hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シンチレーション・ファイバーを用いた速中性子モニターの開発

本年度は、昨年度のテーパー型ライトガイドの製作に引き続き、ストレート型のライトガイドの製作を行った。大きさは一辺が50mmの立方体である。現在は、小型イメージ・インテンシファイヤーを使用しているが、将来、大型のものの使用が可能になったときに、このストレート型を使用することができる。また、シンチレーション・ファイバー・カメラの最終デザインに基く3次元タイプのシンチレーション・ファイパー・スタックを別に製作した。昨年製作した2次元タイプのスタック、もしくは最終デザインのスタックとイメージガイドとの組み合わせにより宇宙線やγ線を使用したシステム全体としての基礎テストを行うことができ、最小電離粒子の検出をはじめ、シンチレーション・ファイバー以外の部分でファイバーの径(250μm)以下の位置分解能を得られたことなど、十分に要求される性能を満足する基礎特性を得ることができた。また、本研究と関連し、荷電粒子線量計測に関する研究については、宇宙放射線線量実時間線量計測装置(RRMD-III)を用いた実験において、低エネルギーの陽子に対する応答を調べた結果、高エネルギー重イオン成分のみならず、低エネルギー粒子に対してもデータが信頼できることを加速器実験により確認した。得られたデータは今後、中性子計測に関しても有用となり得る。また、CERNのCERF施設を利用した、TEPC、DOSTELとの線量データ比較実験を行い、スペース・シャトル搭載実験と同様の結果を得、論文にまとめた。本年度は、小型シンチレーション・ファイバー・スタックと、位置保存型ライトガイドの製作を行った。ファイバー・スタックの仕様は、ファイバーの断面が250μm角で、スタック全体のサイズが25×25×50mm^3である。これは最終的な検出器で予定している大きさの1/4で2次元のタイプである。ライトガイドについズは、当初、国内のメーカー品を購入し、小型ファイバー・スタックと小型ライトガイドの組み合わせでのテストを予定していたが、その後の調査により、外国製でより大型のものの購入が可能であることが判明し、そちらに切り替えることにした。大型であると、今後最終的な検出器を試作する際にそのまま使用することができるためである。仕様は拡大側の有効面が5×5cm^2という、国内のメーカーで現状では製作できない大型のものである。外国製であるため納期が遅れたため、テストは平成15年度以降も継続して行う。もう一つの成果は、宇宙での中性子線量計測装置、線量計測の原理・方法の現状を詳細に調べ、それらの問題点を明らかにし、荷電粒子線量計測にも言及し、宇宙での中性子線量計測を今後どのように進めるベきかを議論しまとめたことである(研究発表2)。現状の検出器では線量計測のために、まず中性子のエネルギースペクトルを得てから線量換算係数を使用するのが主流であり、様々なエラーが含まれる。宇宙での線量レベルは非常に高い(1mSv/day)ため、精度の悪い測定は許されない。もし、2次荷電粒子についての線量計測を行えば、RRMD(宇宙放射線線量実時間線量計測装置)などで用いられている方法を採用できるはずで、そのために宇宙での中性子線量計測用として、シンチレーション・ファイバー・カメラの利用が手段の一つであるとまとめた。また。本研究と関連している荷電粒子線量計測に関する研究についての論文も共著という形で参加している。
介護保険施設の看護師への包括的ストレスマネジメント教育プログラムの開発と評価

介護保険施設に勤務する看護師のストレッサーと職務満足度、ストレス反応の特徴を全国調査により明らかにし、その結果に基づき看護師が効果的にストレスマネジメントを実践するための知識・能力を習得できる教育プログラムを開発した。ストレスの要因として頻度の高かった高齢者の状態急変時、終末期ケア等のアセスメントと対応に関する知識、多職種間の人間関係を良好に保つために必要な自己主張法、さらにストレス反応を低減させるためのマネジメント法として、呼吸法、漸進的筋弛緩法などを含めた研修会を試行し、本研究で開発したストレッサー測定尺度と研修内容の理解度により評価を行い、有効性が確認された。介護保険制度が開始されて10年が経過し、介護保険施設は急増したが、全国の介護保険施設における看護職員の確保状況をみると、約34割の施設で採用予定数を下回っており(日本看護協会,2004)、看護・介護職員のマンパワー不足は慢性的かつ深刻な問題である。マンパワー不足には、さまざまな要因による離職率の高さが指摘されている。その心理的要因として、上司や多職種間の人間関係から来るストレス、認知症高齢者などからの暴言、重度要介護高齢者に対する看護ケアの困難さなどから来るストレスが指摘されている(百瀬,2007; Cohen & Noelker, 2000)。さらに介護方針の違いや職場環境、相談する人や場所がないなどがストレスを増強させていることが報告されており、職員への教育とストレスマネジメントの方策に関する研究の必要性が指摘されている(畦地良平,2006)。その対応策と職場満足度を高める方法として、臨床能力を高めるトレーニングや職場環境・支援体制の整備、看護師のエンパワーメントを促進させるプログラム、ストレス低減のための教育を推奨している(Laschinger et al, 2001 ; Bernice, 2005)。しかし、具体的なプログラムの開発や実施・評価は行なわれていない。本研究の目的は、介護保険施設における看護師がより効果的にストレスマネジメントを実践できるようになるための教育プログラムを開発することである。この研究目的を達成するために、1)介護保険施設に勤務する看護師のストレッサー、ストレス反応、およびストレスマネジメントの実態を把握するための調査を行い、2)その調査結果に基づき「介護保険施設における看護師のストレスマネジメント尺度」を作成するとともに看護師が効果的にストレスマネジメントを実践するための知識・能力を習得できる教育プログラムを開発する。3)介護保険施設の看護師を対象に教育プログラムを試行し、教育方法・内容、および開発したストレスマネジメント尺度、既存のストレス測定尺度を用いて教育成果を評価する。本研究の目的は介護保険施設に勤務する看護師のストレスマネジメントスタイルの傾向を把握し、看護師のストレスマネジメントを促進する教育プログラムを開発することである。今年度は、施設で勤務する看護師が行う看護業務に焦点を当て、どのような業務にストレスを感じ、対処しているのかを明らかにすることを目的として、介護保険施設で勤務する看護師21名に半構成的面接法による調査を実施した。面接内容は、日頃の勤務の中で落ち込んだりイライラすること、悩んだり困難を感じること、仕事に対して意欲がわかない状況等について語ってもらい、同意を得て録音し逐語録を作成した。分析は、逐語録から一文ごとにコード化し、ストレスを感じることに着目してサブカテゴリーを抽出し、さらに看護業務に起因するストレッサーについてカテゴリー化を行った。研究実施に先立ち愛知県立看護大学研究倫理審査委員会の承認を得た。分析の結果、<入所者全員に対する安全管理への気遣い>、<余裕がないために入所者の個別性に配慮したケアが果たせない>、<入所者の状況からケアに対する明るい見通しが立たない>、<施設のケア方針が入所者にとってよいと思えない>、<看護師1人が抱えるケアが多すぎる>、<医師が不在のために急変時の判断が要求される>、<ケア以外に施設管理業務も行わなければならない>、<施設外からの監視に伴う緊張感>の8つのカテゴリーが抽出された。高齢者施設の看護師は、多数の入所者を抱えて適切なケアを提供できないことに悩み、病院勤務では経験がない、医師不在の中での受診の判断や施設に特徴的な管理業務などへの対応にストレスを感じていた。施設の看護師に必要な知識や判断能力を高める教育研修、ストレスマネジメントプログラムの開発を行う必要性が示唆された。高齢者ケアニーズの多様化と多職種が協働する際の複雑な人間関係等が介護保険施設で働く看護師のストレスを増強させていることが推察されるが、その実態研究は少なく、対策も不十分であることから、本研究は介護保険施設において看護師がより効果的にストレスマネジメントを実践することができるようになるための教育プログラムの開発を目的としている。本年度は、昨年度のインタビュー調査の結果に基づき、介護保険施設に勤務する看護師が行っていると推察されたストレスマネジメントについて52項目の設問を設定し、基本属性、職場の状況、職務満足度、ストレス反応等について実態調査を実施した。

