブ無線機開発につなげることが狙いである。この手法ではセンシングに要する総期間が、1)アンテナ選択のための観測期間(選択素子数分必要)、2)選択素子によるセンシング期間、の二つの和となり、信号検出確率を改善するといった意味合いでの最適設計法を探ることが本研究計画の具体的な実施内容となる。計画としては、1)最適解の存在を数値的に確認することで本研究でのフレームワーク(総センシング期間=観測期間+センシング期間)を確立する、2)解析的な観測期間(orセンシング期間)の設計基準を開発する、となる。平成30年度は、1)および2)に関する技術である、一般化選択ダイバーシチ方式を用いたスペクトルセンシング技術を検討した。一般化選択ダイバーシチ方式とは、RF回路数が一つに限らない選択ダイバーシチ方式である。加えて、センシング技術そのものの低演算化技術についても検討した。検討の結果、検出確率0.9のとき、従来法と比較してのSNRゲインを2dB確保できた。この手法ではセンシングに要する総期間が、1)アンテナ選択のための観測期間(選択素子数分必要)、2)選択素子によるセンシング期間、の二つの和となり、信号検出確率を改善する、といった意味合いでの最適設計法を探ることが具体的な本研究計画の実施内容となる。計画としては、1)最適解の存在を数値的に確認することで、本研究でのフレームワーク(総センシング期間=観測期間+センシング期間)を確立する、2)解析的な観測期間(orセンシング期間)の設計基準を開発する、となる。平成28年度は、1)について取り組んだ。その結果、本研究でのフレームワークが有効であることを明らかにした。今年度は、観測期間等の最適設計が可能かどうかを探るために、計算機を用いたモンテカルロ法による数値実験を行った。一定の選択アンテナ素子数および総センシング時間を定め、その中で観測期間とセンシング期間を変化させたときの、任意の信号検出確率を達成する信号電力対雑音比(SNR)を求めた。これら実験は、信号の電力検出および信号の周期定常性検出両方のスペクトルセンシング法に対して行った。数値実験の結果、観測期間長が総センシング時間の1)25%(素子数2)、2)15%(素子数4)のとき、最も信号検出性能が良いことがわかった。さらに、上記の点で局所解をもつことを明らかにした。これにより、本研究でのフレームワーク(総センシング期間=観測期間+センシング期間)が有効であることを示した。平成29年度は、2)について取り組み、その結果、近似的な設計基準を開発し、その有効性を数値実験により示した。加えて、周期定常性検出に基づくスペクトルセンシング法の低演算量化を検討した。検討の結果、従来技術の約67%程度の演算量で同等の検出特性であるようなスペクトルセンシング法を開発した。今年度は、アンテナ素子数の情報から観測期間長を設計するための近似的な基準を開発した。各素子で得られる受信電力を確率変数ととらえることでも設計基準を導出できるが、途中の積分式を求めることが困難であるため、近似的な基準を導出した。具体的には、順序統計量の平均・分散から得られる確率密度関数の直接的な大小比較を行うのではなく、隣り合う確率密度関数間に境界線を設け、境界線を越える面積が最も小さくなるような設計基準を開発した。開発した設計基準は、数値実験により検証した。検証の結果、昨年度示した特性と開発した設計基準がよく一致することを示した。

この手法ではセンシングに要する総期間が、1)アンテナ選択のための観測期間(選択素子数分必要)、2)選択素子によるセンシング期間、の二つの和となり、信号検出確率を改善するといった意味合いでの最適設計法を探ることが本研究計画の具体的な実施内容となる。計画としては、1)最適解の存在を数値的に確認することで本研究でのフレームワーク(総センシング期間=観測期間+センシング期間)を確立する、2)解析的な観測期間(orセンシング期間)の設計基準を開発する、となる。平成30年度は、1)および2)に関する技術である、一般化選択ダイバーシチ方式を用いたスペクトルセンシング技術を検討した。一般化選択ダイバーシチ方式とは、RF回路数が一つに限らない選択ダイバーシチ方式である。加えて、センシング技術そのものの低演算化技術についても検討した。検討の結果、検出確率0.9のとき、従来法と比較してのSNRゲインを2dB確保できた。今後の予定としては、局所解を解析的に求めるための設計基準を導出することである。さらに、本手法でのフレームワーク(総センシング期間=観測期間+センシング期間)を用いて、更なる演算量低減手法の開発も試みることについても、今後の予定とする。今後の予定としては、ここまで開発した技術を、一般化アンテナ選択ダイバーシチ方式を用いたスペクトルセンシング法へと応用する。一般化アンテナ選択ダイバーシチ方式とは、選択の結果、複数素子を用いてセンシングを行う方法である。計算量の制約を緩和できる場合に信号検出精度を向上できる技術である。具体的には、観測時間長設計における最適解の確認ならびに設計基準の導出などが、開発課題として挙げられる。これらに加え、スペクトルセンシング法そのものの低演算化にも引き続き取り組む予定である。物品購入で僅かな誤差が生じたため。今年度実施した数値実験では、比較的計算能力の低い計算機で実験を行うことができたため、今年度ワークステーションを購入する必要がなかったためである。次年度は、計算能力の高い計算機での数値実験が必須であることから、高性能ワークステーション購入に充てる予定である。翌年度の物品購入に充てる予定である。
薬物透過研究モデル細胞としての高度好塩菌における膜輸送

