hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
回折格子内蔵光ファイバ振動子センサの開発

振動型光ファイバセンサ(光ファイバを微細加工して製作した石英コア振動子の共振特性の変化から振動子周囲の物理量を測定する)では、振動子からの戻り光を用いて検出できる共振周波数に限界があった。そこで、グレーティングファイバから石英コア振動子を製作することについて、検討を行った。まず、マルチモード(GI型)について実験した。製作した石英コア振動子の長さは2.4mm、直径は32μmである。回折格子を内蔵した石英コア振動子からの戻り光を用いた場合、共振点は検出できたものの従来の振動子とは異なる特性を示した。共振点以外の周波数でも振幅の変化があったこと、また、共振点では振幅の低下があったこと、の二点である。グレーティングの反射波長λはλ=2nd(n:コアの屈折率、d:格子間隔)で示され、n、dともに温度に依存する。nの温度係数が9.0×10^<-6>[/°C]であるのに対しdの温度係数は5.4×10^<-7>[/°C]であるので、λにはnの温度依存性がより大きく影響する。励振用レーザ光がCr蒸着面で吸収され光熱振動を生じると同時に、コアの屈折率も変化する。周波数が高くなると励振用レーザ光の強度変調周期が短くなり、オン、オフの際にCr蒸着面で生じる温度差が減少する。それによって屈折率変化も小さくなり、結果的に振幅が減少したものと考えられる。次に、シングルモード(SM)のグレーティングファイバについて、実験した。製作した石英コア振動子の長さは1.1mm、直径は9μmである。一般的なシングルモード光ファイバから製作した振動子の場合、振動子からの戻り光を利用する方法では、共振曲線を採取した実績はない。シングルモードの場合、振動子からの戻り光量、最終的にはその変化量が小さいことが起因しているものと考えられる。それに対し、グレーティングを内蔵した振動子では、半値幅の測定は不可であるものの共振点の検出は可能になることが確認された。光ファイバ上に製作した石英コア振動子の共振特性の変化から振動子周囲の物理量を測定する光ファイバセンサは1本の光ファイバにより構成できる特徴がある。しかし、一般的なGI型マルチモードファイバから製作した石英コア振動子からの戻り光を用いて振動検出を行った場合、測定できたのは共振周波数が5kHz程度までである。そこで、グレーティングファイバから石英コア振動子を製作し、振動検出に有効性が生じないかと考えて検討を行うことにした。ファイバグレーティングはファイバコアの紫外光誘起屈折率変化を用いて光ファイバ上にブラッグの回折格子を形成したもので、特定波長の光のみを反射する反射フィルタとして機能する。回折格子を内蔵した振動子の場合、振動による曲げのために反射波長が変化し振動子からの戻り光の強度が変化する可能性がある。今回は、KrFエキシマレーザを用いた二光束干渉法により、GI型マルチモードファイバ上の十数mm程度の領域に、回折格子を形成した。反射率は20%、半値幅は7nm程度であった。

回折格子部分のクラッドを除去した後、残ったコアの片側にレーザ光を吸収するためのCrを、その上に、レーザ光を閉じこめるためのAuをコアの全周にわたって蒸着した。励振用パルスレーザ光と波長の異なる振動検出用直流レーザ光を合成し、光ファイバを介して石英コア振動子に照射した。Cr蒸着面での励振用レーザ光の吸収により、振動子は光熱振動する。光の照射周期が梁の機械共振周波数と一致すると振動子の共振振動が励起される。共振特性は概ね振動子自身によって決まるが、周囲の物理量によっても若干変化するので、共振特性の変化から物理量を測定することが可能となる。光ファイバ上に製作した石英コア振動子の共振特性の変化から振動子周囲の物理量を測定する光ファイバセンサは1本の光ファイバにより構成できる特徴がある。ファイバグレーティングはファイバコアの紫外光誘起屈折率変化を用いて光ファイバ上にブラッグの回折格子を形成したもので、特定波長の光のみを反射する反射フィルタとして機能する。回折格子を内蔵した振動子の場合、振動による曲げのために反射波長が変化し振動子からの戻り光の強度が変化する可能性がある。KrFエキシマレーザを用いた二光束干渉法により、光ファイバ上の十数mm程度の領域に、回折格子を形成した。これまでクラッドの除去はウェットエッチングによって行ってきたが、今回は、CF_4プラズマ中で光ファイバを回転させながらエッチングすることを試みた。エッチングの境界部分が明確になるとともに、長さ方向の加工精度が向上した。振動型光ファイバセンサ(光ファイバを微細加工して製作した石英コア振動子の共振特性の変化から振動子周囲の物理量を測定する)では、振動子からの戻り光を用いて検出できる共振周波数に限界があった。そこで、グレーティングファイバから石英コア振動子を製作することについて、検討を行った。まず、マルチモード(GI型)について実験した。製作した石英コア振動子の長さは2.4mm、直径は32μmである。回折格子を内蔵した石英コア振動子からの戻り光を用いた場合、共振点は検出できたものの従来の振動子とは異なる特性を示した。共振点以外の周波数でも振幅の変化があったこと、また、共振点では振幅の低下があったこと、の二点である。グレーティングの反射波長λはλ=2nd(n:コアの屈折率、d:格子間隔)で示され、n、dともに温度に依存する。nの温度係数が9.O×10^<-6>[/°C]であるのに対しdの温度係数は5.4×10^<-7>[/°C]であるので、λにはnの温度依存性がより大きく影響する。励振用レーザ光がCr蒸着面で吸収され光熱振動を生じると同時に、コアの屈折率も変化する。周波数が高くなると励振用レーザ光の強度変調周期が短くなり、オン、オフの際にCr蒸着面で生じる温度差が減少する。
実験的糖尿病ラット抜歯窩治療過程におけるコラーゲン線維構築の電子顕微鏡的研究

今回、粘膜の機械的刺激に対する抵抗力に糖尿病が及ぼす影響を検索する目的で、ストレプトゾトシンを用いた実験的糖尿病ラットの口蓋粘膜のコラーゲン線維構築を走査電子顕微鏡(以下、SEM)を用いて観察した。実験には生後10週齢の雌性SDラットを用いた。糖尿病の発症STZのにより、これを実験群とした。10週間飼育後、実験群の空腹時血糖を確認したのちに屠殺、観察試料とし、SEMによって観察した。固有層表面のコラーゲン線維網には上皮方向へ突出した微細な隆起構造(以下、MR)が無数に形成されていた。実験群では、対照群に比べてMRの数が少なく、実験群では固有層表面のコラーゲン線維網が疎で、コラーゲン線維の収束も弱く、MRの形態も単純化していた。このような構造的変化は、口蓋前方に比べて口蓋後方でより顕著に認められた。一方、抜歯窩における観察では、正常抜歯窩内では、抜歯後4日頃よりコラーゲン線維網に特徴的な多孔性の構造を示す部分が認められ、それらの線維束の一部で石灰化小球が出現しコラーゲン線維に付着することにより、石灰化が開始している像が観察される。その後、経日的に多孔性を示す部分は増加し、石灰化小球の量、線維への付着の程度も増し、明瞭な線維骨として観察されるようになる。実験群においては、コラーゲン線維の新生、コラーゲン線維網への多孔性部分の出現、およびその拡大などの新生線維骨形成の全ての段階における遅延が認められた。今回、観察された実験群におけるこれらの所見は、我々が以前報告した老齢ラット口蓋粘膜MRの形態の変化や実験的糖尿病ラット口蓋粘膜の生化学的データと一致していた。
放線菌由来強発現プロモーターSCMPの機能解析とその応用

