hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
凝縮性に基づく有用単語群の検出と構造化技術の構築

そして、有効性ならびに特長を、観光レビューサイトデータを対象として行った。また、これらのデータにおけるユーザーの影響度についての評価も行った。本年度は、従来までのデータに加え、映画レビューサイトのデータに対して、手法を適用する事により、各手法の更なる評価を行った。3)については、近代新聞検索サイトにおける実証実験を前年度までに実施した。昨年度からは、単語群データ以外のデータへの適用について検討を行い、特に時系列データに対して、幾つかの類型化手法ならびに特長検出手法の確立を行った。今年度は、市場データに対して幾つかの基本的な解析を行うと共に、時系列変化に注目した類型化を提案手法により行い、提案手法の評価を行った。また、時系列変化に注目した類型化においては、特徴的な時系列変化が各集団の特長であり、文章群におけるアノテーションワードに相当するものであると言える。そこで、異常点等の時系列変化に注目した新たな類型化手法を考案し、幾つかのデータに対して適用することにより、その有効性の評価を行った。また、農業環境データに対しても時系列解析ならびに変化点抽出法を適用することにより、その有効性の評価を行った。本研究の目的は、文章ビックデータを分類し、各分類に適切な注釈語(アノテーションワード)を付与することである。本目的を達成するため、クラスタ係数の概念を発展させた凝縮性という指標を導入し、それに基づいた分類や注釈語付与手法を提案した。提案手法の妥当性を評価するために、計算機実験や実証評価を行った。実証評価では、近代新聞検索サイトに適用し、広く公開することにより評価を行った。計算機実験では、Web上に存在するさまざまなデータに適用することにより、妥当性の評価を行った。また、文書データ以外のデータにも適用範囲を広げ、農業環境データ等への応用も行った。以上のことから、提案手法の有用性が明らかとなった。提案手法による単語群の検出や構造化が有効に働くか否かを明らかにするには、より多くの事例に対して適用することが必要である。そこで、目的1)ならびに2)については、他の特徴を持つデータや、より大規模なデータに適用することにより、提案手法の評価を行う。そして、得られた結果から、手法の改良や拡張を検討する。加えて、ユーザーの影響度分析については、時系列データへの適用について検討していく。目的3)については、引き続き近代新聞検索サイトにおける実証実験を続けると共に、広報紙等の他のデータへの適用について、検討ならびに実施を行う。加えて、文章データ以外への適用についても検討していく。引き続け、類型化手法やアノテーションの付与方法について検討していく。また、非文章データに関する提案手法の適用を検討する際に必要となる、さまざまな手法について検討する。提案手法の妥当性を評価するためには、多くのデータへの適用が必要となる。さまざまな文章データや非文章データに対して、引き続き提案手法を適用することにより、妥当性を検討する。
インターネットで異種プログラムを統合した建築物の連成倒壊挙動解析コラボレーション

本研究の目的は,様々な研究者が独自に開発した構造解析プログラムを統合することで,より高度で高精度な構造解析システム(統合化構造解析システム)を構築しようというものである.具体的には,研究代表者が開発したホストプログラム(NETLYS)の下に,研究代表者が開発した「合成梁解析用プログラム(COMPO)」,研究分担者の金尾氏が開発した「横座屈解析用プログラム(FERT)」,研究協力者の大神勝城氏(日鐵プラント設計)が開発した「局部座屈解析用プログラム(NASP)」,玉井宏章助教授(広島工業大学)の「露出柱脚の弾塑性解析プログラム(NETBASE)」,安井信行助教授の「円形鋼管の局部座屈解析プログラム」を統合した解析を実施した.また,研究協力者の潘鵬氏(京都大学)と共同して運動方程式の数値積分法を改良し,サブストラクチャから接線剛性を得ることなく境界自由度の復元力を得るだけで全体挙動が解析可能な方法を開発した.その方法を用いて自作の構造解析プログラムと商用の汎用プログラムとの統合解析にも成功した.本研究では電子メールなどによる構成員間のコミュニケーションを基本としたほか,研究代表者・分担者・協力者が集まって数回の研究会合を開き,各自の分担分野についての意見交換を行った.また,日本建築学会大会鋼構造部門パネルディスカッション,日本建築学会近畿支部鉄骨構造部会,東京工業大学の特別講演会などで本研究課題の活動内容について講演して広く啓蒙活動にも努めるとともに,日本建築学会および日本鋼構造協会の論文集に研究論文を投稿し採択された.本研究の目的は,様々な研究者が独自に開発した構造解析プログラムを統合することで,より高度で高精度な構造解析システム(統合化構造解析システム)を構築しようというものである.具体的には,研究代表者が開発したホストプログラム(NETLYS)の下に,研究代表者が開発した「合成梁解析用プログラム(COMPO)」,研究分担者の金尾氏が開発した「横座屈解析用プログラム(FERT)」,研究協力者の大神勝城氏(日鐵プラント設計)が開発した「局部座屈解析用プログラム(NASP)」,玉井宏章助教授(広島工業大学)の「露出柱脚の弾塑性解析プログラム(NETBASE)」,安井信行助教授の「円形鋼管の局部座屈解析プログラム」を統合した解析を実施した.また,研究協力者の潘鵬氏(京都大学)と共同して運動方程式の数値積分法を改良し,サブストラクチャから接線剛性を得ることなく境界自由度の復元力を得るだけで全体挙動が解析可能な方法を開発した.その方法を用いて自作の構造解析プログラムと商用の汎用プログラムとの統合解析にも成功した.本研究では電子メールなどによる構成員間のコミュニケーションを基本としたほか,研究代表者・分担者・協力者が集まって数回の研究会合を開き,各自の分担分野についての意見交換を行った.また,日本建築学会大会鋼構造部門パネルディスカッション,日本建築学会近畿支部鉄骨構造部会,東京工業大学の特別講演会などで本研究課題の活動内容について講演して広く啓蒙活動にも努めるとともに,日本建築学会および日本鋼構造協会の論文集に研究論文を投稿し採択された.本研究の目的は,様々な研究者が独自に開発した構造解析プログラムを統合することで,より高度で高精度な構造解析システムを構築しようというものである.まずは研究代表者が開発した「合成梁解析用プログラム」と「軸力材の曲げ座屈解析用プログラム」を「骨組解析プログラム」に統合した解析を行い,インターネットを介して異種プログラムを統合可能なことを示し,その成果を論文に発表した.さらに,研究分担者の金尾氏が開発した「横座屈解析用プログラム」と,大神氏が開発した「局部座屈解析用プログラム」の統合化にも成功し,それらの成果を国内会議および国際会議の場で発表した.これらの成果発表を通じ新たな研究協力者を得,本コラボレーションの輪を広げることができた.すなわち,玉井宏章助教授(広島工業大学)の「露出柱脚の弾塑性解析プログラム」,安井信行助教授の「円形鋼管の局部座屈解析プログラム」との統合化にも成功した.また,Peng Pan博士(京都大学)の協力を得,数値情報の通信技術を飛躍的に改良することができた.今年度の成果としては,サブストラクチャーの解析プログラムとホストプログラムの間で,剛性行列・変形増分・復元力を通信し合う方法についてあるレベルの成果を修めた.ロバスト性に富むシステムを構築するための新しいアイデアも得られており,次年度の活動に反映させるつもりである,本研究では電子メールなどによる構成員間のコミュニケーションを基本としたほか,研究代表者・分担者・協力者が集まって数回の研究会合を開き,各自の分担分野についての意見交換を行った.本研究の目的は,様々な研究者が独自に開発した構造解析プログラムを統合することで,より高度で高精度な構造解析システム(統合化構造解析システム)を構築しようというものである.具体的には,研究代表者が開発したホストプログラム(NETLYS)の下に,研究代表者が開発した「合成梁解析用プログラム(COMPO)」,研究分担者の金尾氏が開発した「横座屈解析用プログラム(FERT)」,研究協力者の大神勝城氏(日鐵プラント設計)が開発した「局部座屈解析用プログラム(NASP)」,玉井宏章助教授(広島工業大学)の「露出柱脚の弾塑性解析プログラム(NETBASE)」,安井信行助教授の「円形鋼管の局部座屈解析プログラム」を統合した解析を実施し,その成果を論文などで公表した.また,研究協力者の潘鵬氏(京都大学)と共同して運動方程式の数値積分法を改良し,サブストラクチャから接線剛性を得ることなく境界自由度の復元力を得るだけで全体挙動が解析可能な方法を開発した.