1.高度好塩菌Haloferax volcaniiの薬剤排出ポンプの研究:抗ガン剤ドキソルビシン存在下でH.volcaniiを培養すると、動物細胞特にガン細胞に発現している抗ガン剤排出蛋白(P-glycoprotein)に輸送基質が極めて類似している薬剤排出ポンプが発現して、このポンプによって細胞内ドキソルビシン濃度が低下する事により、本菌が生育出来ることを示してきた。今年度は、H.volcaniiを過剰の栄養物存在下で培養すると、抗ガン剤が存在しなくてもこの排出ポンプが誘導されることを発見した。すなわち、55mMのグルコースのを添加しておくと、通常生育出来ないドキソルビシン存在下でも生育出来ることを見いだした。グルコース存在下で培養した菌体はATP依存的に、ドキソルビシンやP-gpの基質であるロ-ダミン123を排出していることが証明できた。グルコースのみでなく、アミノ酸の大過剰存在下で培養することでも、排出ポンプの活性が高まることを発見した。また、アルコールの培地への添加でもポンプの活性の上昇が見られた。ポンプの基質のスペクトルや排出活性の細胞内ATP濃度依存性等は、ドキソルビシン耐性により分離された株のそれとは異なっていた。この現象の解析は将来の問題である。2.高度好塩菌Haloferax volcaniiのフラクトース輸送の研究:バクテリアとしては珍しく、Na^+との共輸送であることを示した。3.E.coli、Enterococcus hiraeおよびCorynebacterium glutamicumの多剤耐性:本研究から発展した問題として、高度好塩菌以外のバクテリアにもP-gp様の排出ポンプが存在するか否かを検討した。ポンプが強く発現しているこれらの細菌の変異株を分離することに成功し、その性質を調べた。(1)高度好塩菌の糖輸送について:高度好塩菌Haloferax volcaniiのフルクトースとグルコースの輸送を調ベた。フルクトース輸送体は誘導的であった。能動的にフルクトースを取り込んでいるときに、脱共役剤を添加しても取り込み速度に変化がない。このことは、フルクトースの取り込みにプロトンの電気化学ポテンシャルの関与はないことを示す。しかし、脱共役剤存在下で30分の保温の後の細胞を用いるかまたはモネンシンの添加でフルクトースの取り込み活性は著しく低下した。細胞内のNa濃度は低下していた。この事はフルクトースがNaとの共輸送で取り込まれる事を示唆する。細胞内に取り込まれたフルクトースはグルコースに変換され、リン酸化のないEntner-Doudoroff経路で代謝される。既に昨年度本菌のグリコース輸送がNaとの共輸送であり、細菌では最初の例である事を明らかにした。しかし、いくつかの疑問点が残っていた。本年度はこの疑問点を明らかにすベく研究を行なった結果、駆動力はNaの電気化学ポテンシャル差であるが、輸送のためには、Hの電気化学ポテンシャル差も必要であることが明らかになった。(2)P-glycoprotein(P-gp)様抗ガン剤排出タンパクについて: Etidium bromideが細胞に取り込まれると蛍光を発することを利用して、P-gp様輸送担体の活性を調ベた。陰イオン輸送の阻害剤であるプロベネシドが輸送を阻害した。また本輸送には細胞外Clが必須であることが示された。好塩菌は高濃度のNaCl中で棲息しており、従来Naの役割が重要視されてきたが、本研究のClの重要性を示した点は興味深い。アミノ酸の大量添加で本輸送体が発現することを見いだし、代謝物の排泄の役目をしている可能性を示唆した。

1.高度好塩菌におけるP-糖蛋白類似輸送蛋白について当研究室において,抗癌剤であるdoxorubicin耐性を示す高度好塩菌haloferaxvolcaniiを得た。この耐性株は多剤耐性を示し,Ca^+拮抗薬により耐性が回復したことからP-糖蛋白と類似した蛋白の存在が示唆された。また,ヒトP-糖蛋白抗体MRK-16を用いたwestern blotによって,この蛋白の分子量は90KDaであることがわかった。ところで,このP-糖蛋白類似蛋白は野生株を高濃度の糖(glucose,fructose(50mM))存在下で培養すると大量発現した。一方、代謝されない糖では大量発現しなかった。そこで,他のアミノ酸、有機酸、アルコール類等の添加の影響を検討した。細胞内においてacetyl-CoAに代謝される栄養物質がP-糖蛋白類似蛋白の大量発現に何らかの役割を有することが推察される。2.高度好塩菌における糖輸送担体について高度好塩菌Haloferax vocaniiを30-50mM glucoseを含む培地で培養したとき,glucose輸送担体が誘導される。また,30-50mMfructoseを培地で培養したときにはfructose,glucose輸送担体がそれぞれ誘導される。大腸菌において,glucoseとlactoseの両方を含む培地で培養した際,glucoseが先に利用されることが知られている。そこで,Haloferax volcaniiにおいてglucose,fructoseを含む培地で培養し,どちらの糖が先に利用されるのかを検討した。結果,glucoseが先に消費されfructoseは後から消費されるのが確認された。fructose輸送担体はfructoseの消費が遅い時点でも誘導されていた。従って、糖代謝系の酵素に何らかの影響があると思われる。1.Haloferax volcaniiのP-糖タンパク(P-gp)類似薬剤排出タンパクは脂溶性陰イオンである脱共役剤(FCCP)やベンジルペニシリンをも輸送基質とすることを明らかにした。他方、動物細胞に発現しているP-gpは脂溶性陽イオンを輸送基質とする。バクテリアの薬剤排出輸送体の輸送基質はP-gpのそれとよく類似しているが、特異性は低いと思われる。2.薬剤排出タンパクの発現が低いレベルである野生株を、高濃度のグルコース、グルコサミン、アミノ酸、アルコール等の存在下で培養すると、薬剤排出タンパクが高レベルに発現してくることを発見した。代謝されない糖である2-デオキシ-グルコースや3-◯-メチル-グルコースではこの効果がないので、これらの栄養物の代謝物が排出タンパクの発現ないしは活性化を行うと推察した。3.薬剤排出タンパクを発現している大腸菌変異株を得取した。その輸送基質のスペクトラムは、高度好塩菌やP-gpとは異なっていた。6.Haloferax volcaniiのグルコース輸送が細菌では珍しいNaとの共輸送であることを我々は前に発見していたが、今年度、フルクトース輸送もNaとの共輸送であることを示した。
大規模並列論理ソルバと記述計算量への応用