SCMPプロモーター全長、前半領域、後半領域下流に、放線菌由来分泌型ロイシンアミノペプチダーゼを挿入した発現ベクターを作成し、S. lividans 1326株を宿主に用い、分泌されたアミノペプチダーゼ活性の変動を検討した。その結果、5'側には転写活性はなく、3'側63塩基対を用いた場合、大幅に発現量が増加することを見出した。また、この領域のみを用いると、培地成分の制限も解除されることが判明した。これまでに、申請者は、放線菌S. cinnamoneus TH-2株の金属プロテアーゼ(SCMP)のプロモーターを用いて、種々の放線菌由来酵素の発言に成功してきたが、SCMPプロモーターは、培養後期に発現が盛んになるため、培養時間が長い弱点を有していた。本研究では、その発現に関わる培地成分、転写因子などを明らかとすることを目的としている。平成26年度は、TH-2株のSCMP発現に与える炭素源の影響を最初に検討した。その結果、グルコースで顕著な活性が認められ、フラクトース、グリセロールでは活性は低かった。リアルタイムPCRでも、同様な結果となった。その結果を踏まえ、グルコースあるいはグリセロールを炭素源に用い、培養24時間、36時間の時点でRNAを調整し、次世代シーケンサーによるRNA-seq解析を行った。その結果、グルコース炭素源、培養24時間で顕著に発現が上昇している転写因子を17種同定した。別途、(独)放射線医学総合研究所で開発された網羅的発現解析手法:HiCEP(High coverrage expression profilling)法でも、同様な解析を行い、上記の転写因子以外で、グルコース炭素源、培養24時間で、特異的発現を認める30種以上の遺伝子を同定できた。また、SCMPプロモーターの必須領域についても、検討を行った。放線菌由来の分泌型ロイシンアミノペプチダーゼをレポーターとして用い、S. lividansを発現宿主に発現に必要な領域を検討したところ、3'側にその領域があることを同定した。発現用宿主として使用するSterptomyces lividans 1326株におけるSCMPプロモーター下流の発現を、レポーター遺伝子としてロイシンアミノペプチダーゼ(LAP)を用いて検討した。その結果、TH-2株での発現と同様に、リン酸およびグルコースを豊富に含むPG培地でのみ、培養上清においてLAP活性が認められた。SCMPプロモーターの必須領域をLAP活性を指標に検討したところ、3'側70塩基対の領域があればよく、培地成分についても制限が緩和され、かつ、発現量も増加することを明らかにした。プロモーターの必須領域を明らかにでき、進捗は順調である。計画に記載した初年度の内容は、ほぼ達成しており、おおむね順調に進展してると判断した。転写開始点を明らかにするとともに、培地成分の検討、発現対象の拡大について、取り組む予定である。生化学今後は、S. lividansでも次世代シーケンサーなどによる発現解析を行い、SCMPプロモーター発現に関わる因子の候補を選抜していく予定である。また、SCMPプロモーターの領域をさらに絞り込み、必須領域を確定することを計画している。次世代シークエンサー等高額試薬を使用する実験を、2016年度において計画しているために差額が生じたものである。本年度において、次世代シークエンサーによる発現解析を行う計画である。
海洋生物資源と環境のモニタリングの研究

日本海のスルメイカ資源変動を支える秋から冬(増加した場合は春も含む)の再生産海域は、温暖な年が続くと対馬海峡を挟んで日本海南西部から東シナ海に広く拡大し、秋から冬にかけての連続した再生産環境の好適化をもたらしている、スルメイカの資源変動について,秋から冬の再生産海域の水温と季節的密度躍層め経年変化をモニタリングすることにより,将来の資源変動の予測が可能となった。日本海で採集されたプランクトン試料を用いて生物量の水平分布、季節変動を定量的に解析するため、異なった4種類のネットの採集効率を比較した。日本海の広範囲では冬季、夏秋季の動物プランクトン生物量、カイアシ類生物量、毛顎類生物量の水平分布、鉛直分布およびキタヤムシの摂餌生態が明らかにされた。キタヤムシの摂餌活動は夜間に活発で、周年同じような餌を捕食していた。津軽沖の定点Tでは動物プランクトン生物量は植物プランクトンの春季増殖の後の5月にピークをもつ。同定点における毛顎類の出現状況から、1-7月には対馬暖流の影響はほとんど及んでいないことが明らかになった。東シナ海における黒潮に伴う前線波動の時空間特性を係留系による長期測流とCTDによる断面観測および海面水温の衛星画像等を用いて調べ、アルゴス漂流ブイの流跡から、魚卵・稚仔の輸送経路を明らかにした。本年度は1997年1月に水産庁調査船開洋丸が日本海全域で採集した動物プランクトン試料を解析し、生物量の分布および代表的な肉食プランクトンであるヤムシ類の出現種別分布、卓越種キタヤムシの食性について諸知見を得た。また本年度に作製したスキャンマー付きフレーム式サンプリングネットの試験操業を1999年9月に北大練習船北星丸も用いて行った。肉食性プランクトンの冬季日本海における生物量は0-500層では60-117gでありカイアシ類についで量の多い動物プランクトンである。生物量の鉛直分布を0-1000m層でみると、北部日本海では200m以浅の表層で高く、深度とともに減少したが、表層に対馬暖流の影響をうける中部・南部日本海では200-400mの中層に生物量の極大が認められた。全動物プランクトンの中でヤムシ類の占める割合も中層で高く、最高では70.7%を占めていた。冬季には3属7種が採集されたが、中部・南部の表層ではSagitta nagae, S. minimaの2種が多く、水温躍層の下にはS. elegans(キタヤムシ)のみが生息しており、分布深度も1000m以深の深海まで到達していた。カイアシ類がキタヤムシの主な餌生物でこの他、端脚類、介形類が捕食され、共食いも認められた。餌保有率は太平洋と比べるとどの測点でも小さく、キタヤムシの体長と捕食された餌の大きさには相関関係が認められた。日本海における2月のスルメイカの再生産可能海域は1996,97は縮小し、1998,99年は拡大している。今年10月の調査ではスルメイカの幼生は対馬暖流の強流域には出現せず、隠岐諸島の北側のフロントから多く採集され、東に行くほどより大型の孵化幼生が出現した。これまで日本海で実施されてきた水産庁(若竹丸-1995・1996年春:1997年冬)、気象庁(夏季および冬季)のプランクトン試料の解析により動物プランクトン主要群の生物量の季節・経年変動、鉛直分布構造などを明らかにすることができた。