その方法を用いて自作の構造解析プログラムと商用の汎用プログラムとの統合解析にも成功した.本研究では電子メールなどによる構成員間のコミュニケーションを基本としたほか,研究代表者・分担者・協力者が集まって数回の研究会合を開き,各自の分担分野についての意見交換を行った.また,日本建築学会大会鋼構造部門パネルディスカッション,日本建築学会近畿支部鉄骨構造部会,東京工業大学の特別講演会などで本研究課題の活動内容について講演し,広く啓蒙活動にも努めた.
糖尿病性神経障害におけるインスリン作用異常の役割(インスリン受容体から見た検討)

ストレプトゾトシン誘発1型糖尿病ラットを用いて,触覚,機械的並びに熱刺激に対する知覚反応について経時的に検索を行った。1.モノフィラメントを用いた触覚刺激に対する反応;糖尿病発症後1週までに触覚刺激に対する過敏反応が出現し,2週目以降は正常ラットと同等の反応性を示したが,再び20週目以降では触覚過敏を示した。2.痛覚計を用いた機械的刺激に対する反応;糖尿病発症1週目にはすでに機械的刺激に対する痛覚過敏を示し,2週目まで悪化傾向を示したが,以降26週目までの観察期間中においては同程度の痛覚過敏を示した。3.ホットプレートを用いた熱刺激に対する反応;糖尿病発症1-2週目までは熱刺激に対する痛覚過敏を示したが,それ以降26週目までの観察期間においては正常ラットと有意な差は認めなかった。4.輻射熱を用いた熱刺激に対する反応;糖尿病発症2-3週目までは熱刺激に対する痛覚鈍麻を示し,一旦4-6週目において正常ラットと同等の反応性を示したが,再び8週目以降は知覚鈍麻に転じた。以上の観察期間中におけるこの糖尿病ラットの血糖値は持続的な高血糖(400mg/dl以上)を示していた。即ち,このモデルにおいては,糖尿病発症初期より認められる多様な知覚異常の推移は,持続性の高血糖のみからは説明困難と考えられた。本研究代表者はこの多様な知覚異常の成因に,このモデルにおけるインスリン欠乏から誘導される神経内インスリン受容体のシグナル異常が関与しているものと推定している。現在,この仮説を証明するため,分子生物学的手法を用いて鋭意検索中である。1.1型と2型糖尿病の比較研究現在まで、平成15年度以降において実験に用いるための末梢神経組織の採取を行っている。適齢10週の雄性ウイスターラットにストレプトゾトシン40mg/kgを尾静脈より投与して1型糖尿病モデル動物を作成している。糖尿病発症後2,4,6,8,27週目(各n=5-7)のラットおよび週齢と性を合わせた非糖尿病正常ウイスターラット(各n=5-7)から、両側の坐骨神経、腰椎後根神経節(14-6)、腓腹神経を採取している。2型糖尿病モデル動物としては肥満Zuckerラットを用いて、今後週齢と性を合わせて同様に神経組織を採取する予定である。2.末梢神経損傷実験現在まで、週齢10週の雄性非糖尿病正常ウイスターラットの坐骨神経を挫滅し、挫滅神経局所とその支配1次感覚ニューロンの存在する腰部後根神経節におけるインスリン受容体(IR)蛋白の発現をウエスタンブロットと免疫染色法を用いて経時的に検索している。その結果、神経挫滅後1日目から挫滅局所におけるシュワン細胞のIRの発現は著明に増加しており、この発現の増加は神経挫滅後7日目までも認められた。一方、その支配後根神経節では、分子量95kDaのIRβ鎖の発現が神経挫滅後4日目から急激な減少を示した。この後根神経節での神経挫滅後のIR蛋白の発現低下の時期は、挫滅神経局所における神経線維の軸索変性が形態学的に最も顕著になる時期と一致している。実験に用いたラットにおける生体内のインスリンレベルには変化が認められなかったため、これらの結果はIRの発現やシグナル変化そのものが末梢神経線維の形態保持や損傷神経の修復に関与している可能性を示唆するものと考えられる。今後、神経挫滅後のIR発現の変化を更に長期間追跡調査すると共に、この変化が対照的な体内インスリンレベルを有する1型および2型糖尿病モデル動物において、それぞれどの様な変化を示すのかについても比較検討する予定である。
有機性副産物の炭化による再資源化および炭素循環に関する研究

本研究では,各種産業から排出される有機性副産物のフロー解析の結果に基づき,有機性副産物を炭化し,得られた炭素の高度資源化を図り,炭素循環を基本とする持続可能なリサイクル技術を構築することを目的とし,従来の炭素材料にはない特徴を有する炭素材料の製造を行い,高付加価値を有する炭素材料として再利用するための技術を開発した。アセテート,ビニロン,ナイロンの炭化による炭素収率は麻,レーヨン,綿,ポリエステル,ウール,アクリルの炭素収率に比べ低値を示し,通常の炭化方法では不適であることが判った。製造した繊維由来炭素材料による4-ノニルフェノールの吸着等温線より吸着特性を求めた結果,環境ホルモン除去用炭素材料として用いることができた。下水処理場からの放流水1Lを採取し,0.5mgの繊維由来炭素材料を添加した結果,含有されている全有機物濃度は,7.2mg/Lが7.1mg/Lまで減少した(除去率1.4%)。一方,17β-エストラジオール濃度は,0.0105μg/Lから0.0040μg/Lまで減少した(除去率62%)。繊維由来炭素材料による17β-エストラジオールの除去率は,全有機物への除去率に比べ44倍となり,環境ホルモンを選択的に吸着除去できることが明らかになった。本研究の結果,各種繊維および混紡繊維由来炭素材料の収率は,繊維の種類により大きく差が認められた。さらに混紡繊維や混合繊維由来炭素材料の炭化による炭素収率,比表面積,細孔容積は,単一繊維由来炭素材料に比べ高値を示したことより,単一繊維では利用できなくても,混合繊維として利用することにより炭素材料として使用できるケースのあることが判った。
アジド基の導入を鍵とする中分子の迅速機能化法の開発