近年は計算機の進化、並列システムの普及と充足可能性問題(SAT)ソルバの高速化が非常に有効な組み合わせになり、様々な分野で応用されている。このような問題の一部は、SATに効率的に書き換えられないと思われるがSATの一般化である「量化されたブール式問題」(QBF)に書き換えQBFソルバを応用するのが望ましい。QBFはまだSATほど普及していないが、今後普及されると思われるので、現時点は大きな機会だと思われる。特に数学の未解決問題等に論理ソルバを応用する場合は大規模並列計算機の利用が重要になる。したがって、本研究の目的は大規模な複雑な問題に対するQBF技術とその応用になっている。このような並列QBFソルバを応用する前は並列ソルバに関する基礎研究と開発が必要になるため、初年度の計画と予定は大規模な並列QBFソルバに関する基礎的な研究とその並列ソルバの開発になった。2018年度は概ね予定通りにその基礎研究と開発を進めてきて、予定通り2014年に共同で開発したソルバを超えている。本研究の目的になる並列QBFソルバは一年間で完成するものではないと当初の計画でも述べたが、基礎のところから始まり順調に進んでいる。開発中のソルバは現時点公開していないため、今後開発を進めて発表とオープンソーソとして公開に向かう計画である。また、本研究に関する打ち合わせや議論の影響で、当初計画していなかった関連する研究成果もあり、本研究と関係する技術を他分野で応用ができている。当初予定では、2018年度の計画は大規模な並列QBFソルバに関する基礎的な研究とその並列ソルバの開発になった。その並列ソルバは一年間で完成するものではないためまだ公開していないが、予定通り基礎研究と開発を進めているので計画通り概ね順調に進展している。本研究のための打ち合わせと議論をした影響で当初計画していなかった他分野の共同研究の成果もできた。今後は基本的に当初の計画通り進める。大規模な並列ソルバの開発は一年で終わるテーマではないため、まずは第二・三年度ではソルバの基礎研究と開発の続きと数学のオープン問題に応用するための基礎研究を始める。具体的な例として、数学の問題を解くため証明も必要になるため、出力を証明するcertificateの並列生成手法に関する基礎研究がある。また、並列ソルバにおいて学習節の共用に関する研究もする。
ミスマッチ修復欠損・ＢＲＡＦ変異型大腸癌におけるフコース転移酵素発現異常の意義

タンパク翻訳後の糖鎖修飾は発癌や癌の進展に極めて重要である。近年のオミクス研究の進歩に比較し、糖鎖研究にはいまだ大きな壁がある。糖鎖は単一の遺伝子DNAにコードされるわけではなく、多数の糖鎖関連遺伝子に由来する酵素群により合成され、さらに細胞表面のタンパク質・脂質など種々のキャリア上で多彩な分枝構造をとるため、その配列や構造を解析することは至難である。その複雑さが糖鎖研究の大きな壁となっている。糖鎖構造が癌細胞の機能的特徴を規定し得るため、糖鎖遺伝子の発現プロファイルが、大腸癌細胞の機能、個々の大腸癌の臨床的特徴や臨床転帰に直接関連すると考えている。大腸癌には大きく2つの発癌経路が知られており、85%は古典的なadenoma-carcinoma sequence(染色体不安定性、APC・KRAS変異、P53不活化、Loss of 18q、TGFーβーSMADシグナル異常)、残り15%がマイクロサテライト不安定型(ミスマッチ修復欠損、BRAF変異、CIMP)とされる。本研究は、これらのゲノム・エピゲノム異常と糖鎖よる大腸癌サブグループの同定を目的としており、バイオインフォマティクス、組織切片での検討、癌細胞株を用いたin vitro実験、細胞膜タンパクフラクションを用いたレクチンマイクロアレイなどを通して大腸癌における糖鎖の意義について独自の方法によりアプローチする。大規模な網羅的糖鎖関連遺伝子発現解析と細胞株を用いた機能的解析に着手している。ミスマッチ修復欠損、BRAF遺伝子変異、P53変異、メチル化と関連する糖鎖遺伝子候補を抽出しつつある状況である。大規模な糖鎖遺伝子発現プロファイルから、複数の候補糖鎖遺伝子ないし糖鎖遺伝子セットを抽出し、糖鎖遺伝子を用いた分子サブタイプの同定やその臨床的・機能的検証を行い一定の成果を得ている。新規候補遺伝子の機能解析、臨床的意義の解析を順次進めていく。また解析対象となる症例のサンプル収集と処理、臨床データの収集を同時並行して進める。タンパク翻訳後の糖鎖修飾機構は発癌や癌の進展に極めて重要である。例えば糖鎖構造シアリルルイスA (CA19-9)は、癌細胞表面に発現し細胞間接着を介して転移を促進するとされ、血清CA19-9の高値は肝転移や臨床転帰と相関する。CA19-9をはじめ、日常臨床で使用されている血清腫瘍マーカーの多くは糖鎖構造の一部を認識するモノクローナル抗体を用いたものである。一方、近年のオミクス研究の進歩に比較し、糖鎖研究にはいまだ大きな壁がある。糖鎖は単一の遺伝子DNAにコードされているわけではなく、多数の糖鎖関連遺伝子に由来する酵素群により合成され、さらに細胞表面のタンパク質・脂質など種々のキャリア上で多彩な分枝構造をとるため、その配列や構造を解析することは至難である。したがって、その複雑さが糖鎖研究の大きな壁となっている。また大腸癌には大きく2つの発癌経路が知られており、85%は古典的なadenoma-carcinoma sequence(染色体不安定性、APC・KRAS変異、P53不活化、18q Loss、TGF-β-SMAD系異常)、残り15%がマイクロサテライト不安定型(ミスマッチ修復欠損、BRAF変異、CIMP)とされる。大規模な網羅的糖鎖関連遺伝子発現解析と細胞株を用いた予備的解析に着手している。BRAF遺伝子変異、メチル化と関連する糖鎖遺伝子候補を抽出しつつあり、この機能解析を試みている段階である。糖鎖に関連するオミクスデータの集積が順調であり、いずれも予備的段階ではあるが、候補遺伝子の抽出やその機能解析実験系の確立ができつつある。