さらに海洋研究所研究船-白鳳丸(1999年秋)、北海道大学練習船-北星丸(1999年・2000年秋)、鳥取水試調査船-第一鳥取丸(1999・2000年11月)をプロジェクト実施のために日本海で活用できたので動物プランクトン量の水平分布・経年変動の把握、スルメイカ幼生の出現機構、成体の回遊行動、生活史などを解析できスルメイカの再生産と海洋環境についても調査することができ海洋環境のダイナミックス(暖流水と冷水流量比、フロントと暖水渦、地形流など)と生物資源(イカ類)との関係をモニタリングし、縁辺海の海洋環境変化に応答する生物資源変動の予測モデル(磯田担当)を構築するのに必要な基礎データを集積することができた。さらに生物資源のモニタリングの見地から貨物船に搭載したADCPの反射強度情報と異なったネットを用いた採集によって動物プランクトン量の比較検定も可能となった。1999年910月に稚内沖から対馬海峡にかけての広範囲でNEAR-GOOSに関連した総合調査が実施され動物プランクトン生物量、カイアシ類生物量、毛顎類生物量および毛顎類各種の水平分布、鉛直分布およびキタヤムシの摂餌生態について明らかにされた。冷水の指標種キタヤムシと暖水(黒潮系水)の指標種フクラヤムシの水平分布よ1999年秋季には津軽海峡以北の北部日本海には対馬暖流の影響はほとんど及んでいなかった。キタヤムシは0-500mのすべて層から採集されたが成熟個体は深層に向かうほど増加した。今回の調査でもキタヤムシの主要な餌生物はカイアシ類で、餌保有率(腸管内に餌を持つ個体の数/全調査個体数)は100m以浅の表層が10%以上で高く、200m以深の中層では8%以下であった。昼夜を比べる0-1000mに生息するキタヤムシの平均餌保有率は昼1。4%、夜2。7%であつた。東シナ海の陸棚縁辺付近からの魚卵稚仔の輸送経路を推定するために、15m深にドローグが付けられたアルゴス漂流ブイの流跡をWOCEのKrig dataから引き出して季節別に重ねて考察した。その結果、九州の西方沖で黒潮前線から分かれて北上する流れは冬季に弱く、秋季に強くなること、陸棚上の水深100m付近のブイはどの季節とも100m等深線に沿って済州島の南沖を通って対馬海峡に至ることが確認された。1984年から1999年における秋・冬生まれ群を含めたスルメイカ資源の変動について、気候変化に伴なう海洋環境のレジームシフトと再生産過程を通した加入量変動であることを明らかにした。日本海のスルメイカ資源変動を支える秋から冬(増加した場合は春も含む)の再生産海域は、温暖な年が続くと対馬海峡を挟んで日本海南西部から東シナ海に広く拡大し、秋から冬にかけての連続した再生産環境の好適化をもたらしている。これに対して、寒冷な年が続くと、秋の再生産海域は、温暖期と同様に常に日本海南西海域に形成されるが、冬から春にはその海域は東シナ海のはるか南に分離するため、特に冬から春の再生産環境が狭小化される。津軽半島沖の定点Tにおいて1997年4月5日から毎月1回のプランクトン採集とCTD観測を実施した。50m層水温は夏季には20度以上の最高値を示し1月の冬季には10度以下になった。200m層水温は50m層に比べると季節変動の幅が小さく、38度の範囲にあり、上下混合行われている冬春季には高く、躍層が発達している夏秋季には低い。300m層の水温は日本海固有水の影響で周年2度以下であった。動物プランクトン生物量は年による変動が大きいが、植物プランクトンの増殖後の春季5-6月が高く、石狩湾,中部日本海、渡島半島沖(Hなどと同じであった。動物プランクトンの中で一番量の多いカイアシ類生物量は全動物プランクトン生物量同様に5月頃に50-100mg/m3で極大を示した。日本海でカイアシ類を主要な餌生物とする毛顎類生物量は年間を通した変動が小さく(0.2-26.0mg/m3)、1998年、1999年は秋に極大を示した。全動物プランクトン中で毛顎類の占める割合は2.6-35.4%(平均16.0%)、毛顎類生物量に対するカイアシ類生物量の割合は0.9-25.0倍(平均4.6倍)で、春に高く、秋冬に低い傾向が見られた。
縄文海進と古代人の適応

繊維土器は、縄文時代早期の野島式、鵜が島台式、茅山下層式から前期の黒浜式までの土器型式について、土器片に含まれる繊維に由来する炭素から直接、放射性炭素年代を測定し、土器型式の前後関係を検討した。約60資料の年代を決定した。単発的に見られる異常値を除けば、高い精度で土器の年代が決定できることを明らかにした。炭素13の同位体比、δ^<13>Cの測定値は、1例を除いて約-25‰で、ヒエ、アワ、カヤ、ススキなどのC4植物を使っていないことが明白になった。また、レプリカ法により、土器表面・内部に残っている繊維の圧痕を解析した結果、土器型式、出土遺跡によって、様々な形状のものが様々な状態で含まれていることがわかった。これらをもとに、製作技法の検討などを行った。土器に伴う炭化物の別の例として、縄文時代中期の火炎土器の付着炭化物の測定を行った。100例を超える測定を行ったが、繊維土器の場合と同様に、想定年代から大きく外れる異常値を示す資料が見られた。種々の検討を行ったが、原因はまだ究明されていない。貝殻資料について、発掘中、遺物整理中の貝塚遺跡から、貝と同層の木炭を一組にした試料を多数入手して、暦年比較を行った。そのうちで、たとえば、三陸地方の縄文前期中期の遺跡では、貝が200年も古い年代を示した。それに対して、三浦半島の東京湾・湾口部に位置する遺跡では後期の全範囲にわたって、ほぼ同じ暦年値を示している。博物館に収蔵されている貝殻を調査し、戦前に採取され、場所日時が明確なもの371点を抽出し、貴重標本などを除き146点を選び、さらにその内、43点を測定している。研究計画の再構築をする際、目標とした到達点は、1)遺跡の木炭・貝殻資料の年代測定によるΔRの算出、2)博物館所蔵資料の年代測定によるΔRの算出、3)繊維土器、土器付着物の測定による土器型式の年代測定を行い、貝塚遺跡の時間軸を設定すると同時に、古海洋環境を復元することであった。当初の計画に比して、かなり多量の資料を測定する必要が生じたために、初年度は測定試料を迅速に調製できる環境を整備することに重点を置いた。すでに、海外で同様の装置を稼働している年代測定機関があるので、これらの研究者と緊密な連絡を取りながらシステムの設計を行い、年度末に納入・設置を完了した。現在、基礎データの収集を行っている。博物館収蔵資料については、研究代表者が所属する博物館で1950年以前に収集された貝殻資料を探策した結果、371点が該当したが、貴重標本や死貝などを除いて、146点を選んだ。当面、このうち東北沿岸から静岡県沖合および沖縄の43点を測定することにした。繊維土器については、神奈川県三浦市鵜が島台遺跡から出土した野島、鵜が島台、茅山下層式土器の破片多数を入手したので、異なる堆積環境にある遺跡の繊維土器片にも、これまでに定式化した化学処理法が適用できるかどうかを検討した。その結果、繊維土器片に対する外部からの汚染は、埋蔵場所や土器型式に依存せず同様で、これまでに確立した処理方法によって繊維土器の製造年代が決定できることを明らかにした。今後、前記システムにより年代値を測定する。貝塚遺跡の年代データベースの作成は、相変わらず難航しているが、神奈川県、千葉県については、整理が終わりつつある。房総半島における海洋リザーバー効果に関する測定をまだ行っていないので、早急に試料採取、測定を実施する。初年度の年度末に納入・設置を完了した「元素分析・質量分析システム」を用いて、基礎実験を行った。