生物活性中分子は、その複雑な構造ゆえに、機能化が容易ではないことに加え、中分子で構成される化合物ライブラリーは未だにほとんど整備されていないため、新たな機能を示す中分子を見いだすのは困難である。これに対して、本研究では、中分子へのアジド基導入や、ジアジドプローブ化や多機能性プローブ化、さらに、逐次連結による中分子ライブラリー構築の実現を目指し、研究に取り組んでいる。平成29年度は、前年度に見いだしたアジド基の導入に関する知見などをもとに、複数の異なる種類のアジド基を有する分子の創製に成功し、逐次クリック反応を行うための基盤となる手法を確立できた。また、末端アルキン部位を有するシクロオクチンなどの、2種のアジド化合物を順次連結できる二官能性リンカーの開発にも成功し、生物活性中分子に機能を効率的に付与するための技術を開発できた。加えて、環状アルキンの反応相手としてアジド基以外の連結部位を探索していくなかで、チオフェン-S,S-ジオキシドが有用であることを見いだし、この連結部位がアジド基と区別して利用できることも明らかにできた。さらに、中分子を集積するための重要なプラットフォーム分子の一つとして、さまざまな反応相手と反応する高反応性化学種アラインに着目して研究に取り組んだ。その結果、ヘテロ原子を置換基にもつアラインや複素環が縮環したアラインの発生を利用することで、多官能基化された多彩な芳香族化合物群の合成に成功し、芳香族中分子類の創製に役立つ手法を開発できた。29年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度は、アジド化反応などに関して精査した結果、芳香族炭素ー水素結合を形式的にアジド化できる手法の開発に加え、アジド基を有するビルディングブロックを、アジド基を損なうことなく導入できる手法の開発に成功した。具体的には、これまでに得られていた知見に加え、トリフルオロメチル基やアルコキシ基などの様々な置換基を有するベンゼン類の炭素ー水素結合をイリジウム触媒を用いてボリル化する反応と、炭素ーホウ素結合のアジド化反応を組み合わせることで、多彩な芳香族アジド化合物を簡便合成できることを明らかにした。また、ヘテロ芳香族化合物の修飾法を検討する中、当初の計画を大きく上回る成果を挙げることができた。具体的には、アミノ基、シリル基、トリフリルオキシ基などで多官能基化されたベンゼン類の合成に成功した。さらに、得られた多置換ベンゼンを共通中間体として利用して、実際にさまざまなヘテロ芳香族化合物の合成にも成功し、ヘテロ芳香族中分子類の開発に役立つ手法を開発できた。芳香族炭素ー水素結合の形式的アジド化反応に関して、その適用範囲を明らかにできたことに加え、ヘテロ芳香族化合物の合成に役立つ新しいビルディングブロックの開発にも成功したことから、当初の計画以上に進展していると判断している。当初の計画に沿ったアジド化学の進展や中分子合成法の開発に加え、平成28年度に創出できた新しいビルディングブロックを利用した、新たな中分子合成法の開発にも取り組む。
堆積物中ペリレンの新規指標物質としての確立と検証

ペリレンは5つのベンゼン環により構成された多環芳香族炭化水素類の一種であり、世界中の堆積物から検出される。しかしながら、その起源が不明であったために指標物質として利用できなかった。そこで高濃度にペリレンを含む琵琶湖を研究対象とし、複数の顕微鏡による形態観察と化学分析によりその起源を検証した。その結果、菌根菌であるCenococcum geophilumの休眠体(菌核粒子)に含まれる色素が、ペリレンの主な起源であることを明らかにした。平成23年度に開発した、堆積物試料からペリレン含有断片を採集する手法を用いて、琵琶湖堆積物中からペリレンを含有するCenococcum geohirumの菌核粒子断片を更に探索した。その中で、ペリレンを比較的高濃度に含有する断片を採集することができた。この断片について、エネルギー分散型X線分光装置を備えた走査型電子顕微鏡(SEM/EDX)を用いて、化学的な特徴を調査した。その結果、高濃度にペリレンを含有している断片は菌核粒子に特徴的なアルミニウム(酸化アルミニウム)はほとんど含まれておらず、その代わりに共通してけい素が存在していた。珪化木のように、堆積物や土壌中に埋没した生体構造物が石英(けい酸)により結晶化する例は多い。このため、このペリレン含有断片についても同様に石英結晶が生成している可能性が示唆された。そこで、けい素の存在量が大きいペリレン含有断片について、微小部X線結晶回折装置(μXRD)を用いて石英結晶構造の有無を調べた。その結果、断片には石英結晶に特徴的なピークは認められなかった。けい素の存在量が大きいこの断片は菌核粒子の外側由来であり、菌核粒子の外側にはけい素が豊富に含まれていることが知られている。これらのことから、ペリレンを含有する菌核粒子断片中にけい素の存在量が大きいのは、風化の過程で石英化したのではなく、菌核粒子中にもともと含まれていたけい素に由来するものと考えられた。平成23年度は、琵琶湖堆積物中に含まれる高濃度ペリレンの起源を推定するため、前処理法の検討および顕微鏡による観察を行った。その結果、堆積物中のペリレンは流水域に生息する菌根菌の一種、Cenococcum geophirum(Cg)の構成物に由来することが強く示唆された。以下に具体的な結果を述べる。堆積物中に存在する高濃度ペリレンを含んだ断片を観察する上では、マトリックスの土壌由来成分と可能な限り分離しなければならない。そこで申請者は、乾燥堆積物試料を水に懸濁して超音波洗浄するとともに、40 umのナイロンメッシュを通過させることで、効率的に目的断片を採集する方法を開発した。メッシュ上に捕集された多数の黒色球体を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、菌根菌の一種であるCgの菌核粒子であることが確認された。そこで、琵琶湖集水域にCgを探索に行った結果、Cgの菌核粒子を複数採集することができた。このことから、メッシュ上に捕集された黒色球体は微小なCgの菌核粒子であると断定した。続いて、紫外光下で青色に発色する粒子を蛍光顕微鏡下で観察した。その結果、Cgの菌核粒子に特徴的な細孔構造が認められるとともに、高濃度にペリレンを含むことが顕微分光のスペクトルにより確認できた。さらに、この顕微分光システムを用いて複数の蛍光粒子のスペクトルを収集し、別途合成した試薬の蛍光スペクトルと比較・フィッティングを行った。その結果、Cgの菌核粒子に含まれるジヒドロキシペリレンキノン(DHPQ)はペリレンキノンを経由してペリレンになることが明らかになった。これらの蛍光粒子についてエネルギー分散型X線分光器(EDX)を備えたSEMで分析したところ、蛍光スペクトルから推察した元素組成と同様であった。これらのことから、琵琶湖堆積物中に含まれる高濃度ペリレンの起源はCgに由来するものと結論付けた。当初の計画では、堆積物中のペリレンを含む断片から、その起源を推定することだけを予定していた。しかしながら実際には、ペリレンの起源を推定するだけではなく、DHPQからペリレンへの段階的な変化を顕微分光等により確認できた。また、DHPQからペリレンへの変化について、菌核粒子内部の嫌気性生物の関与が小さいことも明らかになった。このことから、計画以上の進展であったと判断した。昨年度の結果から、DHPQからペリレンへと変化する際に、菌核粒子構造中からのアルミニウムの溶脱が引き金となる可能性が示唆された。この一連の変化を明らかにするためには先ず、菌核粒子の化学構造を明らかにする必要がある。このため本年度は、種々の手法を用いて菌核粒子の化学構造について明らかにする。その結果に基づき、菌核粒子中に存在するDHPQを含めた化学物質全体が、堆積過程でどのように変化するかを明らかにする。菌核粒子の化学構造を明らかにする上では、申請者が所属する研究室では保有していないSEM/EDXの使用が不可欠である。