ミスマッチ修復欠損、BRAF遺伝子変異、P53変異、メチル化と関連する糖鎖遺伝子候補を抽出しつつある状況である。大規模な糖鎖遺伝子発現プロファイルから、複数の候補糖鎖遺伝子ないし糖鎖遺伝子セットを抽出し、糖鎖遺伝子を用いた分子サブタイプの同定やその臨床的・機能的検証を行い一定の成果を得ている。候補遺伝子の機能解析、臨床的意義の解析を順次進めていく。また解析対象となる症例のサンプル収集と処理、臨床データの収集を同時並行して進める。新規候補遺伝子の機能解析、臨床的意義の解析を順次進めていく。本研究テーマは当研究室で取り組んでいたもののひとつであるため、細胞実験や免疫染色などの一般試薬、消耗品がある程度揃っており、本研究の予備実験段階においては新規の購入に対する物品費が生じにくかったこと、また当該年度はPC上での網羅的データ解析作業・候補の抽出が主体であったため、次年度使用額が生じた。次年度使用額は細胞実験や臨床サンプル処理のための各種物品費に充当する。本研究テーマは当研究室で取り組んでいたものであり、細胞実験や免疫染色などの一般試薬、消耗品がある程度研究室内に揃っており、本研究の予備実験段階においては新規の購入に対する物品費が生じにくかったこと、また当該年度はPC上での網羅的データ解析作業・候補の抽出が主体であったため、次年度使用額が生じた。
中世末期-近代初期イギリス刑事法制における立法と司法の関連

1.イギリス15世紀初期の刑事立法である騒擾法及び異端法につき、それがヘンリー5世治世開始初頭の治安政策に占めた位置を解明するため、つぎの分析を行った。(1)中世イギリスの3つの世俗異端法(1383年、1401年、1414年)の内容の分析(2)当該期の王座裁判所刑事裁判記録集所収の騒擾事件の判例の分析(3)14世紀末期の第1異端法制定前後から当該期までの教会異端法及び異端審問記録の分析2.その結果、次の仮説を得た。(1)騒擾法と(世俗)異端法とは、1414年第1制定法に至るまではそれぞれ独立して展開してきたが、新たな類型の異端思想「ロラ-ド」が教会のみならず世俗の権威に対する脅威となる危惧が増大するに伴い、教会と世俗の権威がともに警戒するところとなり、同法に至って明確な内的連関性のもとにそれぞれ新たな手続規定を加えて強化施行された。(2)ただし、現実社会の日常生活は騒擾法を異端規制との関連において捉えることはなく、社会において日常的に展開していたジェントリ階層の財産権もしくは勢力抗争における一方当事者の行為を非難する方法として、いわば本来の目的を超えて、社会に定着していったように思われる。(3)他方教会は必ずしも1414年異端法に依存することなく、既存の教会制度の内部において異端規制を続けていった。15世紀初期の刑事立法である(1)騒擾法及び(2)異端法につき分析し、その成果を研究会において発表した。(1)騒擾法:1414年法制定直後のヘンリ5世治世第2年トリニティ開任期の王座裁判所刑事起訴記録(KB27/613)所収の騒擾犯裁判記録の解読と分析。特に騒擾・暴行・反逆等を含む一連のシュロプシャの記録(KB27/613/Rmm36,37)の分析とこれに関連する議会記録集・封緘勅許録集・開封勅許状録集の記事の集積・照合による事件の背景と法適用の関連の分析。(2)異端法:内容の分析と成立過程における内容変化の解明。ロラ-ド派異端に対する教会及び政府の態度の分析。発表:1995年5月15日「初期ランカスターの宗教政策(1)--1414年騒擾法の周辺--」・法と歴史研究会・仙台白萩ホテル;11月18日「初期ランカスターの宗教政策(2)」・法制史学会東京部会・早稲田大学前年度に引き続き、15世紀初期の刑事立法である(1)騒擾法及び(2)異端法に関する分析をすすめ、その成果を研究会において発表した。(1)騒擾法:1414年法制定直後のヘンリ5世治世第2年トリニティ開廷期の王座裁判所刑事訴訟記録(KB27/613)所収の騒擾犯裁判記録の解読と分析。特に騒擾・暴行・反逆等を含む一連のスタフォドシャの記録(KB27/613/Rmm4,10,11,15,16,17,23,24,33)の分析とこれに関連する議会記録集・封緘勅許状録集・開封勅許状録集の記事の集積・照合による事件の背景と法適用の関連の分析。先に分析した同開廷期シュロプシャの事件記録との比較。(発表:1996年8月29日「国王裁判所はなぜリチフィールドに行ったか--14142年イ-スター・トリニティ開廷期王座裁判所・スタフォードシャの場合--」・西洋中世史研究会・熊本大学)(2)異端法:イングランド教会会議記録(Concilia Magnae Britanniae et Hiberniae)による14・15世紀異端法成立過程における教会情勢の分析。