調査対象は、全国の介護保険施設に勤務する看護師で、データ収集は無記名による自記式質問紙法とし、WAM NET介護事業者情報に登録ざれている全国の介護保険施設から2,000施設を無作為抽出し調査用紙を郵送し、施設長の承諾が得られた場合に看護師に配布してもらい、看護師の自由意思による回答を求め、回収は個別に返送してもらった。質問内容:個人属性、職場の状況、直近1カ月間に感じたストレス反応(20項目;全くなかったとても強くあったの4段階評定)、職務満足度(7項目;全く満足していない非常に満足しているの5段階評定)、自作の看護師のストレスマネジメント尺度、SOC等である。調査用紙は、介護老人保健施設、介護老人福祉施設、療養型医療施設等500施設、14,000部を発送し、2,217名から回収され、データ入力を進めている。現段階では、分析途中であるが、介護法人保健施設の一部からの結果では、直近1カ月間のストレス反応として、疲れやすい、体がだるく力が入らない、動作が鈍い、むかついたり、カッとする等の訴え率が高く、看護師のストレス反応は内省的な抑うつと他者との関係で高まる攻撃的反応が混在し、施設管理の在り方や人間関係と関連している傾向が推察された。高齢者ケアニーズの多様化と多職種が協働する際の複雑な人間関係等が介護保険施設で働く看護師のストレスを増強させていることが推察されるが、その実態研究は少なく、対策も不十分であることから、本研究は介護保険施設において看護師がより効果的にストレスマネジメントを実践することができるようになるための教育プログラムの開発を目的としている。本年度は、昨年度実施した全国調査の分析を中心に行い、看護師のストレス反応とストレッサーの実態を把握した。調査対象は、全国の介護保険施設に勤務する看護師で、データ収集は無記名による自記式質問紙法とし、WAM NET介護事業者情報に登録されている全国の介護保険施設から2,000施設を無作為抽出し調査用紙を郵送し、施設長の承諾が得られた500施設に、計14,000部を発送し、2,217名から回収された。質問内容は、個人属性、職場の状況、直近1カ月間に感じたストレス反応(20項目;全くなかったとても強くあったの4段階評定)、職務満足度(7項目;全く満足していない非常に満足しているの5段階評定)、自作の看護師のストレスマネジメント尺度、SOC等である。分析の結果、ストレス反応は、因子分析により『不安・抑うつ的反応』、『攻撃的情緒反応』の2因子構造からなることが推定され、「人間関係」「施設管理」に関する満足度と有意な関連が認められた。また、ストレッサーは、院内感染への配慮、認知症高齢者のBPSDへの対応、多職種との人間関係等の報告が多く、それらがストレス反応の合計得点とも有意な関連性が認められた。これらの結果に基づき、ストレッサーを軽減するために高齢者ケアにける感染予防、認知症ケアの知識、効果的なアサーティブネスの実践方法などを含む教育プログラムを開発する必要性が示唆された。来年度は、具体的な教育プログラムを作成し、実施、評価することである。
モバイルアドホックネットワークの秘密容量に関する研究