このため、外注分析費に50万円程度の使用を計画している。また、菌核粒子の化学構造を明らかにする上では前処理も必要となることから、ガラス器具や試薬等の消耗品に50万円程度の使用を計画している。昨年度は計画よりも試薬量が少なく済み、繰り越し分が若干生じた。このため、この繰り越し分は消耗品費に充てる。さらに、サンプリングや研究成果発表のために旅費として20万円程度の使用を計画している。
超低エミッタンスビーム源の基礎開発

昨年度に引き続き、ドップラーレーザー冷却法によるクーロン結晶の生成および1次元紐状結晶(イオントラップの軸上に少数個のイオンが等間隔で整列した状態)の射出実験を実施した。結晶構造を維持したままイオンを引き出すことができれば、従来のマイクロビームを凌駕する、超高品質の"ナノビーム"生成が可能になる。単一イオンのピンポイント照射が実現できるため、放射線影響学上の基礎研究(たとえば、バイスタンダー効果や半導体デバイスに対するシングルイベント効果など)に格段の進歩をもたらすと期待される。使用したイオン種はこれまで通り一価のカルシウム(^<40>Ca^+)で、現有の線形ポールトラップ中で極低温まで冷却後、端板電極に印加した電圧を高速でスイッチすることによりMCP検出器に向けて射出する。ロッド電極に与える高周波電圧の振幅は30V前後とし、周波数は2MHzに固定した。まず、MCP側の直流端板電圧を0.55nsecで0V(イオン閉じ込め時は0.5Vに設定)に落とす一方、逆側の端板電圧は20Vまで上げて14個程度のイオンで構成される1次元クーロン結晶の射出を試み、個々のイオンが等間隔でMCPに到達することを確認した。これは結晶の非破壊射出に成功したことを意味する。次に、逆側端板電圧の終値を数Vから120Vの範囲で振って同様の射出実験を行い、MCPまでの到達時間および隣接イオン時間間隔の変化を計測した。その結果、いずれのパラメータもスイッチ後の端板電圧を調整することにより制御できることがわかった。これらの実験データは分子動力学シミュレーションの結果とよく一致する。MCP到達時のイオン群の平均規格化エミッタンスを3次元シミュレーションにより評価したところ、10^<-13>10<-12>mという値を得た。これは一般的なイオン源が生成する重粒子線のエミッタンスよりも6桁程度小さい値である。きわめて局所的な放射線照射を可能にする"マイクロビーム"は,放射線影響学上の基礎研究や材料分析・微細加工,バイオ技術などに広く応用されている。本研究では,従来のマイクロビームを凌駕する"ナノビーム"の実現を目指し,必要な要素技術の開発に着手する。ここで提案される"ナノビーム・ジェネレーター"は線形高周波四重極イオントラップ中で絶対零度近傍まで冷却されたクーロン結晶を引き出して加速することにより,低電流ながら,超低エミッタンスのビーム生成を可能にする。1次元クーロン結晶をトラップから非破壊的に射出できるかどうかがナノビーム・ジェネレーターの成否の鍵を握っており,この点を確認するための原理検証実験を行った。使用したトラップはイオン捕捉領域の内径が6mm,稼働周波数は2MHzである。高周波電圧の振幅はプラズマの安定性を考慮した上で決定するが,本実験では概ね30V前後の値に設定されている。交付申請書に記載した通り,カルシウムイオン(^<40>Ca^+)用のレーザー冷却システムを構築して比較的少数個のイオンをドップラー冷却し,実際にクーロン結晶を生成することに成功した。プラズマの線密度や軸方向の閉じ込め電圧等に依存して,結晶構造が変化することも確認した。年度の後半から1次元クーロン結晶の射出実験を開始した。数個程度の紐状結晶を生成し,検出器側の端板電極に印加した直流電圧を高速でスイッチすることによりイオンをトラップの外へ引き出す。検出器とは反対側の端板に印加した直流電圧もイオン出射時にスイッチして,引き出し効率の向上を図った。スイッチのタイミングや時間幅,電圧などのパラメータを調整しながら系統的実験を実施し,クーロン結晶射出条件の最適化を行っている。独自に開発した分子動力学コードに基づく数値実験的研究も並行して進めている。
ＧａＮ結晶のメゾスコピックなスケールでのひずみ場と表面再構成構造の研究