第1異端法(1382)、第2異端法(1401)、第3異端法(1414)それぞれに関わる教会の主導性の考察。先に分析した政府の態度との照合・比較。(発表:1996年4月27日「中世イギリス異端規制法の成立と背後事情」・比較法史学会東京部会・中央大学記念会館;1997年2月8日「中世イギリス異端規制法の成立と展開」・ヨーロッパ中世史-王権・教会・貴族制-研究会・青山学院大学)1 1414年異端法(第3異端法)の制定趣旨の解明のため、同法制定の直接の契機となったと推測される1413年の異端審問(サ-・ジョン・オールドキャッスルの異端審問)の記録を分析し、同審問に関して従来述べられてきた同審問への国王の関与の程度と基本的姿勢について考察した。2その結果、以下の仮説を得た。同審問にはこれを推進したカンタベリ-大司教に隠された動機が存在した可能性は残るが、それは、従来一部の研究者が考えてきたような、国王ヘンリー5世と大司教との政治的主導権抗争のようなものではなく、カンタベリ-大司教にとってはジェントリ出身の貴族(妻の身分による貴族)がカンタベリ-近辺で半ば公然とロラ-ド的行動をとっていることの警戒と処罰の必要性が、国王にとってはこうした貴顕の宗教的動向が社会全般に及ぼす騒擾の蔓延の危機の警戒が、それぞれ当面の課題として浮上したものである。この仮説の検証のためには、オールドキャッスルの社会的地位とその宗教思想との分析が必要である。今後当面はこの点に焦点を当てて研究を継続する予定である。3上記研究成果の一部を、以下の題目で口頭発表した。(1)「中世末期イングランド教会の異端政策--世俗異端法とのかかわり一一」(1997年4月28日・法と歴史研究会・駒澤大学)(2)「中世末期イングランドにおける騒擾裁判例--ヘンリ5世治世第2年(1414年)トリニティ開廷期王座裁判所記録から--」(1997年7月19日法制史学会東京部会第175回例会・駒澤大学)
強相関5f電子化合物の異常磁性

強相関5f電子系の最重要課題であるURu_2Si_2の低温電子状態に焦点を絞り、様々な実験的研究を展開した。この系の低温秩序相の起源、およびそれと密接に関係する超伝導状態、メタ磁性について多くの新たな情報を得、金属中における5f電子物性の理解の進展に貢献した。具体的な成果を以下に列挙する。1.高圧下における中性子散乱およびNMR、μSR実験から、この系の未知秩序状態に静水圧下で反強磁性(AF)秩序が1次転移で誘起され、広い圧力-温度領域で2相分離現象が起こることを見出した。2.一軸応力下中性子散乱実験から、この反強磁性誘起が軸性歪みc/aの僅かな増加に起因することを指摘し、長年の論争であったこの系の微弱磁性の本質が結晶の不完全性によって生じたAF相の「島」であり、系の低温物性は未知の「隠れた秩序(HO)」により支配されていることを示した。3.RuのRh置換(化学圧力効果)によってもHO-AF転移が起こることを確認するとともに、圧力容器無しで相競合を調べられる利点を生かし、相転移に伴う磁化・比熱の振る舞い、磁気励起の消滅過程の詳細を明らかにした。4.メタ磁性のRh濃度依存性を調べ、複数の強磁場相と弱磁場相との関係を明らかにした。5.高圧下極低温精密磁化測定システムを立ちあげ、HO-AF相競合の発達による超伝導特性の変化を調べた結果、磁性相分離の発達は超伝導の凝集エネルギーを減少させるが、超伝導体積率にはほとんど影響を与えないことが分かった。超伝導にのみ寄与するフェルミ面が存在するという5f電子状態の双対性発現の可能性を実験的に示した。本課題およびこれに関連する研究の成果は、学術論文26編として公表するとともに、アメリカ物理学会をはじめとする国際学会等で、9件の招待講演を含む学術講演として公表した。強相関5f電子系の典型物質であるURu_2Si_2の低温電子状態を解明することが本研究の第一目標である.その鍵を握ると予想される「圧力下で発生する磁性・非磁性競合状態」を幾つかの側面から研究し,以下の成果を得た.(1)反強磁性状態の一軸応力依存性を中性子散乱実験によって調べ,4回対称性を低下させる歪みもしくは正方晶主軸を延ばす歪みに対して反強磁性が著しく増強される事を明らかにした.また,同実験を異なる加圧冷却条件で繰り返し,誘起反強磁性が圧力に対して履歴現象を示すことを明らかにした.このことから少なくとも低温高圧下においては,この物質の電子状態が磁性・非磁性2相の非平衡共存状態にあることがわかり,理論設定に対する条件を狭めることができた.(2)高圧下でミュオンスピン緩和(μSR)実験を行い,競合状態の発生というNMRによるこれまでの結果を支持する結果を得た.しかし,詳しい圧力・温度依存性には食い違いがあり,新たな相境界の存在もしくは強い試料依存性の存在を示唆する.またNMRでは見つかっていない,不均一反強磁性相の臨界揺らぎに対応すると思われる信号を観測した.(3)RuサイトをRhで少量置換することにより,高圧下と同様に反強磁性状態が著しく増強されることを中性子散乱実験より見出した.圧力セルを要しないので中性子非弾性散乱実験を容易に行うことができ,隠れた秩序に付随して発生する磁気励起を研究するためのよい実験対象が得られた.