本研究プロジェクトでは,MANETの秘密容量(SC)に関して,正確なSCの分析,SC/遅延/機能停止のトレードオフ,SCの増大/最適化の3つの基本的な問題の調査を行った.セル分割されたMANETs,時間スロット化されたMANETs,そして,大規模無線ネットワークのSCを調査した.秘密機能停止確率と伝送機能停止確率のモデリング,遅延のモデリング,そして,SC,遅延,機能停止性能間の固有のトレードオフについての研究を行った.SCの最大化を目的に,リンク選択ポリシーの最適なパラメータ設定,最適なモード選択とスペクトラム分割,そして,メッセージ伝送電力とノイズ伝送電力の最適制御に関する調査を行った.1.大規模なポアソン無線ネットワークに対して,セキュアな通信を行うために,社会的な交友関係に基づく協調的ジャミングスキームを提案した.また,伝送機能停止確率と秘密機能停止確率に関して,提案したジャミングスキームの理論的な性能解析を行った.2.セキュアな通信のために協調的ジャミングと適時的リレーを行う典型的な2ホップリレー無線ネットワークに対して,盗聴者に耐性のある容量,すなわち,所望のレベルのセキュリティと信頼性を保証するために許容可能な盗聴者の正確な最大数に関する研究を行った.3.無線協調リレーネットワークに対して,セキュアな通信に向けて盗聴者に対処するための,最適リレー/目的地ペアの選択メカニズムを提案し,そして,その機能停止確率と傍受確率に関する理論解析を行った.4.複数の複数アンテナの盗聴者が存在する状況において,単一アンテナの伝送者から複数の複数アンテナの受信者に共通な機密データを伝送する問題を研究し,その接続停止確率と秘密機能停止確率を導出した.小規模な2ホップ無線ネットワークに対して,盗聴者に耐性のある容量を研究し,そして,無線協調リレーネットワークにおいて,セキュアな通信のために盗聴者に対処する,最適リレー/目的地ペアの選択メカニズムを提案した.さらに,大規模なポアソン無線ネットワークに対して,セキュアな通信を行うために,社会的な交友関係に基づく協調的ジャミングスキームを提案した.最後に,複数の複数アンテナの盗聴者が存在する状況において,単一アンテナの伝送者から複数の複数アンテナの受信者に共通な機密データを伝送する問題を研究した.本研究の成果は,9編のジャーナル論文誌と3編の国際会議論文誌として出版されている.1.典型的なアロハプロトコルを用いるMANETに対して,スループット容量を解析するための理論的フレームワークを開発し,実用的なバッファ制約を持つMANETのスループット容量の研究を行った.さらに,この容量の研究を拡張して,グループベースのスケジューリングを用いるセル分割されたMANETに適用し,伝送セキュリティを保証するためのオンーオフ伝送スキームの下で,その正確な秘密スループット容量を導出した.2.攻撃に対処するための物理層のセキュリティを採用し,結託盗聴者が存在しない単純な状況と結託盗聴者が存在する複雑な状況の両者における無線通信の秘密機能停止確率を研究した.さらに,2ホップバッファ支援型リレーの無線ネットワークにおいて,遅延とセキュリティのトレードオフ問題を調査するために,セキュアな伝送確率とエンドツーエンドの遅延性能を研究した.3.マルチホップの無線アドホックネットワークにおけるセキュアな経路選択問題を研究し,物理層のセキュリティとサービス品質(QoS)の両制約を考慮した,柔軟な経路選択アルゴリズムを提案した.また,この新たな経路選択アルゴリズムの下で,秘密機能停止確率と接続機能停止確率の解析を行った.典型的なアロハプロトコル,実用的なバッファ制約,そして,伝送セキュリティを保証するためのオンーオフ伝送スキームの下で,MANETの容量の研究のための異なる理論的フレームワークを開発した.そして,結託盗聴者が存在しない単純な状況と結託盗聴者が存在する複雑な状況の両者における無線通信の秘密機能停止確率を研究し,2ホップバッファ支援型リレーの無線ネットワークにおける,遅延とセキュリティのトレードオフ問題を調査した.最後に,マルチホップの無線アドホックネットワークにおけるセキュアな経路選択問題を研究し,物理層のセキュリティとサービス品質(QoS)の両制約を考慮した,柔軟な経路選択アルゴリズムを提案した.本研究の成果は,4編のジャーナル論文誌と2編の国際会議論文として出版されている.本研究プロジェクトでは,MANETの秘密容量(SC)に関して,正確なSCの分析,SC/遅延/機能停止のトレードオフ,SCの増大/最適化の3つの基本的な問題の調査を行った.セル分割されたMANETs,時間スロット化されたMANETs,そして,大規模無線ネットワークのSCを調査した.秘密機能停止確率と伝送機能停止確率のモデリング,遅延のモデリング,そして,SC,遅延,機能停止性能間の固有のトレードオフについての研究を行った.SCの最大化を目的に,リンク選択ポリシーの最適なパラメータ設定,最適なモード選択とスペクトラム分割,そして,メッセージ伝送電力とノイズ伝送電力の最適制御に関する調査を行った.柔軟なSC/遅延/機能停止のトレードオフのために,ワイナー符号と2ホップfキャストリレーを併用した新たな柔軟なリレースキームを開発する.上記のSC,遅延,機能停止に関する研究に基づいて,開発する新たなリレースキームに対して,正確なSC,SC/遅延トレードオフ,SC/機能停止トレードオフに関する性能を調査する.これらのSC/遅延/機能停止のトレードオフと関連するリレースキームに関する一般的な研究により,SC,遅延,機能停止に関して異なる要求を持つ様々なアプリケーションに対して,コスト効率のよいネットワーク構成を特定することが可能になるものと期待される.MANETsのSCを増加させるために,協調的ジャミング(ブラントジャミングなど),コーディング(線形ネットワークコーディングなど),異なるリレースキーム(日和見スキームなど)を用いたルーティングアルゴリズムの共同設計を行う.

電力割当は重要なネットワーク設計問題であり,特に電力制約のあるMANETsに対しては,MANETのSCに大きく影響を及ぼすことが知られている.MANETのSC最適化問題に取り組むために,最初に,正確なユニキャスト/マルチキャストSCに対する理論フレームワークを拡張し,協調的ジャミング,コーディング,ルーティングの共同設計の下での,新たな理論フレームワークを開発する.この新たな理論フレームワークを用いて,総電力制約の下でのSC最適化問題を研究し,非線形プログラムベースの最適化フレームワークと繰り返し探索アルゴリズムを開発する.SCの増加/最適化に関する研究により,既存手法を越える大幅なSCの増加を生み,理想的にはMANETsのSCの上界に近づくことが可能な有望なネットワーク戦略を提案できるものと予想している.研究成果を学術論文として取りまとめ,トップレベルのジャーナル論文誌や国際会議で広める予定である.MANETsのSCを増加させるために,協調的ジャミング(ブラントジャミングなど),コーディング(線形ネットワークコーディングなど),異なるリレースキーム(日和見スキームなど)を用いたルーティングアルゴリズムの共同設計を行う.電力割当は重要なネットワーク設計問題であり,特に電力制約のあるMANETsに対しては,MANETのSCに大きく影響を及ぼすことが知られている.MANETのSC最適化問題に取り組むために,最初に,正確なユニキャスト/マルチキャストSCに対する理論フレームワークを拡張し,協調的ジャミング,コーディング,ルーティングの共同設計の下での,新たな理論フレームワークを開発する.この新たな理論フレームワークを用いて,総電力制約の下でのSC最適化問題を研究し,非線形プログラムベースの最適化フレームワークと繰り返し探索アルゴリズム(二分探索法など)を開発する.SCの増加/最適化に関する研究により,既存手法を越える大幅なSCの増加を生み,理想的にはMANETsのSCの上界に近づくことが可能な有望なネットワーク戦略を提案できるものと予想している.研究成果を学術論文として取りまとめ,トップレベルのジャーナル論文誌や国際会議で広める予定である.29年度が最終年度であるため、記入しない。総合領域29年度が最終年度であるため、記入しない。
アセノスフェア-流動の研究ー琉球弧の新第三系の古地磁気と年代測定ー

研究目的は、沖縄トラフの拡大するプロセスを琉球島弧の古地磁気学と年代学とからの明らかにすることである。古地磁気学と年代学のための岩石採取を今年度は徳之島、石垣島、小浜島そして西表島にておこなった。古地磁気学は神戸大学にておこなった。消磁には熱消磁を用い、古地磁気方位はKirshvink法をもちいてもとめた。KーAr年代は岡山理科大学の質量分析計にておこなった。今年度の研究と昨年までおこなってきた研究とから次のような結果をえた。琉球南部の約45Maの火山岩層と10Maの貫入岩の古地磁気方位は大きな東振りの偏角としめした。この東振りの偏角は約4Maの岩石にはみられなかった。いっぽう琉球中部と台湾北部の18Ma以降の岩石の古地磁気方位はほぼ真北または真南をさした。この結果は琉球南部が、10Maから4Maのあいだに、台湾や琉球弧中部と相対的に時計回りに回転したことをしめしている。回転の大きさは台湾北部の約10Maと琉球南部の約45Maの古地磁気方位の比較から19°と見積った。各地域の伏角の大きさは、これらの地域が中新世以降有意な南北移動をしていないことをしめした。古地磁気学と年代学から沖縄トラフの拡大史について次のモデルを組み立てた。沖縄トラフは10Maと4Maの間に拡大した。沖縄トラフの南部は小さなおおぎ形をつくるように開いた。その結果、琉球南部は台湾北部を中心として時計回りに約19°回転した。中部では沖縄トラフは平行に開き、琉球弧中部は回転を伴わず太平洋側へ漂移した。
弾性波探査における散乱現象に関する基礎研究