窒化ガリウムはシリコンに代わるパワーデバイスの材料としての期待も大きい。本研究ではシンクロトロン放射光を用いたX線トポグラフィーの手法で、GaN結晶基板上にGaN薄膜を成長させた断面試料を用いることにより成長界面近傍について研究した。その結果、特に界面でΔd/dの値が急激に変化していることがわかった。また、シンクロトロン放射光を用いたX線CTR散乱の測定を行った。その結果、GaN薄膜の結晶性により、CTR散乱強度が異なることから、表面構造が結晶性に依存することが示唆された。省電力技術と地球環境問題への貢献において大いに期待されるワイドギャップ半導体であるGaNは、光デバイスばかりでなく電子デバイスとしての期待も大きい。しかし、電子デバイスへの応用に際しては、さらなる結晶欠陥の低減が必要とされている。さらに欠陥の種類や数の同定だけでなく、欠陥周辺の広い範囲での微小なひずみ場の測定も求められている。本研究では、微小に傾いたμmオーダーのメゾスコピックなスケールの結晶グレインの解明および制御がGaN結晶のさらなる結晶性の向上の鍵をにぎると考え、その詳細を明らかにすることを目的とする。また、GaN結晶の表面再構成構造の解明が表面近傍のひずみとともに、その後の基板上の薄膜成長に大きな影響を与えると考え、その関係を明らかにすることも目的としている。高エネルギー加速器研究機構の放射光研究施設のシンクロトロン放射光を利用し、X線トポグラフの撮影にCCDカメラを用い、トポグラフ像を詳細に解析することにより、m面及びc面のGaN結晶についてμmオーダーでの結晶面の傾きのずれ(⊿θ)と結晶の面間隔の伸縮(⊿d)を分離し画像として可視化した。本年度は、欠陥密度の少ない、アモノサーマル法で作製されたGaN基板上にハイドライド気相エピタキシャル成長法(HVPE法)でGaN薄膜を成長させたGaN結晶の断面試料について、結晶面の傾きと面間隔のずれを分離し画像化して可視化した。特にa断面とc断面についてその違いを考察した。また、断面試料の成長界面付近のひずみが薄膜成長とともにどのように伝播していくかについて考察した。さらに、本年度は新たに超高真空装置を立ち上げ、計2台の超高真空装置を用いて、結晶性の良好なHVPE法で成長されたGaN結晶の表面構造を超高真空中で室温から1000°Cまで加熱しながら、反射高速電子回折装置で観察し、構造変化について考察した。シンクロトロン放射光を用いたX線トポグラフィーの手法でメゾスコッピクなスケールで結晶面の傾きのずれ(Δθ)と面間隔の伸縮(Δd/d)を分離し測定する実験については順調に行うことができた。さらに広い面積の変化を観察するための、評価面積のさらなる大面積化についても解析方法の手がかりを得た。反射高速電子回折法(RHEED)による表面再構成構造解析に関する研究については、電子線の試料への入射角依存性を詳しく調べる必要があることがわかり、試料回転機構のさらなる高精度化が必要であることが判明した。高エネルギー加速器研究機構の放射光科学研究施設のシンクロトロン放射光を利用し、X線トポグラフの撮影にCCDカメラを用いて、トポグラフ像を詳細に解析することにより、m面及びc面のGaN結晶についてμmオーダーでの結晶面の傾きのずれ(⊿θ)と結晶の面間隔の伸縮(⊿d)を分離し画像として可視化した。本年度は、結晶面の傾きのずれ(⊿θ)と結晶の面間隔の伸縮(⊿d)の画像のほかに、回折強度曲線の半値幅を、結晶の各点について、強度を画像から抽出することにより求め、画像として再び表示することに成功した。これまで得られている2つの画像とあわせて、今後、欠陥の詳細を明らかにできることが期待される。また、本年度は新たに超高真空装置を立ち上げ、加熱中に試料から放出される気体の種類を四重極型質量分析計で解析する実験を開始した。昨年度までの反射高速電子線を用いた実験で示唆された構造変化について、本年度は、室温での表面構造を詳細に解析するために、シンクロトロン放射光を用いたX線CTR散乱の測定を開始した。また、回折強度曲線の半値幅を、結晶の各点について回折強度を画像から抽出することにより求め、再構成して画像として表示することに成功した。これらの3つの画像から結晶欠陥の詳細が解析できるようになった。また狭い領域の画像を合成することにより、広い面積の変化を観察するため解析方法を明らかにした。

反射高速電子回折法(RHEED)による表面再構成構造解析に関する研究については、構造変化の試料作製方法依存性を明らかにした。また、加熱中に試料から放出される気体の種類を四重極型質量分析計で解析した。最近、GaN(窒化ガリウム)をはじめとするワイドギャップ゚半導体を用いた素子が実用化されつつあり、固体照明の光源ばかりでなく、高速、高耐圧のトランジスタの基板として期待され、今や喫緊の課題となった省電力や地球温暖化対策のキーテクノロジジーを支える材料としてSiCと並び有望視されている。さらにGaNについては、第5世代移動通信システムである『5G』の基地局用の高周波デバイス用の素子に用いられるといわれている。また、現在使用されている『4G』の基地局でも既に採用されはじめている。しかし、GaNは通常、サファイアなど格子定数の異なる物質の基板上にヘテロエピタキシャル成長させるため、結晶成長に伴い欠陥が生ずることはよく知られている。これまで、高精度で結晶グレインやそれに伴う格子ひずみを観察できるシンクロトロン放射光を用いたX線トポグラフィーの手法でGaN結晶について研究を行い、結晶面の傾きのずれ(Δθ)と面間隔の伸縮(Δd/d)を分離し測定してきている。さらに、GaN結晶基板上にGaN薄膜を成長させた断面試料を用いることにより成長界面近傍について、結晶面の傾きのずれ(Δθ)と面間隔の伸縮(Δd/d)のそれぞれをマッピングして画像を得ることに成功し、特に界面でΔd/dの値が変化していることがわかった。本年度は新たにシンクロトロン放射光を用いたX線CTR散乱の測定を開始した。具体的にはGaN(001)面(c面)についてX線CTR散乱法の実験を行い、サファイア基板上にMOCVD法(有機金属化学気相成長法)によりGaN薄膜を成長させた場合とアモノサーマル法(溶媒に超臨界アンモニアを用いて、高温・高圧下でGaN成長する液相成長法)で結晶成長させたGaN基板上にMOCVD法によりGaN薄膜を成長させた場合でCTR散乱強度が異なることを明らかにした。窒化ガリウムはシリコンに代わるパワーデバイスの材料としての期待も大きい。本研究ではシンクロトロン放射光を用いたX線トポグラフィーの手法で、GaN結晶基板上にGaN薄膜を成長させた断面試料を用いることにより成長界面近傍について研究した。その結果、特に界面でΔd/dの値が急激に変化していることがわかった。また、シンクロトロン放射光を用いたX線CTR散乱の測定を行った。その結果、GaN薄膜の結晶性により、CTR散乱強度が異なることから、表面構造が結晶性に依存することが示唆された。前年度に得られた結果を基にして、GaN結晶の表面近傍のひずみに関する研究を行う。GaN結晶の表面近傍のひずみはその後の結晶成長に大きな影響を与え、デバイス特性にも影響を与える可能性がある。本研究では、結晶の研磨や表面処理に着目し、表面近傍のひずみを測定する方法の一つである極端に非対称なX線回折法により研究を行う。GaN結晶のc面の場合、103反射で波長0.155nmのX線を用いると極端に非対称なX線回折の光学系が実現でき、m面の場合、203反射で波長0.135nmのX線を用いると極端に非対称なX線回折の光学系が実現できる。用いるX線の波長を変えることにより、結晶への侵入深さを自由に制御できる。
椎間板変性の機序解明とその治療法開発に関する基礎的研究