(4)同型でかつ非クラマース電子配置をもつ対照物質を得るためにTm化合物を探索し,TmCo_2Si_2において反強四極子相関と反強磁性相関の競合によると思われる秩序相を見出した.混成多体効果は小さいと考えられるので,強相関電子系の軌道自由度の役割を議論する上で局在極限領域の典型例を与えるものとして興味がもたれる.強相関5f電子系の典型物質であるURu_2Si_2の低温電子状態を解明することが本研究の第一の目標である。その鍵を握ると予想される「高圧下で発生する磁性・非磁性競合状態」および「隠れた秩序領域に発生する不均一内部磁場」について幾つかの側面から研究を行い、以下の結果を得た。(1)高圧下ミュオンスピン緩和(μSR)実験をスイス工科大学グループ、ライデン大学グループとの共同研究として行い、磁性・非磁性競合の詳しい圧力・温度変化を試料依存性も含めて調べた。その結果、隠れた秩序相と反強磁性相は、非常に近い特性エネルギーを持ってほぼ縮退しており、低温・高圧下で一次相転移を介して相分離していることを明らかにした。さらに弾性エネルギーを用いた考察により、2相の競合が格子定数比c/aの変化による磁気弾性効果を通じて起こっていることを新たに提案した。(2)隠れた秩序変数に直接関係する可能性が指摘され、近年注目を集めている「微弱内場分布」について、同じくμSRを用いて詳しく調べた。この物質中には、隠れた秩序の転移温度に非常に近いキュリー温度を持つ強磁性的寄生相が存在する。Rhを少量ドープすると両転移温度が分離する性質を利用することにより、この寄生相が微弱内場と無関係であることを確かめた。隠れた秩序の安定性と微弱内場分布の変化を調べ、微弱内場が隠れた秩序に付随する現象であることを明らかにした。これらの研究成果は、第23回低温物理学に関する国際会議(LT23)、アメリカ物理学会3月会議など、4件の招待講演に選出された。昨年度までに私達は、5f電子系URu_2Si_2の低温異常について、様々な高圧実験に基づき、加圧によって反強磁性(AF)相が1次相転移で発現し、その過程の広いP-T領域で相分離が起こるという新たな事実を明らかにしてきた。さらに、このAF誘起の起源が、軸性歪みc/aの僅かな増加(0.1%)にあることを指摘するとともに、長年の謎であったこの系の微弱磁性の本質が結晶の不完全性によって生じたAF相の「島」であること、及び、系の低温物性は未知の「隠れた秩序(HO)」によって支配されていることを提案した。本年度の主な成果は、第1に、U(Ru_<1-x>Rh_x)_2Si_2(x【less than or equal】0.07)系の化学圧力効果の研究から上記描像を支持する新たな証拠を得たことである。Rh混入によるc/a比の増大に伴い、化学圧力によってもHO-AF転移が起こることを明らかにした。さらに、圧力セル無しで相競合を調べられる利点を生かし、相転移に伴う磁化・比熱の振る舞い、磁気励起の消滅過程の詳細を明らかにした。第2に、同じくRh混入をパラメータとして、この系のメタ磁性のB-T相図の変化を調べ、pure系で最近見つかった複数の強磁場相と弱磁場相との関係を明らかにした。第3に、pure系に対する高圧下精密磁化測定を極低温領域で行い、HO-AF相競合の発達によって超伝導がどのように影響されるかを調べた。その結果、AF相分離の発達は、超伝導の凝集エネルギーを減少させるが、体積率にはほとんど影響を与えないことが分かった。すなわち、HO及びAF相を与えるフェルミ面とはほぼ独立し、超伝導にのみ寄与するフェルミ面が存在する可能性を実験的に示した。
抗精子、抗ウイルス、抗寄生虫活性をもつゴシポールの作用機構の解明

ゴシポールの多岐にわたる作用機構の解明の為に、二枚貝であるSpisula solidissimaの精子をモデルとして実験を進めた。まずは、精子の細胞膜表面に存在するゴシポールの受容体と思われるタンパク質の同定を目標とした。Spisulaより多量の精子を採取し、Triton X-100を含む緩衝液で精子を処理後、可溶化されたタンパク質の精製をアフィニティーカラムを使って試みた。アフィニティーカラムには、ゴシポール、および、ゴシポールの酸化物であり、精子とのインターラクションの後、誘導されると思われるゴシポロンを幾種かの市販のアフィニティーゲルにカップリングさせたものを準備した。SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動法による解析の結果、幾種の特徴的なバンドが観測された。その内、3種類のタンパク質をゴシポール受容体として精製をおこなった。ゴシポールの構造類似化合物および誘導体と精子との相互作用を検討した。これにより、ゴシポールの構造上、どの部位がその生理作用発現に関与するかを知る事ができると考えた。20種近い構造類似物および誘導体が及ぼす精子の運動能力、酸素消費量、そして卵子との受精効率への効果を比較検討した。その結果、アルデヒド基の存在は全ての生理作用に必須であり、受精効率と構造上との間での相関はなかったものの、ゴシポロンの生成には第2芳香族環に存在する水素原子の存在が必要であることが判明した。ゴシポールのもつ生理作用をより深く理解する意味で精子運動を阻害する他の化合物、例えばカルシウムチャンネルブロッカーやtricyclic antidepressant剤の作用を検討した。これらの試薬とゴシポールとの拮抗作用も検討した。近年、生殖のメカニズムに神経伝達物質であるGABAおよびGABAの合成を司るグルタミン酸デカルボキシラーゼの関与が示唆されており、我々は偶然に抗グルタミン酸デカルボキシラーゼ抗体が前出のゴシポール受容体タンパク質の一部と反応することを見つけた。現在、その意味合いを解明中であるが、GABAを通じての精子運動の制御機構は未だ知られておらず今後の課題として興味深い。ゴシポールの多岐にわたる作用機構の解明の為に、精子をモデルとして実験を進めている。Surf clamであるSpisulaより精子を多量に採取し、Triton X-100を含む溶液で精子を処理後、可容化されたタンパク質の精製をアフィニティーカラムを使って試みた。アフィニティーカラムには、ゴシポールを、またはゴシポールの酸化物であり、精子とのインターラクションのあとでの最初の誘導体であると思われるゴシポロンを、幾種かの市販のアフィニティーゲルにカップリングさせたものを準備した。SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動法による解析の結果、数種の特徴的なバンドが観察されており、現在イオン交換ゲルクロマトグラフィー法による精製を試みている。平成5年度においては、精製を継続し、また精製を終えたタンパク質については、遂次プロテイン・シークエンサーによる一次構造の決定及び抗体の調製を試みる予定である。ゴシポール受容体タンパク質の同定およびその部分精製を平成4年度より継続して行った。部分精製にゴシポロン・アフィニティーカラムを用い、SDS-PAGAによる分析の結果少なくとも3種類のタンパク質が関与していることをみつけた。これらタンパク質の精製には大量の精子が必要で、その為に時間がかかっているが、精製と平行してタンパク質の性質も調べた。