AMS法の試料調製の一部を自動化、省力化を図るために導入した。装置の性質上、同じ燃焼管・還元管を繰り返し使用するため、測定資料のバックグラウンドが若干高くなるのは避けられない。いくつかの工夫をして、ほぼ4万年程度のバックグラウンドに押さえることが出来た。12万年前の資料については、心配なく処理できる状況で、本研究課題の資料は、本システムによって処理される。繊維土器については、神奈川県三浦市鵜が島台遺跡から出土した土器の破片多数を入手して、測定しているが、得られた年代値の内にいくつか整合性を持たないものが出現した。すべての土器片の各部位について、炭素含有量を前記の元素分析計によって測定し、原因を特定することとして、現在作業中である。また、これまでは、関東地方の繊維土器のみを扱ってきたが、青森県三内丸山遺跡から出土した繊維土器(円筒下層式)についても提供を受けた。付着炭化物、魚骨資料も同時に測定し、比較検討を行っている。東京湾内貝塚遺跡、東京湾湾口部遺跡についての、貝殻-木炭資料の測定によるΔRの算出を完了し、東北三陸地方との差異を明らかにし、国際会議、学会誌に報告した。対象資料である、三陸地方については、新たに貝塚資料(貝殻-木炭資料)の採取を行った。貝塚遺跡の年代データベースの作成は、神奈川県について完了した。埼玉・千葉県は、整理を終えつつある。これらについて、GISを用いたデータベース化を企図し、着手した。地図情報と、遺跡情報、発掘情報、年代値や文献情報を総合的に扱える状況を創出する予定である。本補助金で設置した「元素分析・質量分析システム」に、ターボ分子ポンプがクラッシュするなど、いくつかのトラブルが発生し、復旧・調整に時間を取られた。その間、測定試料の調製は、従前の方法によって行った。調整後、当初に企図したパフォーマンスがほぼ達成される状態となった。その中で試料調製と同時に、試料の安定同位体比(δ^<13>C)を測定する方法は、かえって能率が悪いことが判明し、安定同位体比の測定は、別途まとめて行う方式を採用している。三陸海岸の貝塚については、基盤までの発掘が終了したので、基盤にいたるまでの資料採取を行った。これにより、貝塚層の全体について時間情報を取得することが出来た。現生の貝類試料を収集しており、これらの測定を待って、東北三陸地方の海洋リザーバー効果について、その全容を明らかに出来ると考えている。繊維土器片に見られる異常年代値については、様々な検討を行っているが、まだ解明されるにはいたっていない。同様な事象が、土器付着物の年代についても生じているので、縄文時代中期、上越地方に短期間出現する「火炎土器」に付着している炭化物に着目し、集中的に年代を測定した。火炎型、王冠型、およびこれに並行する土器型式について100例以上の測定を行った。異常値を示すものが存在するが、現在のところ、組織観察、炭素含有量、安定同位体比などの情報により検討しているが、原因は解明されていない。この問題については、別途研究課題を設定することにした。貝塚遺跡のデータベース化は、埼玉県についてほぼ完了した。
全ゲノム相関解析を用いたクローン病感受性遺伝子の解析

クローン病は、近年わが国において急激に増加傾向にある慢性炎症性腸疾患である。これまでの多くの研究にもかかわらず原因は不明であり、治療も対処療法にとどまる難病である。これまでの遺伝疫学的研究から遺伝要因の強い多因子疾患であることがわかっており、数々のクローン病感受性遺伝子が欧米人集団より同定されている。クローン病の遺伝的背景に欧米人と日本人との間の遺伝的人種差は大きいことが知られているが、本研究は更なる裏付けをすることが出来たと考えられる。現在我々はSNPを用いた新たな全ゲノムスクリーニングを行っており、新たな日本人クローン病感受性遺伝子を試みている。今後、新たなクローン病感受性遺伝子を同定することで、新たな知見が得られると考えている。これまでの遺伝疫学的研究から遺伝要因の強い多因子疾患であることがわかっており、数々のクローン病疾患感受性遺伝子が欧米人集団より同定されている。我々は全ゲノム規模のスクリーニングにより、TNFSFI5という新たな感受性遺伝子を同定した。現在、我々はTNFSF15がクローン病にどのような影響を与えるのかを調べるため、遺伝子改変動物(ノックイン・ノックアウトマウス)を作成中である。作成後は疾患モデル動物としての可能性について検討を行う。また、TNFSF15上にはP<10^<-10>という強い相関を示すSNPが12個存在する。それら疾患感受性SNPがどのように疾患の病態に関与しているのかについても現在、同定を試みている。・日本人クローン病の疾患感受性に寄与しているのか、・TNFSF15との相互作用が見られるのかを調べている。クローン病の複雑な遺伝的背景について解明をすすめることで、新たな知見が得られると考えている。
薬物乱用防止を目指した薬物乱用患者とSHATI/NAT8Lの遺伝子関連解析