脊索細胞が椎間板の恒常性維持に果たしている役割について家兎を用いTIMP-3の発現を中心に検討を行った。(1)TIMP-3の免疫染色では4週令の髄核と線維輪の両方に陽性細胞を認めたが160週令では認めなかった.(2)160週令の髄核では4週令と比較し,TGF-β1およびTIMP-3のmRNAの発現が統計学的に有意に低下していた.(3)髄核組織を用い、液性因子として、TGF-β1およびIL-1βの脊索性髄核に対する影響を検討したところ、TGF-β1はTIMP-3の発現を濃度依存性に増加させ、一方IL-1βは、TIMP-3の発現には影響を与えず、MMPの発現を増強させることを遺伝子レベルで確認した。(4)TIMP-3(50nM)はtype II collagenおよびAggrecanのmRNAの発現を統計学的に有意に増加させた。(5)アグリカンの分解を担うADAMTS4の発現を年代の異なる脊索性髄核において遺伝子レベルで確認した。TIMP-3は他のTIMPと性質が異なり,MMPのみならずADAMTS4,5やADAM17のinhibitorであることが報告されている.加齢に伴いTGF-β1とTIMP-3の発現は共に低下しており,さらにin vitroでTIMP-3の発現はTGF-β1で濃度依存性にupregulateされることから,加齢性変化における脊索性髄核のTIMP-3の発現低下の一因としてTGF-β1の低下が考えられた.また,TIMP-3は基質分解の抑制のみならず合成維持にも影響し,脊索性髄核でのこれらの因子の発現低下が椎間板変性の引きがねとなる可能性が示唆された.したがって加齢におけるTGF-β1の発現低下に伴いTIMP-3の発現も低下し、基質合成能が低下すること、またMMP/TIMP-3,およびADAMTS4/TIMP-3の比率が分解系優位に傾くことで、椎間板恒常性維持のメカニズムに破綻が生じ、椎間板変性の初期の病態が発生することが推察された。昨年度までの実験によって得られた多糖重合体アルジネートを用いた培養実験結果を基に、生体内での脊索細胞の分子生物学的特長の解明を目的として,(1)4週令および160週令の日本白色家兎椎間板におけるTIMP-3の免疫染色.(2)半定量的RT-PCRを用いて,4週令および160週令の家兎椎間板脊索性髄核におけるTGF-β1およびTIMP-3のmRNA発現,(3)TGF-β1およびIL-1を各濃度(0,0.1,1,10ng/ml)存在下に髄核を24時間器官培養した後のTIMP-3 mRNAの発現,(4)TIMP-

3各濃度(0,0.5,5,50nM)存在下に髄核を24時間器官培養した後のtype II CollagenおよびAggrecan mRNAの発現について検討を行なったところ,(1)TIMP-3の免疫染色では4週令の髄核と線維輪の両方に陽性細胞を認めたが160週令では認めなかった.(2)160週令の髄核では4週令と比較し,TGF-β1およびTIMP-3のmRNAの発現が統計学的に有意に低下していた.(3)TGF-β1は濃度依存性にTIMP-3 mRNAの発現を増加したがIL-1は明らかな影響を与えなかった.(4)TIMP-3(50nM)はtype II collagenおよびAggrecanのmRNAの発現を統計学的に有意に増加させることが判明した。以上のことから,TIMP-3は他のTIMPと性質が異なり,細胞外基質への結合親和性が高いこと,またADAMTS4,5やADAM17のinhibitorであることが報告されている.加齢に伴いTGF-β1とTIMP-3の発現は共に低下しており,さらにin vitroでTIMP-3の発現はTGF-β1で濃度依存性にupregulateされることから,in vivoでの加齢性変化における脊索性髄核のTIMP-3の発現低下の一因としてTGF-β1の低下が考えられた.また,TIMP-3は基質分解の抑制のみならず合成維持にも影響し,脊索性髄核でのこれらの因子の発現低下が椎間板変性の引きがねとなる可能性が示唆された.これらの研究成果の一部は第49回米国整形外科基礎学会(Orthopaedic Research Society),第30回国際腰椎学会(International Society for the Study of the Lumbar Spine)、第18回北米脊椎外科学会(North American Spine Society),第18回日本整形外科学会基礎学術集会などにおいて発表した.昨年に引き続き、髄核内に終生脊索細胞が残存すると報告されている家兎を用いて、脊索細胞が椎間板の恒常性維持に果たしている役割について検討を行った。家兎の髄核組織を用い、液性因子として、TGF-β1およびIL-1βの脊索性髄核に対する影響を検討したところ、TGF-β1はTIMP-3の発現を濃度依存性に増加させ、一方IL-1βは、TIMP-3の発現には影響を与えず、MMPの発現を増強させることを遺伝子レベルで確認した。TIMP-3の免疫組織学的検討では、脊索性髄核において加齢と伴にTIMP-3の発現が低下することをタンパクレベルで確認した。またrhTIMP-3はtype2 collagenおよびアグリカンといった基質の遺伝子発現を維持することを確認した。一方、アグリカンの分解を担うADAMTS4の発現を年代の異なる脊索性髄核において遺伝子レベルで確認した。脊索性髄核において、ADAMTS4のinhibitorであるTIMP-3の発現が加齢に伴い減少し、かつその発現がTGF-β1によって制御されていることを我々は既に報告している。したがって加齢におけるTGF-β1の発現低下に伴いTIMP-3の発現も低下し、それらによって基質合成能が低下すること、またMMP/TIMP-3,およびADAMTS4/TIMP-3の比率が分解系優位に傾くことで、椎間板恒常性維持のメカニズムに破綻が生じ、椎間板変性の初期の病態が発生することが推察された。これらの研究成果の一部は第51回米国整形外科基礎学会(Orthopaedic Research Society),第17回日本軟骨代謝学会,第19回日本整形外科学会基礎学術集会などにおいて発表した.こうした増殖因子を含めた液性因子の投与が椎間板変性抑制の治療に応用できる可能性が示唆された。
持続的な成長因子シグナリングを可能にする人工気管の開発

