hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
減食あるいは運動による体重の増減の繰り返しが骨代謝に及ぼす影響

5カ月齢のSprague-Dawley系雄ラット20匹(オリエンタルバイオサービス、東京)を1カ月間予備飼育した後にウエイトサイクリング群とコントロール群に分け、ウエイトサイクリング群には2週間の減食と8週間からなるウエイトサイクリングを3回負荷した。減食期に与える食餌量は、各減量期前の平均摂食量の50%に設定し、増量期は自由摂食とした。尿中カルシウム濃度および湿式灰化した糞中のカルシウム含量はプラズマ発光分析機で測定した。尿中カルシウム排泄量と糞中カルシウム排泄量は、コントロール群に比べて、ウエイトサイクリング群では減食期に大きく減少し、その程度は食餌摂取量の制限に伴うカルシウム摂取量の減少(50%)よりも大きく、体内カルシウム量の減少をくい止める作用が働いていることが示唆された。回復期には尿中カルシウム排泄量と糞中カルシウム排泄量はコントロール群とほぼ同程度の値を示した。減食時にはカルシウム出納は負となり、回復期にはカルシウム出納は正となって、全実験期間を通してみると両群には統計的な差がなかった。また実験終了時点での大腿骨重量にも有意差がなく、本実験条件下では、ウエイトサイクリングに伴うカルシウム摂取量の減少は骨塩量には大きな影響を及ぼさないことが示唆された。
新幹線車両用横コロイダルダンパに関する研究

新幹線車両用横ヨーコロイダルダンパ(YCD)に関する理論解析および実験研究を展開するため、長い直線・曲線レール(線路の走行距離:合計27m)を装着し、鉄道車両模型の室内実験の走行速度を向上できた。動力台車キット、ボギー車台枠、モータとモータの制御装置、バッテリーなどから構成されている鉄道車両模型の二台の台車を再設計・製作し、横方向で働く左右ダンパと車体間ダンパを装着できた。開発した台車に椅子を設け、着席した運転手が列車の運転と同時に乗心地評価システムの操作ができる。ダブル曲線レールを走行した鉄道車両模型の疑似蛇行動を発生させ、レールの曲率半径とダンパのストロークとの関係を明確した。新幹線の走行速度をさらに向上させるため、車軸の動的な蛇行動に着目し、減衰固有振動数と減衰係数の定式化かつ一般化を行い、車両の走行速度、横と縦方向のクリープ係数比、円錐台車輪の踏面勾配、車軸の無次元化質量、車軸の等価密度、ならびに車輪接触間距離とヨー慣性直径との比が、減衰係数に及ぼす影響を明らかにした。新幹線の走行速度が臨界速度を越えると、特性方程式の根が本質的に変わるが、蛇行動の減衰比に影響が出ていないことがわかり、速度上昇やクリープ係数比の低下と共に車軸の不安定性が高くなることがわかった。研究業績状況(平成28年度平成30年度):査読付論文:13件、国際学会発表:11件、国内学会発表:14件、学会賞:7件。「主な研究成果」:平成28年4月1日から平成29年3月31日までの研究期間には、研究実施計画通りに新幹線車両用横ヨーコロイダルダンパに関する基礎研究を展開することができた。具体的には、鉄道車両模型を購入し、車両の再設計・改善、そしてヨーダンパの取り付け作業を行った。また、直線・曲線レールを購入し、実験室内に線路を装着した。ダブル曲線レールを走行した鉄道車両模型の疑似蛇行動を発生させ、走行実験で記録された振動スペクトルにおいて単純なモデルに基づいて振動原因を解明した。ISO2631規格の周波数重み関数、および乗客が読み・書きの作業を行う時に適切な周波数重み関数を用いて、車両の乗心地を評価した。「予算使用状況」:直接経費の執行率は44%となかった。その理由については、12.の「今後の研究の推進方策等、次年度使用額が生じた理由と使用計画」で記載する。「研究発表状況」:雑誌(査読付)論文:6件、国際学会発表:5件、国内学会発表:7件、学会賞:2件。鉄道車両が高速で走行する場合における乗心地を向上させるために、台車の蛇行動によって起きる左右方向の振動の振幅を減少させるべきである。鉄道の乗客がますます使用するノートパソコンやタブレットコンピューターのディスプレーに伝達される左右方向の振動は、乗客が訴えるぼやけた画像、視覚的不快感、頭痛、めまい、吐き気などの原因になるかもしれない。実際の鉄道車両(例えば、新幹線車両)の場合、蛇行動は本物の車両が直線レールを高速度(例えば、200300km/h)で走行したときに長い波長(例えば、2030m)で発生する。室内の走行実験では、十分な速度と長波長が得られないため純粋な蛇行動を発生することが難しい。そこで、本研究ではダブル曲線レールを採用することによって疑似蛇行動を発生させ、この現象について理論的および実験的な研究を行った。具体的にはダブル曲線レールの幾何学的モデルを提案し、このモデルに基づき、走行中では左右台車と車体枠の絶対回転角度の変化、左右台車と車体枠との相対回転角度の変化、ならびにヨーダンパの作動条件を明らかにした。鉄道車両模型が直線とダブル曲線レールを走行したときに記録された振動スペクトルを提示し、車両の単純な振動モデルに基づいて振動原因を解明した。ISO2631規格で定められた周波数の重み関数、ならびに乗客が読み・書きの作業を行うときに適切である周波数の重み関数を用いて、鉄道車両模型の乗心地を評価した。今年度を行った研究より下記の主な結論・成果が得られた。1)ヨーダンパのストロークが左右台車の関節点の間距離と、台車の関節点からヨーダンパの中心軸までの距離に比例するが、レールの曲率半径に反比例することが明らかとなり、この結果はヨーコロイダルダンパの適切な設計に役立つ。2)横方向の振動における乗心地の評価に適した周波数重み関数の見直しを提案した。平成29年度には、新幹線車両用横ヨーコロイダルダンパに関する理論解析および実験研究を展開することができた。具体的には、本大学での広い研究スペースを頂き、長い線路(走行距離:合計27m;直線レール:13.5m;曲線レール:13.5m)を装着でき、より高速で鉄道車両模型の走行実験を行った。新幹線の走行速度をさらに向上させるため、蛇行動の発生メカニズムをより深く理解しよう理由で、車軸の動的な蛇行動に着目し、減衰固有振動数および減衰係数の定式化かつ一般化を行い、蛇行動の減衰メカニズムを解明した。具体的には、車両の走行速度、横方向のクリープ係数と縦方向のクリープ係数との比、円錐台車輪の踏面勾配、車軸の無次元化質量、車軸の等価密度、ならびに車輪接触間距離とヨー慣性直径との比が、減衰固有振動数および減衰係数に及ぼす影響を明らかにした。研究発表状況:査読付論文:4件、国際学会発表:3件、国内学会発表:3件、学会賞:3件。広い研究スペースでは長い線路の工事完成、ダンパの振動実験、ならびに鉄道車両模型の走行実験ができた。