我々は、すでに覚醒剤を連続投与したマウスの脳組織から取り出した遺伝子(DNA)と血液から抽出したDNAの両方で、Shati/Nat8lの遺伝子のプロモーター部位のメチル化(遺伝子修飾の1つの種類)が減少していることを見出している(Uno et al Plos One,e0167959, 2016)。脳組織については、これらが、覚醒剤投与によるShati/Nat8lの発現量の増加のメカニズムの少なくとも一部は、本遺伝修飾が関連していることが示唆されている。加えて、精神疾患患者血液のDNAでもメチル化が変化していることも明らかにしている。近年、薬物乱用者も精神疾患の1つとしてとらえられるようになってきていており、治療の観点からのアプローチがなされつつある。覚醒剤依存患者の診断や予防方法を確立する方法が見出すことが本研究の目的である。しかしながら、臨床研究に協力し、血液や遺伝子の提供に同意をくださる方が、他の疾患と比較して格段に少なく、個人情報保護法や倫理的、加えて科学的な観点からも適切にサンプルを収集しているのは、我国では、東京都総合医学研究所の池田和隆博士のグループのみである。そこで、研究代表者の研究室のスタッフと大学院生が実験に必要な機器や試薬を運搬し、東京都医学総合研究所で協力研究者や研修生の手続きをとり、1カ月期間滞在の上、実験を実施した。DNAをバイサルファイト法にて、処理を行い、パイロシークエンサーで解析を行った。その結果、Shatiのプロモーター部位の特定のCpGアイランドで覚醒患者では、有意にメチル化の割合に変化があることが明確となった。今後、本研究を拡大することによって、依存性を持つ可能性の高い患者や、治療過程にある患者に対して、予防や治療効果に活用できるように対象者を増やした臨床研究に結び付けていきたいと考えている。近年、薬物乱用者も精神疾患のカテゴリーとしてとらえられるようになってきていて、覚醒剤依存患者の診断や予防方法を確立する方法が見出すことが本研究の目的である。可能であれば、覚醒剤患者の治療薬の開発につながることができればと思っている。覚醒剤乱用患者からの生体サンプルの入手は、我が国では非常に困難である。加えて、サンプル集積がされている研究機関があっても、改訂個人情報保護法を考え、サンプルを研究施設間で移動するには被験者の同意等が必要となり、非常に困難である。そこで、覚醒剤乱用患者の遺伝子を現有している東京都総合医学研究所へ実験に必要な機器や試薬を運搬し、富山大学の教員や大学院生が東京都医学総合研究所へ出張をして、実験を実施することで、それらのテクニカルな問題をクリアして実験を実施し、覚醒剤乱用患者と健常者のShati/Nat8lのメチル化の変化の比較を行、本研究成果を治療や予防に役立てたいと考えている。研究では、覚醒剤依存者から得たDNAでのShati/Nat8lプロモーター部位の遺伝子修飾についての検討を行った。Japanese Genetics Initiative for Drug Abuse (JGIDA)で収集した覚醒剤乱用患者の遺伝子を分担研究者の池田和隆博士が東京都医学総合研究所にて現有している。改訂個人情報法のことを鑑み、研究施設間でのDNAの移動をしないようにして、それぞれの所属機関の倫理委員会の承認を得た上で、富山大学の教員や大学院生が1カ月にわたり、東京都総合医学研究所へ出張をして実験を行った。その折には、DNAの濃度を揃え、バイサルファイト化させた上で、パイロシークエンサーでDNAの配列を解明するという手法をとった。覚醒剤乱用患者と年齢が一致している健常者各100名ずつを検討した。覚醒剤乱用患者血液から抽出したDNAでは、Shati/Nat8l遺伝子のプロモーター部位の一部で、健常者血液から抽出したDNAと比較して、メチル化が変化していることを統計学的に明らかにした。

しかしながら、臨床研究に協力し、血液や遺伝子の提供に同意をくださる方が、他の疾患と比較して格段に少なく、個人情報保護法や倫理的、加えて科学的な観点からも適切にサンプルを収集しているのは、我国では、東京都総合医学研究所の池田和隆博士のグループのみである。そこで、研究代表者の研究室のスタッフと大学院生が実験に必要な機器や試薬を運搬し、東京都医学総合研究所で協力研究者や研修生の手続きをとり、1カ月期間滞在の上、実験を実施した。DNAをバイサルファイト法にて、処理を行い、パイロシークエンサーで解析を行った。その結果、Shatiのプロモーター部位の特定のCpGアイランドで覚醒患者では、有意にメチル化の割合に変化があることが明確となった。今後、本研究を拡大することによって、依存性を持つ可能性の高い患者や、治療過程にある患者に対して、予防や治療効果に活用できるように対象者を増やした臨床研究に結び付けていきたいと考えている。29年度には、それぞれ100名以上の覚醒剤乱用患者と健常者のShati/Nat8lのプロモーター部位の遺伝子修飾の変化を明らかにした。100名以上の覚醒剤患者の薬物摂取量や期間または男女などについての相関について30年度には明らかにしたい。加えて、本成果を社会に役立て、治療法や診断法に結びつけるために、多々の交絡因子ごとでの相関関係を統計学に明らかにする予定である。加えて、他の薬物乱用患者の遺伝子バンクにもアプローチをして、本研究を発展させる予定である。DNAを扱うにあたり、自国の個人情報保護法を尊重するが、それぞれの国ごとでのガイドラインに対応することが目下の課題であり、共同研究者との情報共有をすることを目指す。本研究は、覚醒剤乱用患者の遺伝子であるDNAを解析することを主としている。昨年、施行された改定個人情報保護法のこともあり、研究施設間での遺伝子の移動は被験者の同意等を考えると整備された大きなバンクほど困難である。そのため、富山大学に所属する教員や大学院生が東京都医学総合研究所へ出張をして、実験を行うことにしており、3月から4月にかけて実施をしている。6月の本研究費の採択の交付内定の後、東京都医学総合研究所と富山大学双方の倫理委員会への承認を受けるのに、半年以上の時間がかかったため、29年度には、1度しか出張できなかったことから、30年度以降に残額を使用したいと考えている。
組織カリクレイン前駆体の活性化機構とその調節機構に関する研究

1.ラットの腎皮質よりカリクレイン前駆体の活性化に関与する酵素の一種(Activator l)を精製した。本活性化酵素は分子量57,000の糖タンパク性チオ-ルプロテア-ゼであり,本酵素によるカリクレイン前駆体の活性化は,pH4.5で最大反応を示した。また,Activator lに対するウサギ抗血清を作製し,ウェスタンブロッティング法によりその組織分布を調べたところ,本活性化酵素は腎皮質に多く存在するが,顎下腺にもごく微量存在することを認めた。2.ラット尿カリクレイン及びActivator lに対する抗血清を用いて,腎臓における組織カリクレインとActivator lの局在を免疫組織化学的手法により調べた。その結果,Activator lはカリクレインと同様に,遠位尿細管細胞に存在することを認めた。3.ラット尿より腎由来の組織カリクレイン及びその前駆体を精製し,それぞれのN末端側アミノ酸配列を自動エドマン分解法により分析した。その結果,カリクレイン及びカリクレイン前駆体ともにN末端から25残基のアミノ酸が同定され,カリクレイン前駆体の8残基目からの配列はカリクレインのN末端からのアミノ酸配列に一致した。したがって,カリクレイン前駆体は7残基のアミノ酸からなるプロペプチドをカリクレインのN末端に有していることが明らかになった。さらに,カリクレイン前駆体はプロテア-ゼの作用によりプロペプチドを遊離し,カリクレインに転換することが判明した。
２型糖尿病患者の発症前最高体重と膵β細胞特性についての組織学的検討