弾性波散乱現象を補足的に理解するために、弾性波伝播数値シミュレータを開発した。なお数値シミュレーションにおいて、弾性波の発生・散乱をシミュレートするための数値演算ライブラリについては自作し、以下の2つの事柄について知見を得た。(1)媒体の不均質性を評価する手法として、時系列変動を時間-周波数解析するのに有効なウェーブレット変換を利用する手法を提案した。不均質性媒体を弾性波が伝播する際に、不均質性のサイズと弾性波の波長が同程度のとき、弾性波は最も散乱される。この性質に着目して観測記録の時間-周波数解析を行うと特徴的な現象が観察されることを数値実験ならびに室内実験により示した。波動が不均質媒体を透過するとき、特定の周波数帯域が散乱され直接波の後に現れてくる。あるいは波動が凹凸を有する反射面に入射したとき、特定の周波数帯域が散乱され直接波の後に現れてくる。実際に不均質性に富んだ地熱地域で取得されたデータに適用した結果、このような特徴的な現象を確認できた。このようなウェーブレット変換による時間-周波数解析は不均質性自体が探査対象である場合にも適用可能である。(2)ランダムな速度不均質性が弾性波探査(反射法地震探査)に及ぼす影響の要因として、反射波の散乱減衰の効果、反射波走時のばらつきの効果、直接波起因の散乱波が反射波を覆い隠してしまう効果を数値実験により定量的に評価した。その結果、直接波起因の散乱波の覆い効果が支配的であることが明らかとなった。また反射波走時のばらつきの影響は最も低いこともわかった。
水和を考慮した蛋白分子の非天然状態の構造と熱力学

蛋白質の立体構造安定性の定量的尺度は,天然(N)状態と変性(D)状態の自由エネルギー差ΔG_dである。従ってΔG_dに関与する因子を特定して,その寄与を評価するためには,N状態だけでなくD状態の構造情報が不可欠である。多くの構造プローブを用いた研究から,天然,完全変性(U)両状態の間にモルテン・グロビュル(MG)などの中間状態が存在し,D状態の構造は極めて多様であることが明らかにされた。本質的に多コンホメーション状態である非天然状態の研究において分光学的測定法とは相補的に,分子のグローバルな構造情報を与える溶液X線散乱法は有力な研究法であるが,それだけでは構造を特定できない。本研究はこの点を補完する方法を開発し,それを非天然状態の蛋白質の構造解析に適用するものである。具体的には,(1)極性基の水和と,ペプチド鎖の内部回転角の確率分布を考慮して,U状態鎖のコンホメーションを計算機内に生成させる方法を確立した。(2)(1)の手法を拡張して,N状態と同じ構造をもつ部分と解けてU状態と同様の構造をもつセグメントからなる非天然状態のmultipartite(MP)構造モデルのコンホメーションを生成させる方法を開発した。(3)溶媒を連続媒質として扱う近似の下で,溶媒の寄与を考慮してX線散乱プロフィルを計算する新しいアルゴリズム-表面積分法-を考案しこれに基づく溶液X線散乱シミュレーションプログラムを開発した。(4)(3)を数種の天然蛋白質とU状態鎖に適用し,その動作と有効性を確認すると共に,溶媒効果の精密な取り込みの重要性を明らかにした。(5)MG状態の構造モデルとして(MP)モデルを3種の蛋白質に適用し,実測と比較した。その結果何れも概ね,特にシトクロムcについては良く,MPモデルで説明できるが,α-ラクトアルブミンとミオグロビンでは実測と有意の差が見られ,モデルの改良の必要性が示唆された。蛋白質の立体構造形成の中間状態を予測し,その構造安定化の機構を明らかにすることを目的として,以下の研究を行ってきた。1.モルテン・グロビュル(MG)状態の分子構造予測MG状態は,折り畳み中間状態と類似の空間構造をもち,(1)天然状態に近い2次構造をもつ,(2)空間的な広がりがコンパクトである,(3)疎水核をもつ等の特徴を示す。我々は,これらの事実を考慮して,天然(N)状態から立体構造を壊していく過程を計算機上に再現し,水和自由エネルギーの上昇が最小となる経路上にMG状態が存在するとして,MG状態の構造予測を行う方法を開発した。その際分子鎖を,10個程度のセグメントに分割して,可能な中間状態数を制限する束縛折り畳みモジュール・モデルを提案した。この手法をα-lactalbuminに適用した結果,B,Cヘリックスとその回りの分子鎖が折り畳まれた構造が,MG状態の候補として予測された。この結果は,HD交換NMRの結果とも一致しており,MG状態の安定化に,疎水効果が重要であることを示すものである。立体構造安定化に対する解離基間クローン相互作用の寄与の解析cytochromecやα-lactalbuminは,酸性pHでN→MG状態転移を示すことが知られており,立体構造安定化に解離基間のクーロン相互作用が重要な役割を果たしていることが示唆される。そこでまず,天然蛋白質の解離基の正負電荷を,各々の個数は変えずにシャフルして可能な全ての分子を生成させてクーロンエネルギーU_Cを計算することにより,分子表面における解離基の分布の効果を調べた。

その結果,天然蛋白質の解離基の分布はランダムでななく,U_Cを低くするように配置されていることが見い出された。また,蛋白質の総表面電荷量に対するU_Cの依存性を調べるために,cytochrome cのリシン残基の正電荷を1個ずつ中性化したとき生成される全ての分子種についてU_Cを計算した。その結果,U_Cの平均値は正負の電荷が同数となる点で最低値に達するが,各値は電荷の表面分布に依存することを明らかにした。前者の結果は,Gotoらによる実測とは食い違い,中性pHにおける表面電荷の中性化の効果は,単純な解離基間の静電効果のみではないことが明らかになった。球状蛋白質は水溶液中で安定な立体構造を形成し,固有の機能を発現する。またその構造安定性の尺度は,天然(N)状態と変性(D)状態間の自由エネルギー差である。従って,蛋白質の立体構造の設計原理を解明するには,水和を考慮して天然状態と共にDなどの非天然状態の構造と熱力学を研究する必要がある。このような認識に立って我々は以下の研究を進めてきた:(1)蛋白質を構成する原子団の溶解熱力学:有機液体と水間での分配平衡のデータから蛋白質のN→D転移熱力学量を予測する際に必要な,ユニタリ移相熱力学量を求めるための理論的解析を行った。その結果,溶解過程における理想気体エントロピーは,溶質・溶媒の分子サイズ差に起因するエントロピーと溶質分子の解放に伴うコミュナル・エントロピーの2成分から成ることを明らかにし,これらの評価式を与えた(J. Phys. Soc. Jpn投稿中)。(2)溶液X線散乱強度の評価における溶媒効果の取り込み法の開発:非天然状態の構造を予測するために,溶媒効果を取り込んで溶液X線散乱強度を計算するための新手法-表面積分法-を開発した(Biophys. Chem.投稿中)。(3)溶液X線散乱シミュレーションによるモルテン・グロビュル(MG)状態の構造解析:平衡中間状態であるMG状態はその構造類似性から折り畳み中間状態の候補として注目されている。この構造モデルである,oligopartiteモデルに基づいて溶液X線散乱強度を計算する手法を開発した。これを,コイル状態のポリペプチド鎖に適用して手法の検定を行なうと共に,分光学的及び溶液X線散乱によってMG状態が検出されている,α-ラクトアルブミン,ミオグロビン,シトクロムcに適用して,ギニエ,クラツキ-及び距離分布関数による解析を行った。その結果,これらの蛋白質のMG状態は,上記モデルで良く記述されることを見い出した(論文執筆中)。
マンガンクラスト中の微量元素同位体比から解き明かす海洋、大気循環の変遷