また、蛇行動の発生メカニズムにおいて学会で評価された理論解析モデルを提案できた(シンガポールで開催された国際会議で「Best Paper Award」賞を受賞)。しかし、やや低い直接経費の執行率(67%)となってしまった。その理由については、12.の「今後の研究の推進方策等、次年度使用額が生じた理由と使用計画」で記載する。新幹線車両用横ヨーコロイダルダンパ(YCD)に関する理論解析および実験研究を展開するため、長い直線・曲線レール(線路の走行距離:合計27m)を装着し、鉄道車両模型の室内実験の走行速度を向上できた。動力台車キット、ボギー車台枠、モータとモータの制御装置、バッテリーなどから構成されている鉄道車両模型の二台の台車を再設計・製作し、横方向で働く左右ダンパと車体間ダンパを装着できた。開発した台車に椅子を設け、着席した運転手が列車の運転と同時に乗心地評価システムの操作ができる。ダブル曲線レールを走行した鉄道車両模型の疑似蛇行動を発生させ、レールの曲率半径とダンパのストロークとの関係を明確した。新幹線の走行速度をさらに向上させるため、車軸の動的な蛇行動に着目し、減衰固有振動数と減衰係数の定式化かつ一般化を行い、車両の走行速度、横と縦方向のクリープ係数比、円錐台車輪の踏面勾配、車軸の無次元化質量、車軸の等価密度、ならびに車輪接触間距離とヨー慣性直径との比が、減衰係数に及ぼす影響を明らかにした。新幹線の走行速度が臨界速度を越えると、特性方程式の根が本質的に変わるが、蛇行動の減衰比に影響が出ていないことがわかり、速度上昇やクリープ係数比の低下と共に車軸の不安定性が高くなることがわかった。研究業績状況(平成28年度平成30年度):査読付論文:13件、国際学会発表:11件、国内学会発表:14件、学会賞:7件。本研究課題の今後の研究推進は、来年度の当初の研究実施計画通りに進展したい。具体的には、鉄道車両用左右動CD(車両1に必要となるダンパ4本)の設計製作を行う。また、必要性に応じてヨーCDを改善し、さらに、車両2に必要となる改善ヨーCDの設計製作を行う。3Dスキャンデータから検査成績表の作成用ソフトウェアを用いて設計手順を支援し、鉄道車両模型の検査成績表作成を行う。ボールねじ加振機では改善ヨーCD、並びに左右動CDの振動実験を行い、得られた実験結果より性能を確認し、ダンパの利点と欠点を検討する。また、ダンパの減衰特性・弾性特性(散逸エネルギ、減衰係数、ばね定数等)と周波数やストロークとの関係を明らかにする。左右動CDが車両に適当に組立てられるように、市販の鉄道車両模型を順応する。改善した模型に改善ヨーCD、並びに左右動CDを装着し、鉄道車両模型(車両1)の走行実験を行い、得られた応答より車両の乗心地を評価する。得られた研究結果を国内学会や国際学会で発表する。来年度、研究代表者の所属研究機関では「多目的棟」の建築計画があり、多目的棟は主に自動車関連研究のオーペン研究スペースに使用される予定である。そこで、研究代表者はオーペン研究スペース(25平方メートル)に申請し、来年度の後期よりこのスペースの使用が可能となる。平成28年度では、研究スペースの制限で長さ3メートルの直線・曲線レールを使用したが、鉄道車両模型の走行距離が短くて大きな走行速度ができなかった。
計算問題の並列化可能性と並列化不能性