2型糖尿病発症前の肥満程度は症例ごとに大きく異なり、糖尿病発症前の肥満の程度は、肥満に伴うインスリン需要量の増大に対して代償しうるインスリン分泌能、すなわち膵β細胞機能の最大状態を反映していると考えられる。申請者らはこれまで、膵切除術を受けた患者膵の組織学的検討から膵島細胞の形態学的検討と耐糖能の関連について明らかにしてきた。この手法を用いて2型糖尿病患者の発症前既往最高BMI群別の膵組織学的特徴について、膵β細胞増殖、分化、アポトーシスを評価し、膵β細胞機能の違いを明らかにする。また併せて糖尿病治療内容について検討し、インスリン注射による膵β細胞機能の保護効果について検討する。
炭素系複合材料の溶接技術の研究

本研究は、炭化物系融剤を用いたグラファイト複合材料の溶接加工に関する新たな技術の開発と検証を目的としている。融剤として炭化ホウ素(B4C)を選択し、高出力レーザーを用いた局所的超高温処理をすることにより完全溶融状態が実現し、その凝固組織には共晶半田特有のラメラ組織が形成されることが明らかになった。グラッシーカーボンなど超軽量構造材料としての用途が見込まれる材料の溶接接合を試みた結果、良好な溶け込みは見られることが明らかになった。本研究の目的は、炭化物系融剤を用いたグラファイト複合材料の溶接加工の技術を確立することにある。炭化ホウ素は融点が2450°Cと極めて高いものの、純炭素との間に共晶点を有している。これまでに炭化ホウ素ー炭素の混合体に対して高出力半導体レーザーを集光して局所的高温処理をすることにより完全溶融状態が実現し、その凝固組織には共晶半田特有のラメラ状組織が形成されることを見出している。この炭化ホウ素を応用した溶接条件の最適条件を探すとともにC-C複合材料やグラッシーカーボンなど超軽量構造材料としての用途が見込まれる材料の溶接接合を試み、その接合強度や耐久性などを評価し、グラファイト複合材料の溶接接合の可能性を明らかにする。2013年度においては、グラッシーカーボン棒に対する炭化ホウ素融剤の適合性を実験的に確認し、焼結炭素棒と同等の溶け込みが生じることを明らかにした。本研究は、高出力レーザーを使用してグラファイト複合材料の溶接接合を試みるものであり、本年度は3年計画の初年度として焼結グラファイト棒の試行的な接合実験を行った。本年度は、まず炭化ホウ素を溶剤として選択した。突き合わせたグラファイト棒の間に炭化ホウ素粉末を充てんし、高出力の半導体レーザーを集光して加熱することによりろう付けに近い形で炭素棒が接合できることを明らかにした。接合部の組織観察から、加熱時に炭化ホウ素が溶融し、そこにグラファイトが溶け込んでいる様子が見られた。十分な強度の接合ができているが、正確な強度については今後の調査となる。今後の実験の準備として、溶接の雰囲気制御に使用するグローブボックスおよび酸素除去のためのゲッター(活性銅触媒)の整備を行った。その結果として溶接時の雰囲気の酸素濃度が1ppm以下の良好な環境を得ることができた。また、ファイバーカップル式の半導体レーザーの集光ヘッドおよび光ファイバーをグローブボックスに導入するためのフレキシブルな気密管を工夫し、無酸素雰囲気を長時間維持することに成功した。炭素複合材料の溶接接合に対して、炭化ホウ素(B4C)を溶剤として用いることが可能かどうかを実験的に研究した。焼結グラファイトおよびグラッシーカーボンとB4Cを接触させ、半導体レーザを用いて局所的に加熱することにより、両者の溶融接合が行われることを確認した。B4Cと炭素の合金の溶融状態における原子配置を明らかにするため、ガス浮遊レーザー加熱装置とX線散乱計測装置を組み合わせた高温融体構造解析装置を開発した。また、レーザー加熱のための半導体レーザーと高純度ガス精製装置を有するグローブボックスを組み合わせた溶融試験装置を整備した。これらの装置を用いて、B4Cをはじめとする高融点セラミックスや高融点金属の溶融凝固・構造解析が可能であることを確認した。溶融組織を実体顕微鏡およびSEMで観察したところ、共晶合金の溶融凝固においてみられるようなラメラ組織が発現することが確認された。添加元素としてシリコンを添加した結果、ラメラ組織の特定の部分にシリコンが集まっていることが確認された。接合強度の具体的な数値化には至らなかったが、断面の切断や研磨などに耐えうる程度の強度を有していることが確認された。具体的な接合強度の数値化については、本成果を踏まえた今後の研究において明らかにする。金属物理化学グラファイト材料と炭化ホウ素を溶接接合するため、これまでに高純度アルゴンのグローブボックス,高出力半導体レーザー,アルゴンガスの精製装置など関連する機器の準備を進め、2013年度までにそれらがほぼ完了した。また、焼結グラファイト棒やグラッシーカーボンなどの接合試験を行い、母材への融剤の溶け込みが十分であることを確認し、また凝固組織において新たな共晶相が発現することを見出した。本年度は三年計画の初年度であり接合のための予備実験の時期と位置付けていたが、炭化ホウ素を用いた接合に成功し、今後の方向性を見極めることができた点が大きな成果である。従来、鉄や銅などの金属を融剤としたグラファイトの溶接接合は行われてきたが、炭化ホウ素のような炭化物セラミックスを用いた接合は本研究が初めてである。今後、炭化ホウ素に対して第三元素を添加した際の接合状態を網羅的に研究し、今後の発展的な研究の礎としたい。また、初年度として試料雰囲気の制御など実験環境の整備を行い、来年度以降の実験が速やかに行えるようにした。