今年度は、主に学術研究船白鳳丸のKH-9-5次航海で採取したインド洋の海水試料のNd同位体比の分析に専念した。分担者である田副は採取した表面海水の分析に関しては概ね完了した。また、西インド洋の5測点の鉛直分布に関しても半分以上の試料の測定を終えている。表面海水については、ベンガル湾より東部の海域についてはAmakawa et al(2000)による先行研究が存在するが、今回もほぼ同様の結果が得られた。今回初めて測定をおこなった西部インド洋の表面海水は緯度による明確なNd同位体比の違いが認められ、表層の流れ(海流)のパターンと良い一致を示した。従って、西部インド洋における表層流の時間(時代)変化を追跡する上で、Nd同位体比が極めて有効であることが示された。鉛直プロファイルに関しては、先行研究と同一測点のデータは存在しないため、厳密な比較、検証はできないが、水塊構造などを勘案するとほぼ矛盾しない結果が得られた。一方、代表者である天川は田副の測定結果との比較を行うために、田副同様に海水試料(西インド洋の3測点)の分離精製を精力的に行った。分析には多重検出器型ICP質量分析計(MC-ICPMS)を用いるが、そのためのNdの分離精製方法の検討も併せて行った。また、学術研究船白鳳丸のKH-11-7次航海において、日本近海のシャッキー海台で海水試料と堆積物試料(有孔虫殻など)のNd同位体比が同一の値を示すか比較、検証することを目的とし、同一測点において両試料の採取を行った。本研究の目的は太平洋およびインド洋のマンガンクラスト中のネオジム(Nd)と鉛(Pb)の時系列データからグローバルスケールでの古海洋、古大気循環像を新たに構築することである。そこで、初年度は海水試料中のNd同位体比の高感度分析手法の確立およびサンプリングに重点的に取り組んだ。Nd同位体比の高感度分析を実現するためには、表面電離型質量分析計(TIMS)による測定の際に効率良くNdの酸化物種(NdO^+)を発生させる必要がある。レニウムフィラメントにNdを単に塗布し測定を行うと、通常Ndの金属種(Nd^+)のみが検出される。そのため、NdO^+を発生させるにはNdと一緒にその発生を促す物質(アクチベーター)を塗布する必要がある。Ndの標準試料(約15ナノグラム)を用い様々なアクチベーターでの検討を行った結果、タンタル(Ta)が最も効果的であることがわかった。さらには、フィラメント上でNdをTaでサンドウィッチ状に挟み込むように塗布することでより効率的にNdO^+が発生することが明らかとなった。一方、Nd同位体比測定用の海水試料のサンプリングは、2009年12月から2010年1月にかけて西インド洋および南極海において実施された学術研究船白鳳丸のKH-09-5次航海で行った。試料は1000m以浅では20リットル以上、それ以深では10リットル採取した。船上で試料に鉄と酸を加え、しばらく放置した後アンモニアを添加し鉄の水酸化物を形成させNdを共沈させた。その後、上澄みを抜き取り全体量を減らし陸上に持ち帰った。また、同位体比測定用の試料他に、Nd濃度分析用の海水試料(各深度1リットル)も採取した。本研究の目的は太平洋およびインド洋のマンガンクラスト中のネオジム(Nd)および鉛(Pb)同位体比の時系列データからグローバルスケールでの古海洋、古大気循環像を新たに構築することである。本年度は北西太平洋(パレスペラ海盆)より採取したマンガンクラスト試料のNdとPb同位体比の分析およびインド洋の海水試料の処理を進めた。マンガンクラスト試料のPb同位体比(^<206>Pb/^<204>Pb、^<207>Pb/^<204>Pb、^<208>Pb/^<204>Pb)はいずれも表層(現在)から約200万年前へ僅かに上昇した後、最底部(約700万年前)へ系統的な減少を示した。一方、Nd同位体比(ε_<Nd>値)は-5から-4.5の値を示し、約270万年前頃に極小値を示すものの、それ以外は誤差範囲内でほぼ同じ値であった。マンガンクラスト試料のNd同位体比は深層水/底層水の値を反映しているものと考えられる。従って、ε_<Nd>値が大きな変化を示していないことは約700万年前から現在にわたりこの海域では深層水/底層水の循環に大きな変化がなかったことを意味する。一方、Pb同位体比の系統的変化は深層水/底層水の循環の変化ではなく、大気経由で輸送される陸起源物質の供給量などの影響によるものと考えられる。これは海洋においてPbの平均滞留時間がNdに比べ短いことと調和的である。学術研究船白鳳丸のKH-09-5次航海にてインド洋で採取した海水試料はNd同位体比の分析に供すべく、作成した鉄の沈殿を回収し塩酸に溶解した。

また、西インド洋の5測点の鉛直分布に関しても半分以上の試料の測定を終えている。表面海水については、ベンガル湾より東部の海域についてはAmakawa et al(2000)による先行研究が存在するが、今回もほぼ同様の結果が得られた。今回初めて測定をおこなった西部インド洋の表面海水は緯度による明確なNd同位体比の違いが認められ、表層の流れ(海流)のパターンと良い一致を示した。従って、西部インド洋における表層流の時間(時代)変化を追跡する上で、Nd同位体比が極めて有効であることが示された。鉛直プロファイルに関しては、先行研究と同一測点のデータは存在しないため、厳密な比較、検証はできないが、水塊構造などを勘案するとほぼ矛盾しない結果が得られた。一方、代表者である天川は田副の測定結果との比較を行うために、田副同様に海水試料(西インド洋の3測点)の分離精製を精力的に行った。分析には多重検出器型ICP質量分析計(MC-ICPMS)を用いるが、そのためのNdの分離精製方法の検討も併せて行った。また、学術研究船白鳳丸のKH-11-7次航海において、日本近海のシャッキー海台で海水試料と堆積物試料(有孔虫殻など)のNd同位体比が同一の値を示すか比較、検証することを目的とし、同一測点において両試料の採取を行った。
オキシルシフェリン誘導体を用いたホタル生物発光の色変化機構の解明