脳内にて重要な役割をしている神経伝達物質GABAはグルタミン酸デカルボキシラーゼによりアミノ酸であるグルタミン酸より合成される。近年、グルタミン酸デカルボキシラーゼの存在が精子に確認され、この酵素およびGABAの生理的役割が注目され始めている。我々はグルタミン酸デカルボキシラーゼに対するモノクローナル抗体が上述のゴシポール受容体タンパク質を認識することを見つけた。この生理的意義は不明であるが、GABAの受精における役割が強く示唆される。ゴシポールの活性中心を同定する目的でゴシポールの構造類似化合物および化学誘導体の合成を行い、これら化合物の精子運動、精子呼吸能、そして精子の受精効率に及ぼす効果を検討した。この結果より、アルデヒド基はすべてのゴシポール活性に必要であること、また、抗精子運動には酸化産物であるゴシポロンの関与があり、そのためにはナフタレン環のキノンへの変換が必要であることを見つけた。
南極サブミリ波望遠鏡搭載用超伝導１０００画素カメラの開発

南極における遠方銀河や銀河団の観測から宇宙の構造形成史の理解を深めることを目的に、多画素超伝導カメラの開発を進めた。平成25年度までに、シリコンレンズアレイと平面アンテナを用いた光学系と力学インダクタンス検出器(MKID)を組み合わせたミリ波帯600画素MKIDカメラを開発した。レンズの直径は約1.6 mmと非常に小型となっており、レンズ表面の反射を防ぐ反射防止膜とともにエンドミルと超精密加工機を用いて加工した。これらの加工法や加工精度についてMitsui, Nitta et al., J. Astron. Telesc. Instrum. Syst.,1, 025001, 2015としてまとめた。実際の観測では望遠鏡光学系とカメラを結合する必要があるため、誘電体レンズ2枚を用いた冷却光学系を開発した。誘電体レンズの材料としては高密度ポリエチレンなどがよく用いられるが、シリコンなどの高屈折率材料を用いることでレンズを薄くし熱容量を抑える設計とした。冷却光学系の開発ではカメラ焦点面への熱負荷を低減させるため、迷光対策が重要となる。そこで、迷光解析ソフトを用いて開発した迷光対策用バッフルの評価を行い、バッフル内に多段の反射板を配置することで迷光による熱負荷を0.2 μWまで抑えることに成功した。冷却光学系に関する成果はSekiguchi, Nitta et al., IEEE TST, 5, 49, 2015としてまとめた。冷却光学系にMKIDカメラを配置して、カメラのビームパターン(検出器の空間感度分布)の測定を行った。結果、円対称なビームパターンを得ることができた。また、焦点面における3素子のビーム中心位置の評価も行い、幾何光学シミュレーションにおける設計値と一致することを確認した。これらの開発・評価を通し、ミリ波帯超伝導カメラのシステムとしての開発が進んだ。26年度が最終年度であるため、記入しない。我々は、遠方銀河や銀河団のミリ波帯からテラヘルツ帯にかけた広視野観測から、宇宙の構造形成史を理解することを目指している。この目的のため、筑波大学が南極ドームふじ基地に建設を計画している10mテラヘルツ望遠鏡へ搭載するための超伝導カメラの開発を進めている。本年度は、ダブルスロットアンテナとシリコンレンズアレイを用いた光学系とMicrowave Kinetic lnductance Detector (MKID)を組み合わせた220-GHz帯608画素カメラの開発を行った。多画素カメラを実現するためには高い集積度をもつ小口径シリコンレンズアレイの開発が重要となる。そこで、集積化したレンズモデルについて電磁界シミュレーションを行い、レンズ直径が観測波長の1.2倍と非常の小さい場合でも対称性がよくサイドローブレベルが-15dB以下というビームパターンを得る解を明らかにした(Nitta et al.,2013)。この設計をもとに、高純度(11N)多結晶シリコンを超精密切削加工することで608画素シリコンレンズアレイを製作した。レンズアレイの形状測定から、観測要求を満たす形状誤差30μm、表面粗さ1μmを達成した。次に、シリコン表面では約30%の反射損失が生じるため、屈折率1.8の反射防止膜の開発が必須になる。そこで、低温の接着剤として用いられる屈折率1.68と2.2を持つ2種類のエポキシ樹脂を混合することで、屈折率の制御を試みた。結果、屈折率1.8の反射防止膜の開発に成功し、超精密切削加工により膜厚を制御することで220-GHz帯で95%の透過率を得た(Nitta et al., 2014)。超伝導体にアルミニウムを用いたMKIDアレイと反射防止膜を形成したシリコンレンズアレイを組み合わせることで220-GHz帯608画素カメラを開発した。大きさの異なるアライメントホールを用いることで、レンズとアンテナのアライメント誤差は距離50mmで10μm以下を達成した。100mKでの冷却測定の結果、608画素中約95%と非常に高い検出器歩留まりを達成した。また、77Kと300Kの黒体源を用いてMKIDの光学応答も確認した。