癌浸潤などにより切除を余儀なくされた気管において、切除により生じた欠損領域を再建するための人工気管が当講座で開発され、臨床に使用されているが、人工気管の内腔が上皮に覆われるまでの長期間要することが課題であった。FGF-2に上皮再生促進効果があることから、本研究ではFGF-2を効果的に人工気管移植領域に供給できるように人工気管を改良することを目的とて研究を行った。人工気管の主要な部品であるコラーゲンスポンジにヘパリンを結合させることで、FGF-2はコラーゲンスポンジに強く保持され、移植した場合に比較的長期間作用でき、上皮再生を促進できることを示唆する結果が本研究より得られた。コラーゲンスポンジにヘパリンを結合させることで、FGF-2保持性が高まることをFGF-2に対する免疫染色およびELISAにより確認した。コラーゲンスポンジあるいはヘパリンを結合させたコラーゲンスポンジにFGF-2を保持させた後、それらのスポンジ内でラット由来線維芽細胞を培養したところ、ヘパリンを結合させたコラーゲンスポンジでは細胞増殖が促進された。また、ヘパリンを結合させたコラーゲンスポンジを用いた気管上皮および間葉系細胞の共培養系において、通常のコラーゲンスポンジを用いた場合に比べて気管上皮細胞の分化が促進されることが確認された。ヘパリンを結合させたコラーゲンスポンジおよび通常のコラーゲンスポンジにFGF-2を含有させ、ラットの気管欠損領域に移植したところ、スポンジへの間葉系および気管上皮細胞の遊走は前者のほうが早く、線毛細胞への分化も前者で促進されていた。形成された線毛は運動能を有し、正常気管上皮に比べて弱いものの、気管内腔面の異物を輸送する能力を有していた。ヘパリンを用いることで、コラーゲンスポンジのFGF-2保持性を高めることに成功した。さらに、ヘパリンとFGF-2を含有させたコラーゲンスポンジによって間葉系細胞の増殖や気管上皮細胞の分化が促進されることも示すことができた。さらに、同スポンジを用いることで、単にFGF-2を含有させただけのコラーゲンスポンジに比べて生体内での気管上皮再生を促進できることも確認された。動物実験によりvivoでの再生促進作用まで調べることができたと言う点では当初の予定よりも進んでいる。ただし、FGF-2シグナリングがどの程度の期間持続するかまでは十分に評価できておらず、引き続き検討していく必要がある。シグナリングの持続性を調べる上では、シグナリングにより活性型となる複数種のタンパク質を検出するための抗体を用意する必要があり、また、各タンパク質について検出に適した実験条件の検討を進めなければいけないが、最適な抗体および実験条件が見つかっていないタンパク質もある。前年度までの実験において、ヘパリンを結合したコラーゲンスポンジ(ヘパリン結合スポンジ)は従来のコラーゲンスポンジに比べてFGF-2保持性が高いことをin vitroでの実験系で示し、FGF-2を含有させたヘパリン結合スポンジを気管欠損に移植した場合には、移植領域の上皮再生を促進する結果から得られている。本年度では、FGF-2を含有させたFGF-2を含有させたヘパリン結合スポンジを気管へ移植した際のFGF-2保持性と、FGF-2刺激により誘導されるシグナル伝達経路の活性化について調べた。ウェスタンブロッティングにより、移植後にヘパリン結合スポンジ内に保持されていたFGF-2の量を調べたところ、少なくとも移植後三日目までFGF-2のバンドが検出された。従来のコラーゲンスポンジでは三日目でFGF-2のバンドが検出されなかったため、ヘパリン結合スポンジのFGF-2保持性は生体内に移植した場合にも発揮されることが示唆された。また、移植後にヘパリン結合スポンジ内に侵入した細胞について、MAPKシグナリングの下流で活性化されるErkのリン酸化を免疫染色調べたところ、リン酸化Erk陽性細胞が移植後1および2日目において多数観察された。また、pERK陽性細胞は移植領域周囲の気管上皮細胞でも観察されたが、従来のコラーゲンスポンジを用いた場合に比べてヘパリン結合スポンジを移植に用いた場合には、移植領域周囲の気管上皮細胞におけるpERK陽性細胞が少ない様子も観察された。ヘパリン結合スポンジではFGF-2の移植領域外への流出が抑えられたことが示唆され、ヘパリン結合スポンジのFGF-2保持性が従来のコラーゲンスポンジより高いことがこの結果からも示唆された。平成27年度において十分に評価できなかったFGF-2シグナリングの持続性に関して、細胞培養および動物実験により更に評価していく。ウサギなど、ラットよりも大きい動物を用いて大型の気管欠損を作製し、ヘパリンを結合させたコラーゲンスポンジの再生促進作用を調べる。

医歯薬学ヘパリンおよびFGF-2を含有するコラーゲンスポンジが培養線維芽細胞の増殖や培養気管上皮細胞の分化を促進すること、およびラット気管欠損領域における気管上皮再生を促進することを示すデータが速やかに得られたため、これらの実験にかかった費用は当初の予定を下回った。シグナリングを調べる上で必要な試薬、抗体等について、本研究の実験に適したものであるかを一つ一つ検討していく過程に時間がかかった。それらの試薬および抗体等は、検討のため少量ずつ購入していたため、現段階ではあまり費用がかかっていない。シグナリングの評価に必要な試薬及び抗体の購入に使用する予定である。その際、本研究の実験に適すると予想される物品を複数種まとめて購入することで、本研究の実験系に適するか否かを速やかに評価する。実験に適した試薬および抗体の検討が済んだ段階で、適当と判断された試薬及び抗体を大容量で購入し、シグナリングの評価を本格始動させる。
フィードバック回路一体型超伝導量子干渉計に関する研究

本研究は、磁束計としての超伝導量子干渉計(SQUID)の小型化・高感度化を目指した研究の一環として実施されたものである。特に、これまで室温エレクトロニクスで行われていたSQUIDのフィードバック回路を超伝導磁束フロートランジスタで構成することに主眼をおいて研究を実施した。以下に本研究で得られた結果について列記する。1.SQUIDを構成するジョセフソン接合の高品質化・・・・・電極となるNb薄膜中に含まれる不純物(主に酸素)の量がNbの超伝導特性を支配していることを見いだし、高速成膜し不純物の量を少なくすることで、バルクとほぼ同じ超伝導性を有する接合の開発に成功した。また、接合のトンネル障壁となるアルミニウム酸化物の形成機構、最適な膜厚等についても明らかとした。2.高品質接合を用いたSQUIDの雑音特性の評価・・・・・接合及びNb膜の高品質化によりSQUIDがどの程度高感度化されたかを明らかにするために、接合の品質を変化させてSQUIDの雑音特性を測定した。これまでのところ品質による明確な差異は認められていないが、これは測定系の未最適化および劣悪な測定環境によるものと考えられ、今後これらの点の改善を検討している。3.磁束フロートランジスタの開発・・・・・酸化物超伝導体YBCOを用いて磁束フロートランジスタの試作およびSQUIDのフィードバック回路として用いるうえで最も重要な利得を中心に動作結果の解析を試みた。これまでのところ、利得は1程度のものしか得られていないが、その原因が加工による劣化層の形成にあることをつきとめ、現在作成プロセスを改善して実験を進めている。
遺伝子解析による化学放射線治療感受性予測法の開発~腫瘍細胞を用いた基礎研究~