5-5ジメチルオキシルシフェリン水溶液の吸収スペクトルのpH依存性から、pKa=8の中性分子と陰イオンの2状態の吸収ピークをそれぞれ観測し、発光励起スペクトルからどちらの状態も陰イオンに対応する636nmの単一のピークで発光することを示した。発光タンパクに取り込ませた状態ではpH依存性は小さくなり、生物発光により近い592nmで光った。これはルシフェラーゼが作る環境が水中と異なるためであるものと考えられ、発光および吸収をプローブとして発光タンパク質が作る環境を調べる道筋が立った。ホタル生物発光基質の誘導体である、5,5-ジメチルオキシルシフェリン(以下発光体と呼ぶ)の、水中および発光タンパク中(以下in-situと表す)の、吸収及び蛍光スペクトルのpH依存性を測定した。発光体は十分量の発光タンパクにマグネシウムイオンおよびアデノシン一リン酸を適切な量加えることで全量が発光タンパクに取り込まれ、少なくとも数時間の間は安定して光学計測を行うことが出来た。水中でもpH9以下の条件であれば1時間程度は殆ど加水分解されず、測定系の工夫により光学計測を行うことに成功した。Gaussian09による計算および、水中、有機溶媒中の測定によると、総じて発光体は波長400nm付近で吸収の、500nm付近に発光のピークを持ち、陰イオン化によって両ピークが100nm程度長波長側にシフトすることが分かった。この実験で現れた吸収ピークおよび発光ピークをこの知見と照らし合わせると、pH6から8の範囲では発光体は中性で存在するが、光励起後脱プロトンされて発光していた。より精度の高い比較では、吸収波長および発光波長は有機塩基を加えたクロロホルム中の値に近く、発光タンパクが作っている環境を解明するために有用な知見が得られた。本研究で得られた知見のうち、特に水中の光学特性について理論的に考察しまとめ、樋山みやび研究員と共同でPhotochemistry and Photobiology誌での論文発表を行った。ホタル生物発光の発光体であるオキシルシフェリンの分光的性質は、その不安定性からあまり進んでこなかった。最近、これまでのオキシルシフェリンとその類似体で吸収・蛍光スペクトルを比較することで、水溶液中に存在するオキシルシフェリンの共役酸・塩基ごとの吸収・蛍光スペクトル形状が明らかにされた。これらのスペクトルは分子振動による幅をもち、その形状はオキシルシフェリンとその共役酸・塩基のポテンシャル曲面の情報を反映していると考えられる。そこでオキシルシフェリンの吸収・蛍光スペクトルにおける振動の影響を明らかにすることを目的として分子振動によるスペクトル幅を理論計算から求めた。6種類の水中のオキシルシフェリン類似体の、pH7における水中での吸収スペクトルおよび蛍光スペクトルをGAUSSIAN09を活用して計算するとともに、pKaの計算から各成分の存在比を計算した。スペクトルの計算方法としては各共役塩基の基底状態と第一励起状態の振動波動関数を溶媒効果を取り入れた密度汎関数法で計算し、それらの間の遷移モーメントをフランク・コンドン因子から見積もる方法で計算した。吸収、蛍光の両者間で主な基準振動、倍音、結合音の振電遷移はよく似ており、吸収スペクトルにて0.3eV-0.6eVの、蛍光スペクトルでは0.4ー0.5eVの半値全幅が得られた。この結果と過去の実験結果を比較したところ、phenolate-keto型の共役塩基を除いた5種類の類似体で、蛍光および吸収スペクトルの値がよく一致した。各成分の存在比も実験を良く再現し、オキシルシフェリンの光ルミネッセンス過程が明らかになった。主に理論計算により、オキシルシフェリンの光ルミネッセンス過程が明らかになった。本研究ではホタル生物の発光体であるオキシルシフェリンや、その誘導体の分光学的性質を実験的に観測し、ホタル生物発光の機構を明らかにしてきた。昨年度の理論的な研究により、ホタルのオキシルシフェリンの6種類ある共役酸・塩基のうち5種類で実験と理論が良い一致を見た一方、フェノレート・ケト型の共役塩基で実験結果と計算結果がずれた点をうけ、オキシルシフェリンおよびその誘導体を含めた更なる実験が必要と判断した。本研究はホタル生物発光以外にもバクテリアルシフェリン、渦鞭毛藻類ルシフェリン、ヴァルグリン、セレンテラジンといったほかの生物発光の発光体の、光ルミネッセンスの発光励起スペクトルの定量測定をはじめとして光学的性質を測定し理論的に解析することで、生物発光の機構への理解を深めることが期待出来るが、これらの実験を進めるためには室温では不安定な生物発光体およびその類似体を低温で保管する器具、安定で波長可変な光源および分光器とそれに付随する光学系が必要であるため、東京大学物性研究所でのみ実験が可能な状況であった。今年度は今後を含めて福島再生可能エネルギー研究所でも多様な生物発光体の光ルミネッセンス測定の実験を可能とするための光学系作成を行った。すでに導入され現在他の実験では使用されていない光学除振台、暗幕、小型分光器を組み合わせて光学系を組むことでクロスニコルの光ルミネッセンス測定系を組み、発光体を含む溶液の光ルミネッセンスを励起波長を変えながら測定を行うことが可能となった。

これはルシフェラーゼが作る環境が水中と異なるためであるものと考えられ、発光および吸収をプローブとして発光タンパク質が作る環境を調べる道筋が立った。加水分解されやすい特性からこれまで系統的な測定が行われてこなかった水中及び発光タンパク質中でのジメチルオキシルシフェリンの光学計測のための技術的課題を解決し、実験手法を確立し、発光体の光学特性の起源に通じる知見を得た。量子化学計算については東大物性研だけでなく産総研側でも環境を整えつつあり、27年度への研究環境が整った。光ルミネッセンス過程が明らかになった今回の知見を活かし、化学ルミネッセンスや生物発光との関係を明らかにしていく。光物性申請書に沿った形で研究を推進していく。現状得られているデータはpHの範囲などの点で単体で論文発表するにはいくらかデータを追加してく必要があるため、東京大学物性研究所秋山研での実験を行う。量子化学計算による考察を深めるため、現在福島再生可能エネルギー研究所内で立ち上げているワークステーションをつくば事業所に設置し、サイトライセンスされているGaussian09を稼動させ、発光体がタンパク中で置かれている状況を更に詳しく知っていくために必要な計算を行う。ジメチルオキシルシフェリンの特性を調べる実験結果を主とし、生物発光の起源について考察した論文を発表し、別のタンパク質を使った計測やな軟X線分光の実験へと繋げていく。新しい発光の測定系に必要な光源の価格が年度予算を上回っていたため。見積競争により予想より安価な調達があったため。今年度予算と併せ、新しい発光の測定系測定系に必要な光源を購入する。消耗品費として充当を希望する。
腎細胞癌における分子標的薬の治療効果予測と耐性獲得にかかわる分子メカニズムの解明