冷却光学系に関する成果はSekiguchi, Nitta et al., IEEE TST, 5, 49, 2015としてまとめた。冷却光学系にMKIDカメラを配置して、カメラのビームパターン(検出器の空間感度分布)の測定を行った。結果、円対称なビームパターンを得ることができた。また、焦点面における3素子のビーム中心位置の評価も行い、幾何光学シミュレーションにおける設計値と一致することを確認した。これらの開発・評価を通し、ミリ波帯超伝導カメラのシステムとしての開発が進んだ。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、1000画素規模の超伝導カメラの開発を目指している。現在までの研究で、限られた望遠鏡焦点面を有効利用するために集積化した小口径レンズアレイを用いたことで、約50mmの領域に608画素を配置した超伝導カメラの開発に成功した。また、150mmの真空窓醐いた状態で100mkを達成する冷却系の構築にも成功しており、このシステムを用いたカメラの評価では95%の歩留まりを達成していることから、開発は順調に進展していると考えられる。10mテラヘルツ望遠鏡の建設を予定している南極ドームふじ基地は、極寒の高地に位置し水蒸気量が非常に少ないため、冬季にはサブミリ波、テラヘルツ帯での高効率な観測が期待できる。10mテラヘルツ望遠鏡では850-GHz帯がメインの観測周波数である。今後の研究では、本年度開発を進めた220-GHz帯608画素カメラの技術をもとにして、850-GHz帯1000画素カメラの開発を進める。90%以上の検出器歩留まりと850-GHzに対する光学応答を確認することを目指す。更に、早期に南極における観測を実現するために、10mテラヘルツ望遠鏡と超伝導カメラを組み合わせた光学設計も合わせて進める。
外科侵襲時の神経・内分泌・免疫反応の分子生物学的解明とその修飾による治療法の開発

本研究は分子生物学的手段を活用して、外科侵襲時のシグナル発動と神経-内分泌-免疫反応の機序を解明し、この反応を修飾して生体防御能増強をはかる治療法を開発することを目的とする。本研究では以下のような実績を得た。1、栄養による侵襲時の生体反応の修飾腹腔内細菌投与ラットモデルで栄養投与経路や経静脈グルタミン投与による生体反応の修飾を検討した。全く同じ栄養製剤で7日間、経腸栄養またはTPNを施行し腹腔内にE.coliを投与した。経腸栄養はTPNよりも生存率が良好で、腹腔内投与細菌のクリアランスも速く、腹腔内滲出細胞数が多く、局所TNFの産生や全身、遠隔臓器(肺)のIFN-g産生を亢進させた。また同じモデルでグルタミン添加TPNと標準アミノ酸輸液製剤TPNを比べ、前者で血中細菌クリアランスが良好で、腹腔洗浄液や肝臓でのTNF産生が増加し、血中のIL-8は低値で、しかも遠隔臓器である脾臓でのIFN-γ産生を亢進させた。2、成長ホルモン、インスリン様成長因子による生体反応の修飾3、NO inhibitorやNO donar投与による生体反応の修飾E.coli投与腹膜炎ラットモデルでNO inhibitorを前投与すると、死亡率の悪化、血中TNF値の増加がみられ、また螢光色素標識好中球の肺への接着が増加した。NO donor投与では肺への好中球集積を炎症局所(腹膜)への好中球集積とも抑制した。本研究の目的は、分子生物学的手段を用いて外科侵襲時のシグナル発動と神経-内分泌-免疫反応の機序を解明し、この反応を修飾して生体防御能増強をはかる治療法を開発することである。本年度は以下のような研究実績を得た。1、臓器マクロファージTNF産生能モルモットの腹腔、脾臓、肺の各マクロファージをin vitroでLPSで刺激し、それらのTNF産生能を検討し結果、腹腔<脾<肺の順で、マクロファージのTNF産生能は高かった。2、栄養投与経路による腹腔内細菌投与時サイトカイン産生ラットで1週間の経腸栄養、経静脈栄養を施行、大腸菌腹腔内投与の際のTNF、IL-1、IFN-γの腹腔内洗浄液や血中の濃度を測定した。その結果、腹腔洗浄液TNF濃度は、経静脈栄養では大腸菌腹腔内投与前から高値であった。一方、大腸菌投与後の腹腔慘出細胞のLPS刺激によるTNF産生能は、経腸栄養の方が大きかった。細菌投与後血中TNF値は、経静脈栄養で高値であった。これに対し血中IFN-γ値は経腸栄養の方が高値であった。3、成長ホルモン、インスリン様成長因子-1によるサイトカイン産生修飾マウスに6日間、成長ホルモン、(IGF-1を前投与、腹腔内大腸菌投与の際の腹腔、血中サイトカインを測定した。その結果、腹腔慘出細胞のLPS刺激によるIL-1、IL-6産生能は、これらの投与で増強していた。細菌投与後の血中TNF、IL-1、IL-6濃度は、これら投与で低値であった。4、一酸化窒素合成阻害剤によるサイトカイン産生修飾マウスで一酸化窒素合成阻害剤の前投与による腹腔内細菌投与時のTNF産生の相違を検討した。その結果、血中TNF値は合成阻害剤の投与で高値となった。以上、外科侵襲時には臓器によってサイトカイン産生能が異なること、また栄養投与法や蛋白同化ホルモン、一酸化窒素合成阻害剤投与によってサイトカイン産生が修飾しうることが明らかになった。

1、経静脈的グルタミン投与による腹腔内細菌投与時の生体反応修飾アラニルグルタミン(Ala-Gln)添加TPNが腹腔内E.coli投与後の腹腔や脾臓でのサイトカイン産生に及ぼす影響を検討した。その結果、侵襲前のAla-Gln添加TPNは標準アミノ酸輸液製剤TPNに比べ、血中細菌クリアランスが良好で、腹腔洗浄液や肝臓でのTNF産生が増加し、血中のIL-8は低値で、しかも遠隔臓器である脾臓でのIFN-γ産生を亢進させた。2、成長ホルモン、インスリン様成長因子による好中球機能の修飾投与細菌性腹膜炎モデルでNO donorであるS-nitroso-N-acetylpenicillamine:SNAP投与の炎症局所(腹膜)や遠隔臓器(肺,肝,腎)への好中球集積に及ぼす影響を蛍光色素標識好中球を用いてラットで検討した。その結果、細菌性腹膜炎でのSNAP投与は肺への好中球集積を炎症局所(腹膜)への好中球集積とも抑制した。