特に、気密を維持したグローブボックスへの光ファイバーの導入については、比較的安価で単純な構造でありながら十分な性能を有するものが開発できた点が成果である。溶接接合の評価を行うにあたり、炭化ホウ素の融体状態の原子構造をX線回折装置を用いて明らかにする。また炭化ホウ素ー純炭素の混合体の溶融凝固時の相変化を明らかにする。また、シリコンなどの添加元素の効果や溶融した融剤を急冷することによるアモルファス相の生成の可否などを実験的に明らかにする。昨年度の研究において、炭化ホウ素を融剤としてグラファイト棒を溶接できることが確認できたことから、本年度は融剤に対する添加元素の効果を中心に研究を進める。具体的には、炭化ホウ素に対してシリコンや鉄などの元素を添加した場合の溶接条件の変化を調べる。また、ひっぱり試験などの強度試験を実施し、接合強度の最適化を図る。また、雰囲気中の酸素濃度を制御し、最適な接合条件を明らかにする。本年度の研究では、接合する炭素材料として新たにC-Cコンポジット材料やグラッシーカーボンを用いた実験を行う。これらは非常に高い強度や気密性などの特徴を持った材料であり、これらの溶接接合ができれば産業機器に対するカーボン材料の可能性が大きく広がると考えられる。融剤として使用している炭化ホウ素については、別途、溶融状態からの急冷によるアモルファス化の可能性や溶融状態を保持したX線構造解析などを行い、接合時の相転移における物性や構造を解明する。年度末において加熱用レーザーの冷却水循環装置の性能強化を図る必要が出たため、研究費の一部を次年度に送り、その費用に充てることとした2014年度において、冷却水循環装置の性能強化を図るための費用に充てる。。なお、冷却水循環装置を強化することにより、レーザーの出力を高くすることができ、実験の確実性を向上させることが可能である。昨年度の研究において、高出力の半導体レーザーを使用することによりグラファイト材料を溶接できることを確認したが、グラファイト材料の形状によってはレーザーの出力が不足する場合があることが明らかになった。そのため、本年度の研究費を用いて半導体レーザー素子を新たに購入し、その出力不足を補うこととする。近年、半導体レーザーの価格が下がっており、研究費の枠内において200W程度の出力の追加が可能である。なお、本研究の申請時にはグローブボックスの雰囲気として使用しているアルゴンガスの精製器を購入する計画であったが、これについては既存の精製器を改良することにより必要な雰囲気制御ができるように対処をする。接合に用いる炭素材料として、C-Cコンポジットの丸棒とグラッシーカーボンの丸棒を購入する。
ジェンダーの視点からの教員養成・再教育プログラムに関する研究

ジェンダーの視点からの教員養成のあり方の検討に向け、現状と問題点の把握のため、教員養成系8大学の教員・学生両者を対象に実証的研究を行った。初年次に教員に対する質問紙調査(回答703名)、2年次に学生に対する質問紙調査(回答1209名)を実施、最終年次に両調査の結果を合わせ分析し報告書を作成した。調査内容は、教職観、大学教員の教育活動・学生観、学生の学習活動・大学教員観、教師-学生関係、ジェンダー観などである。結果の一部は、下記の通りである。1)大学教員の7割以上が小学校教師は、経済的に安定・大学院レベルの知識が必要としているが、女性教員の過半は女性向きとし、男性教員の過半はそう思っていない。2)多くの大学教員は、学生の学力・まじめさ・積極性・批判精神・将来性には性別による偏りはないと見ているが、批判精神と将来性は女性のほうが女子学生を高く評価している。3)学生は男女とも、男性教員に「専門的知識の深い人が多い」、女性教員に「まじめな人」「やさしい人が多い」というイメージをもつものが多い。4)一般的なジェンダー観に関して、大学教員では「能力や適性は男女で異なる」に男性の過半数は同意、女性の過半数は不同意など、性別による差が大きい。学生も性別により差が見られる。学生の多くが「男女の違いを認めあうことが大切」としているが、「義務教育でもっと男らしさや女らしさを大切に」教育することには多くが否定的である。5)義務教育段階での教師と児童生徒の関係について「毅然とした態度を取るべき」などの権威的な考え方は、女性より男性教員のほうがやや強く、ジェンダーバイアスが強い教員ほど強かった。学生でも、管理主義的な考え方が男子学生のほうにより強かった。以上の通り、大学教員では、ジェンダーに関わる態度や意識が性別により異なる面があり、学生では男女ともに、意識としては男女平等を志向しながらも、すでにジェンダーを内面化している傾向がうかがえた。ジェンダーの視点からの教員養成のあり方を検討するための第1段階として、教員養成大学の教員自身の教育実践についての実証的研究を行った。全国の教員養成系大学8校(新構想大学を除く)の全教員を対象に「教員養成大学における教育活動に関する調査」を郵送法で2003年1月に実施し、703名から回答を得た(有効回答率36.5%)。主な調査内容は、(1)教員養成観、(2)大学における教育活動・教師と学生の関係、(3)ジェンダー観である。第一段階の集計結果の主な全体傾向と回答者の男女別特徴は次のとおりである。(1)授業は大多数が教員養成との関連を意識して行っている。過半数の回答者が、教員という職業については、大学院レベルの専門知識が必要とし、経済的には安定しているが、「比較的楽な職業」とは言えないとしている。以上の回答に男女差はないが、「教員は女性に向いている」は女性のほうがやや多い。義務教育の教師は毅然とした態度をとるべきなどの権威的な考えは、男性のほうが女性よりやや強い。(2)大学の講義では大多数が学生の発言・感想を求めているが、とくに女性でその傾向が強い。学生への厳しさなどについての意識は、義務教育の教師と児童の関係についての考え方と似た傾向を示している。ただし、大学の学生への意識には回答者の男女差はない。

(3)男女の学生の違いについて、まじめ・積極的・学力の高さは、半数強が「どちらともいえない」としているが、「どちらかといえば女子」も3割前後と多い。批判精神・将来性は78割が「どちらともいえない」である。いずれも男女の回答者でそれほど大きな違いはない。ただし、一般的なジェンダー意識を尋ねると、「能力や適性は男女で異なる」に男性の過半は同意、女性の過半は不同意など、回答者の男女差が大きい。本年度は、3年の研究計画のうち2年次の年度であり、下記のとおり研究を進めた。1昨年度実施した教員養成系大学の教員に対する質問紙調査「教員養成大学における教育活動に関する調査」の結果を分析・検討し、教師教育学会において研究発表「教員養成のヒドゥン・カリキュラム研究-ジェンダーの視点から-」を行った。調査は2003年1月に郵送自記式でおこない、1924通配布のうち703通(男性572、女性119、不明12)の回答を得た(有効回答率36.5%)。第一段階集計結果(1年次に報告済み)に続いて行った二次集計・分析の結果、得られた知見は次の通りである。(1)担当領域によって、教職観と教授行動に違いがみられた。教科教育の担当者が、もっとも権威主義的な教師-生徒関係観を示した。(2)性別によって、ジェンダー観と教授行動に違いがみられた。(3)ジェンダー・バイアスの強度によって、義務教育段階における教師-生徒関係観、および高等教育における教員-学生関係観に違いがみられた。ジェンダー・バイアスの強い者の方が、権威主義的傾向の強いことが示された。2昨年度教員調査を実施した教員養成大学の学生を対象として、質問紙調査を計画し、実施した。調査対象は、教員養成大学8校(新構想大学を除く)の学部学生で、初等教育課程の在学者である。調査時期は、2003年12月3月であり、各大学の教員によって配布・回収した。調査項目は、学生からみた大学教員の教育活動、学生の職業観、教職観、教師志望の動機・理由、ジェンダー意識、などである。現在、調査結果を集計・分析中である。1.教員養成系大学の学生への質問紙調査を、前年度の121月に続き、45月に実施し、8大学の教員養成課程の学生1209名の回答を得た。回答者は女子58%、男子42%で、対象8大学の学部生の構成とほぼ同率であった。主な結果は以下の通りで、意識としては男女平等を志向しながらも、すでにジェンダーを内面化している傾向がうかがえる。なお、新課程の学生の回答との比較分析は今後に行うこととした。(1)在学大学への志望動機(複数回答)は7割強が「教員志望だから」、以下「学費が安い」「偏差値にふさわしい」で男女差はあまりない。女子は次いで「魅力的な学科がある」が多いのが特徴である。(2)教員志望者の志望理由(複数回答)は75%が「子どもが好き」、以下「素晴らしい先生と出会った」「経済的安定」で男女差はあまりない。次いで女子は「専門的技術能力を生かせる」「比較的男女平等」、男子は「日本の教育を変革したい」である。(3)中学・高校で生徒会長・副会長・委員会委員長など学校を代表する役割を経験した割合は男子が高い。(4)小中学校の教師と児童・生徒の関係については、管理主義的な傾向がとくに男子に強い。(5)大学の受講科目で女性教員の担当科目が23割という学生が約半数、01割以下の学生が30%に上る。
中性子捕捉療法及び光線力学的治療双方に利用可能な新規硼素化ポルフィリンの有用性