分子標的薬の治療効果を予測しうるゲノム異常プロファイルの同定に向け、平成29年度に引き続き平成30年度も検体の収集を行った。診断時に既に転移を有している症例や、転移を生じるリスクの高い症例を中心に、およそ30症例について手術あるいは生検時に採取した検体の一部を凍結保存した。また、過去に手術検体を採取した症例で、新たに転移を生じ、分子標的薬を開始した症例も存在するので、解析可能な症例はさらに増えている。また、血漿遊離DNAによる転移の予測や治療効果の評価に関しても、検体収集を進めると同時に、一部の症例では検体からのDNA抽出と変異解析も行った。約40症例について、手術前および術後1週間の時点で採血を行い、血漿を遠心分離して凍結保存していたが、このうち20例についてcell free DNAの抽出を行った。同時に手術検体も採取しており、腫瘍DNAを抽出したうえで、VHL遺伝子の変異を同定した。血漿から抽出したcell free DNAについても、VHL遺伝子のシークエンスを行ったところ、4症例について腫瘍DNAと全く同一のVHL遺伝子変異を検出することができた。4症例のうち3症例については術後1週間に採取した血漿遊離DNAからは、変異は検出されなかった。残りの1症例は、既に転移のある症例だったが、術後1週間に採取した血漿遊離DNAからも、同じ変異を検出することができた。このことは、血漿遊離DNAの解析結果が病勢を反映する可能性を示唆しており、より解析の精度を上げることによって、転移の予測や治療効果の評価に有用となりうるものと考えられる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。分子標的薬の治療効果を予測しうるゲノム異常プロファイルの同定に向け、平成28年度は主に検体の収集を中心に進めていった。診断時に既に転移を有している症例や、転移を生じるリスクの高い症例を中心に、およそ20症例について手術あるいは生検時に採取した検体の一部を凍結保存した。また、血漿遊離DNAによる転移の予測や治療効果の評価に関しても、平成28年度中に検体収集を進めると同時に、一部の症例では検体からのDNA抽出と変異解析も行った。約30症例について、手術前および術後1週間の時点で採血を行い、血漿を遠心分離して凍結保存していたが、このうち16例についてcell free DNAの抽出を行った。分子標的薬への耐性獲得のメカニズムの解明に関しては、適切な症例がなくまだ検体の採取を行えていないものの、その他の計画については現在のところ順調に症例の蓄積と検体採取を行えている。また、血漿遊離DNAについては、一部の症例で解析を実施することもできた。分子標的薬の治療効果を予測しうるゲノム異常プロファイルの同定に向け、平成29年度は主に検体の収集を中心に進めていった。また、血漿遊離DNAによる転移の予測や治療効果の評価に関しても、平成29年度中に検体収集を進めると同時に、一部の症例では検体からのDNA抽出と変異解析も行った。

分子標的薬の治療効果を予測しうるゲノム異常プロファイルの同定に向け、平成29年度に引き続き平成30年度も検体の収集を行った。診断時に既に転移を有している症例や、転移を生じるリスクの高い症例を中心に、およそ30症例について手術あるいは生検時に採取した検体の一部を凍結保存した。また、過去に手術検体を採取した症例で、新たに転移を生じ、分子標的薬を開始した症例も存在するので、解析可能な症例はさらに増えている。また、血漿遊離DNAによる転移の予測や治療効果の評価に関しても、検体収集を進めると同時に、一部の症例では検体からのDNA抽出と変異解析も行った。約40症例について、手術前および術後1週間の時点で採血を行い、血漿を遠心分離して凍結保存していたが、このうち20例についてcell free DNAの抽出を行った。同時に手術検体も採取しており、腫瘍DNAを抽出したうえで、VHL遺伝子の変異を同定した。血漿から抽出したcell free DNAについても、VHL遺伝子のシークエンスを行ったところ、4症例について腫瘍DNAと全く同一のVHL遺伝子変異を検出することができた。4症例のうち3症例については術後1週間に採取した血漿遊離DNAからは、変異は検出されなかった。残りの1症例は、既に転移のある症例だったが、術後1週間に採取した血漿遊離DNAからも、同じ変異を検出することができた。このことは、血漿遊離DNAの解析結果が病勢を反映する可能性を示唆しており、より解析の精度を上げることによって、転移の予測や治療効果の評価に有用となりうるものと考えられる。平成29年度も引き続き検体の採取を積み重ねていきながら、ゲノム解析も行っていく。血漿遊離DNAの解析については、VHL遺伝子の検出の感度がやや低いので、検体採取や解析方法の工夫を行い、より精度の高い解析を行えるようにする。平成30年度も引き続き検体の採取を積み重ねていきながら、ゲノム解析も行っていく。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
長期療養児と家族に対する地域支援ネットワークのための看護コーディネーターの検討

平成9年度は、平成8年度の調査の継続と共に、病院内外に存在する在宅ケア相談室の活動分析と問題点などを探り、看護コーディネーターとしての役割や機能を明らかにすることを目的に行った。1.調査方法:長期療養児とその家族に関わる医療者350名(医師、病棟看護婦、外来看護婦、地域の保健婦や訪問看護婦)に対し、看護コーディネーターに対する役割期待や位置づけについて郵送調査を実施した。また、子どもやその家族が利用している病院内にある在宅ケア相談室(訪問看護を含む)8箇所を訪問し、活動状況や問題点についての面接調査を実施し分析した。2.調査結果:1)看護コーディネーターについては、職種を問わずその必要性を認めていた。特に地域と医療とを結ぶ連絡調整(橋渡し役)への役割期待が高かった。どのような職種が望ましいかは、病院勤務の看護婦は病院内の訪問看護婦、医師はソーシャルワーカー、保健婦は保健婦が最も良い立場であると考えており、またどのような場で働くかの統一した意見も難しかった。しかし医療と地域の両方に精通した人が最も働きやすい場にいることが求めれていることが明らかになった。2)在宅ケア相談室は2箇所が小児専門病院、6箇所が総合病院であり、その機能や役割は個々の病院の特性によって異なっていた。対象となる患児数にもばらつきがあったが、内容的には医療的ケアを伴うものや親の精神的援助が中心であった。各相談室では、相談や訪問の手続きの明確化、カンファレンスや評価方法の検討により内容の充実を図っていることが明らかになった。一方、子どものための相談室機能の充実には、この活動の意味をピ-アールし病院内に積極的に働き掛けていく姿勢や、そのための方略をどのように持ち合わせるかが課題のようであった。3.今後の方向性:今回の研究結果より、看護コーディネーターの機能を生かすための具体的な方策を検討すること、どのような場で機能することが最も良いか事例検討などを通して明らかにしていくことが示唆された。地域で療養を必要とする慢性疾患の子供たちやその家族が持つ医療・社会的問題を明らかにし、地域との連携をはかるための看護コーディメーターのあり方について検討を行うため、1996年度は、慢性疾患をもつ子どもとその家族、医師、看護婦(入院病棟および外来看護婦)、地域保健婦の3者より療養生活上の現状と問題点について探ることが目的であった。1.調査方法の概要病院や地域との連携の中での療養上の問題については、まだ明らかにされていない事が多いため、文献等を参考に半構成的質問紙を作成し、慢性疾患児を専門に診療している医師、ケアに携わる看護婦、地域でのケア提供者である保健婦、また慢性疾患児をもつ親に、面接による既述調査を実施した。2.調査結果面接では、医療者側としてケースに応じた退院指導や療養指導を行っているが、外来や地域との連携の取り方が十分ではないことや、退院後の療養生活指導の評価を行えていないことが問題のようであった。また地域保健婦への療養指導の依頼は、現状では少ないようである。一方親・家族は、退院直後や在宅中に生じる新たな療養上の問題に直面したときに不安を感じ、援助を必要としているようであり、援助を必要とする時期があるようであった。それぞれが抱える問題については、さらに質問紙調査によって量的に分析を進め、看護コーディネーターの役割検討に繋げることが必要とされた。3.今後の方向性(1)質問紙調査の拡大により、量的に現状と問題の分析を進める。(2)病院内外に存在している、小児慢性疾患児のための在宅ケア相談室(訪問看護を含む)などを対照に、現在行われている援助体制や内容について検討する。(3)(1)(2)を基に看護コーディネーターの役割機能の検討を進める。