本研究の成果として、アンチセンス法からは、放射線照射および抗癌剤投与による蛍光発色により、遺伝子発現による定性的な治療効果予測が期待できることと、機能的画像診断法への応用も今後期待されることが挙げられる。その一方、定量的な遺伝子発現量の測定では、放射線投与量と遺伝子発現量の間に用量関係は確認できなかったことから、治療効果の有効性の評価法としては不十分であり、さらなる検討が必要であると思われた。腫瘍細胞の化学放射線療法に対する反応を予測する方法を確立するためことが本研究の最終的な目標である。今年度は、基礎研究として胃癌細胞(MKN-45)に抗癌剤投与と放射線照射を行い、反応を期待できる遺伝子候補としてGADD153, p21, c-Junの3者を選択した。コロニー法での胃癌細胞への放射線照射、抗癌剤投与では、用量に依存した生存率曲線が得られた。当該遺伝子物質のアンチセンスを蛍光色素で標識したところ、一定量を越えたところで、抗癌剤投与、放射線照射で蛍光発色が観察された。3者の候補遺伝子の中では、GADD153が有望と考えられた。real-time PCR quantificationsystem法による定量的測定では、抗癌剤投与では、抗癌剤の投与量と遺伝子発現量(GADD153)の間に用量関係が観察された。一方、放射線照射では期待した投与線量と発現遺伝子量の関係が得られなかった。今年度の成果として、定性的には放射線照射および抗癌剤投与による遺伝子発現が確認できた。これは、治療効果予測という機能的画像診断法の基礎として期待できる。定量的な遺伝子発現量の測定では、放射線投与量と遺伝子発現量の問に用量関係は確認できなかったことから、抗癌剤と放射線では、遺伝子発現に作用時間の違いがある、あるいは、両者に遺伝子発現機序の相違があることが推測された。他の癌細胞系(食道癌あるいは肺癌)を用いて抗癌剤、放射線投与と遺伝子発現量の用量関係が成立するか検討が必要である。今年度は、基礎研究として食道癌細胞に抗癌剤投与と放射線照射を行い、反応を期待できる遺伝子候補として、昨年度に引き続き、GADD153,p21,c-Junの3者を選択した。コロニー法を用いて、食道癌細胞への放射線照射を行ったところ、用量に依存した生存率曲線が得られた。当該遺伝子物質のアンチセンスを蛍光色素で標識したところ、一定量を越えたところで、放射線照射で蛍光発色が観察された。3者の候補遺伝子の中から、有望と思われたGADD153について今年度も検討した。real-time PCR quantificationsystem法による定量的測定では、放射線照射では期待した投与線量と発現遺伝子量の定量的関係は得られなかった。また、抗癌剤、放射線投与の両者では、遺伝子発現機序の相違があることも推測された。
全血凝固能検査法を用いた大量出血時の不足血液成分の同定と輸血アルゴリズムの作成

Rotational thromboelastometryを原理とした全血凝固能検査機器であるROTEMは大量出血症例などで凝固能を迅速に評価することが可能であり、適切な輸血療法の判断に応用できると考えられている。しかし、ROTEMの検査項目の各パラメータにおいて日本人の基準値は報告されていない。そこで本研究ではROTEMの検査項目であるINTEM (内因性凝固)、EXTEM (外因性凝固)、FIBTEM (フィブリノゲン)の各パラメータの日本人の基準値を設定することを目的とした。
尿路上皮癌患者に対する多剤併用化学療法の効果予測を目的としたバイオマーカーの確立

我々はは、ゲムシタビンの腫瘍細胞内への取り込みに中心的な役割を果たしている蛋白であるhENT1の高発現レベルが転移病変を有する膀胱癌の患者において独立した効果予測因子であることを証明してきた。今回の研究でリボヌクレオチド還元酵素1(RRM1)が、ゲムシタビンの耐性獲得に関与する物質である可能性が示唆された。我々の研究結果では、尿路上皮腫瘍細胞におけるRRM1の高発現およびhENT1の低表現がゲムシタビンを含んだ多剤併用化学療法を使って治療された転移の膀胱癌の患者の予後不良と関連するのを証明した。本研究結果は、化学療法を施行する尿路上皮癌患者における個別医療導入への礎となる成果である。我々は、尿路上皮癌に対する化学療法を施行する上での効果予測因子として薬学的バイオマーカーの意義についての研究を行っている。これまでGEMの代謝関連物質:hENT1,RRM1やCDDPの耐性獲得関連物質: ERCC1の発現を免疫染色法を用いて評価し、これまで当教室で治療済みの症例において後ろ向き研究を行ってきた。hENT1はpositive regulatorとしてRRM1とERCC1はnegative regulatorとしての有用性を示す後ろ向き研究の結果を学術集会で発表している。また、進行性・転移性膀胱癌患者から同意を得たのちに、手術材料を用いバイオマーカー候補物質の発現を調べ抗癌剤感受性の予測を行う前向き研究、`進行性・転移性膀胱癌症例に対する標準化学療法(GC療法、Gem+Carbo療法)の効果予測因子に関する前向き研究'を当院倫理委員会の承認を受けた後に開始している。多施設共同研究として研究は開始されており、内容については、対象症例をFirst line chemotherapyとしてGC療法を行う評価可能病変を有する進行性・転移性膀胱癌患者とし、研究対象病理標本の採取と取扱いについては、臨床研究参加に関する同意を得た上で、治療・診断の際に得られた尿路上皮癌標本の一部を採取している。各種バイオマーカーの発現については、免疫組織染色および定量的RT-PCR法を用いてmRNAレベルを測定しており、これらのバイオマーカーの発現が予後予測因子となり得るか否かにつき統計学的に多変量解析を行う予定である。おおむね順調に研究は進んでおり現在21症例が本研究に登録されている。我々の研究の骨子は、進行性・転移性尿路上皮癌患者に対する化学療法の感受性規定因子を解明し個別化治療を確立する事である。具体的には、全身化学療法を施行する上での効果予測因子としての薬学的バイオマーカーを見出すことである。進行性尿路上皮癌に対する標準化学療法はゲムシタビンとシスプラチンを併用したGC療法と古典的なMVAC療法が二者択一的な療法である。薬学的バイオマーカー物質の発現を評価することで、これらの標準療法の個別化医療の導入を試みる臨床研究を実施している。研究テーマ1としては、`当院における尿路上皮癌症例の摘除標本において、各薬学的バイオマーカー物質の発現を評価し、各種臨床病理学的因子との関係を検討する'としているが、これまで解析してきた症例数を増やした上での検討結果を学会発表などを行っている。研究テーマ2としては`各種膀胱癌株に関する各種バイオマーカー候補物質の発現に関する研究'であるが、これに関しても現在進行中である。また、研究テーマ3の`バイオマーカーの特定と発現の評価と個別化治療導入に向けた多施設共同前向き研究の実施'についても順調に症例登録が開始されている状況である。当教室においては、これまで膀胱癌を代表とする尿路上皮癌に対する化学療法を施行する上での効果予測因子として薬学的バイオマーカーの意義に関する研究を行ってきている。ゲムシタビンの代謝関連物質としてはhENT1やRRM1や、シスプラチンの耐性獲得に関連すると報告されているERCC1をバイマーカー候補物質として、これらのタンパクの発現を免疫染色を中心とした解析を行い、すでに治療済みの症例において、これらのタンパクの発現と予後や治療効果(近接効果)との関連について検討を行ってきた。これらから得られた知見は1, hENT1はGEMに対する強力なpositive regulatory proteinである。2, RRM1はGEMに対するnegative regulatory proteinである(耐性と関与?)。3, ERCC1はCDDPに対するnegative regulatory proteinである。というものである。これらの所見を踏まえて開始された多施設共同研究`進行性・転移性膀胱癌症例に対する標準化学療法(GC療法、Gem+Carbo療法)の効果予測因子に関する前向き研究'は順調に進行中である。現在30症例が本研究に登録されており、本臨床研究に参加する同意を得た後に、化学療法開始前に診断や検査目的に得られた尿路上皮癌標本の一部を採取している。各種バイオマーカー候補物質の発現に関しては、免疫組織染色によるタンパク発現および定量的RT-PCR法を用いてmRNAレベルを全例で測定している。