ホウ素化ポルフィリン化合物では、初回の手術時にPDD用途として術前投与し、術中照射としてPDTを行い、その際の摘出腫瘍の濃度を個々の患者で実測可能である。これにより、後療法としてBNCTを行う際に、この実測値を適応判断・線量評価に使用できるといった利点が考えられた。ホウ素化ポルフィリンは、視認性に富み、腫瘍に高集積を示すことから、PDTおよびBNCT双方での治療効果を大いに期待できる。硼素中性子捕捉療法用の新規硼素化合物として硼素化ポルフィリンを用い、治療効果、安全性に関し詳細に検討を加え、光線力学的治療・診断の有用性に関し検討を加えた。検討には、悪性神経膠腫細胞(F98,C6,U87)、ラット・マウス脳腫瘍モデル等を用いて行った。中でもF98ラット脳腫瘍モデルは非常に安定した最適なモデルで、実臨床で見られる組織学的浸潤部の再現も得られていた。ラット脳腫瘍モデルにCEDを用いて新規硼素化ポルフィリンを投薬し、共焦点蛍光顕微鏡で観察を行ったところ、腫瘍細胞への選択的な蛍光が得られた。また、脳腫瘍および周囲脳・多臓器の硼素濃度を、ICPを用いて測定したところ、正常周囲脳に対し30倍の硼素集積を認め、腫瘍内硼素濃度は100μg/g以上の値をとった。全身多臓器および血中濃度はほぼ検出閾値以下であった。また全身投与を行った場合は、肝臓・脾臓へ高集積がみられ、一部の新規化合物では濃度・投与量により投薬後のけいれん発作などが確認された、DLTと判断した。正常脳に対しCEDを用いて投薬した場合、ほぼ大脳半球をカバーする投薬条件においてもあきらかな病理学的異常はみられず、穿刺部周囲にわずかに炎症細胞浸潤が見られるにとどまった。さらに光線力学的治療(PDT)への応用として、腫瘍細胞に対し硼素化ポルフィリンを暴露しレーザー光照射を行った治療実験においては、濃度・暴露時間依存性に抗腫瘍細胞効果が得られたが、5-ALA投与によるPDTとの明らかな差は見られていない。本年度これらの実験により、新規硼素化合物の硼素中性子捕捉療法、光線力学的診断・治療に対し有効である可能性が示せている。また投薬経路としては全身投与よりCEDによる局所投与が、薬剤分布、副作用・合併症、経費(投薬量)の面で優れていた。検討には、悪性神経膠腫細胞(F98、U87)、ラット脳腫瘍モデル等を用いて行った。F98ラット脳腫瘍モデルにCEDを用いて新規硼素化ポルフィリンを投薬し、脳腫瘍および周囲脳・他臓器の硼素濃度をICPにより測定したところ、正常周囲脳に対し30倍の硼素集積を認めている。今年度、このモデルに対しレーザー光照射により光線力学療法による治療効果を検討したところ、有意な生存期間延長効果を認めた。投薬後の脳腫瘍は、レーザー励起光により明瞭な赤色蛍光を呈し、光線力学的術中診断にも有効であることが分かった。現在までに数種類のポルフィリン化合物に対しBNCT用ホウ素化合物としての有用性を、同様の実験系において検討し、最適な化合物を探るべく継続し検討ている。本年度これらの実験により、新規硼素化合物の硼素中性子捕捉療法、光線力学的診断(PDD)・治療(PDT)に対し有効である可能性が示せている。新規硼素化合物は日々進歩し、多数の実験的研究がなされているが、臨床応用の視点から、ポルフィリン化合物では(初回)手術時にPDD用途として術前投与し、術中照射としてPDTを行い、その際の摘出腫瘍の濃度を個々の患者で実測し、後療法としてBNCTを行う際にこの実測値を適応判断・線量評価に使用できるといった利点が考えられる。次年度以降は、原子炉再開に伴い中性子照射を行う研究が可能であり、中性子照射実験により新規BNCT用ホウ素化合物としての有用性に関し検証を加えることが必要である。硼素中性子捕捉療法(BNCT)用の新規硼素化合物として硼素化ポルフィリンを用い、治療効果、安全性に関し詳細に検討を加え、光線力学的治療(PDT)・診断(PDD)の有用性に関し検討を加えた。

昨年度、このモデルに対しレーザー光照射によりPDDおよびPDTによる治療効果・有用性を検討したところ、良好な視認性および有意な生存期間延長効果を認めた。本年度は特に、H2OCPによるホウ素の高集積およびPDT・による治療効果を示した。またH2TCPを用いた中性子照射実験での有意な生存期間延長効果に関し考察し、.報告を行った。計画当初に有望と考えたTFCCに関しては、細胞および動物実験における非常に高い腫瘍集積から治療効果を期待したが、硼素濃度から概算した生存期間の十分な延長効果を示すことは出来なかった。本研究を通じて、ポルフィリン化合物では(初回)手術時にPDD用途として術前投与し、術中照射としてPDTを行い、その際の摘出腫瘍の濃度を個々の患者で実測し、後療法としてBNCTを行う際にこの実測値を適応判断・線量評価に使用できるといった利点が考えられた。しかしながら、実験でも示したように、ホウ素化合物の高集積はそのまま中性子捕捉療法での線量付与には結びつかず、臨床応用に当たっては基礎研究を積み重ね、各々の薬剤および投薬経路によるCBEファクターの算出が必要であると考えられた。ホウ素化ポルフィリンは、視認性に富み、腫瘍に高集積を示すことから、PDTおよびBNCT双方での治療効果を大いに期待できる。