3.今後の方向性:今回の研究結果より、看護コーディネーターの機能を生かすための具体的な方策を検討すること、どのような場で機能することが最も良いか事例検討などを通して明らかにしていくことが示唆された。
神経/シュワン細胞相互作用に着目した抗がん剤誘発末梢神経障害の機序・治療法の探索

本研究では神経/シュワン細胞の共培養実験系ならびに動物モデルを構築して、シュワン細胞に着目した抗がん剤誘発末梢神経障害のon-set機構ならびに難治化に関わる分子機構の解明を目的として検討を行った。さらに、シュワン細胞の機能正常化による神経軸索保護/再生を基盤とした新規治療法の可能性を探ることを目的として、京都大学が保有する既承認医薬品化合物ライブラリーからシュワン細胞の分化・再髄鞘化を促す薬物をハイスループットスクリーニング(HTS)した。研究代表者は、これまでにパクリタキセルにより末梢神経の髄鞘形成細胞であるシュワン細胞の脱分化が誘発され、これによる脱髄が抗がん剤誘発末梢神経障害発症の一因であることを明らかにした。(Imai S etal, Sci Rep 2017; 7(1):5947)。本年度は、さらにパクリタキセル処置後に、脱分化シュワン細胞から炎症因子であるgalectin-3が遊離されることで、末梢神経周囲にマクロファージが誘引・蓄積され、これらが疼痛反応を助長していることを見出した。これらの知見については現在、海外学術誌への投稿を準備している。一方、本年度に研究代表者らは髄鞘構成タンパク質のMBPの発現強度を指標として、シュワン細胞の分化状態を評価するHTS実験系の構築に成功した。本HTS系を利用して、京都大学医学研究支援センター・ドラッグディスカバリーセンター所有の既承認医薬品・新規化合物ライブラリーの約3,000種の薬物からシュワン細胞を分化誘導できる抗がん剤誘発末梢神経障害の候補薬を複数選出した。その候補薬のいくつかについては、既に培養実験系並びにパクリタキセルの抗がん剤誘発末梢神経障害モデルマウスを用いて、治療薬としての有用性について評価を進めている。本研究では、神経/シュワン細胞の共培養実験系ならびに動物モデルを構築して、シュワン細胞に着目した抗がん剤誘発末梢神経障害のon-set機構ならびに難治化に関わる分子機構の解明をすることを目的としている。また、京都大学が保有する既承認医薬品化合物ライブラリーからシュワン細胞の分化・再髄鞘化を促す薬物をハイスループットスクリーニング(HTS)することも目的の一つである。今年度の研究では、昨年度までの研究成果をさらに拡充発展させ、galectin-3という、これまでに疼痛研究領域で既報が存在しない炎症性物質を見出し、これがパクリタキセルの抗がん剤誘発末梢神経障害一因であることを明らかにした。さらに、シュワン細胞の分化・再髄鞘化を促す薬物をHTPする実験系を構築し、京都大学医学研究支援センター・ドラッグディスカバリーセンター所有の既承認医薬品・新規化合物ライブラリーの約3,000種の薬物からシュワン細胞を分化誘導できる候補薬を複数選出することに成功した。これらのことから、本研究課題の進捗状況については、当初の計画書通りにおおむね順調に進展していると判断した。既承認医薬品・新規化合物ライブラリー(約3,000種)の薬物から、シュワン細胞を分化誘導できる抗がん剤誘発末梢神経障害の候補薬を複数選定した。今後は、初代培養シュワン細胞およびシュワン細胞/神経細胞共培養実験系を用いて、これらの選定された候補薬物がどのようなメカニズムに基づいてシュワン細胞を分化させているのかについて検討を行う。さらに、HTSによって選定された1次候補薬が既承認医薬品ならば薬物動態、薬物相互作用などを考慮して絞り込み、神経/シュワン細胞共培養系などを用いて髄鞘形成を指標に効果を再確認し、有効濃度などから2次候補薬を選定する。さらに、抗がん剤誘発末梢神経障害モデルマウスを用いて、既存薬との比較試験を実施した上で最終候補薬を選定する。動物モデルの疼痛評価系として、現在は外的刺激に対する痛覚過敏を解析することが主流であるが、抗がん剤誘発末梢神経障害患者では自発的なしびれや痛みが主症状となる。本研究では、外的刺激に対する疼痛評価(von Frey、Hargreavesテストなど)に加え、マウス後肢に微小磁石を埋め込み、微細な動きを行動別に解析する微小行動測定システムを用い、抗がん剤誘発末梢神経障害による自発痛やしびれ様の行動を24時間計測する。また、ニューロメーターによる感覚神経の感受性変化、神経伝導速度の変化も検討する。さらに、同マウスの末梢神経標本を作製し免疫組織染色や電子顕微鏡(京都大学内の受託サービス利用)により、シュワン細胞の分化状態、脱髄/再髄鞘化や神経軸索の障害/再生を観察する。上記の全研究手法は既に確立し先行検討を開始している。さらに、シュワン細胞の機能正常化による神経軸索保護/再生を基盤とした新規治療法の可能性を探ることを目的として、京都大学が保有する既承認医薬品化合物ライブラリーからシュワン細胞の分化・再髄鞘化を促す薬物をハイスループットスクリーニング(HTS)する実験系を構築する。研究代表者は、神経/シュワン細胞の共培養実験系を構築し、これにパクリタキセルなどのタキサン系抗がん剤を処置した結果、顕著なmyelin形成シュワン細胞の減少(脱髄)が観察された。しかしながら、神経マーカーMAP2で染色される神経細胞の形態変化および細胞数の減少は、同様の抗がん剤処置では全く確認されなかった。