本研究では、準最適化問題(optimality problem)の並列化可能性と並列化不能性に焦点を当てた。準最適化問題は、最適化問題(optimization problem)の自然な近似となるので、盛んに研究されてきた。ほとんどすべての自然な準最適化問題が逐次的に効率よく解けるのに対し、ごく少数の準最適化問題の並列化可能性が証明されたのみである。実際、多くの自然な準最適化問題の並列化可能性がまだ証明されていない。そこで、本研究では、次の二つの自然な準最適化問題に焦点を当て、新しいアイディアを導入することによって、その並列化可能性を証明した。問題1:入力として無向平面グラフG=(V,E)が与えられたとき、次の条件(1)と(2)を満たすようなU⊆Vを求めよ:(1)Uによって導出される部分グラフが閉路(cycle)を持たない。(2)任意のu∈V-Uに対して、U∪{u}によって導出される部分グラフが閉路を持つ。結果1:問題1を解く並列アルゴリズムを設計した。このアルゴリズムは並列RAM上でO(n)個のブロセッサを用いてO(log^3n)時間で止まる。問題2:入力として無向平面グラフG=(V,E)と関数f:V→Nが与えられたとき、次の条件(1)と(2)を満たすようなU⊆Vを求めよ:(1)Uによって導出される部分グラフにおいて、次数がf(v)を越える頂点vが存在しない。(2)任意のv∈V-Uに対して、U∪{v}によって導出される部分グラフにおいて、次数がf(v)を越える頂点vが存在する。結果2:問題2を解く並列アルゴリズムを設計した。このアルゴリズムは並列RAM上でO(n)個のブロセッサを用いてO(log^5n)時間で止まる。
上皮性分化を示す骨軟部腫瘍におけるFISH法による細胞遺伝学的分析

材料として、肺芽腫と組織学的に鑑別を要するまれな胸膜肺芽腫(pleuropulmonary blastoma)の症例を用いて、病理組織学的および免疫組織化学的検索、およびFISH法で染色体異常を解析した。症例は、29ケ月の男児の右肺上葉および胸膜に発生した腫瘍である。組織学的に、腫瘍は未分化な間葉系細胞から構成され、時に横紋筋芽細胞および軟骨細胞への分化を示していた。免疫組織化学的に、多くの腫瘍細胞にvimentin免疫反応がみられ、横紋筋芽細胞はmyoglobin、desmin、actinに、軟骨細胞はS-100にそれぞれ陽性反応を示していた。第2、7、12、17、18番染色体およびX染色体に対するalpha satellite centromereプローブとtotal chromosomeプローブ(Oncor社)を用いて、パラフィン切片上でFISH法を行い、検出プローブのアピジン-FITC染色によって蛍光顕微鏡下にそのシグナル数を算定した。その結果、胸膜肺芽腫の腫瘍細胞の大多数で、第2番染色体のトリソミ-が見いだされた。この結果は胸膜肺芽腫の培養細胞を用いた以前の染色体分析の結果と一致していて、第2番染色体は通常一対である肺芽腫とは細胞遺伝学的にも異なり、本腫瘍における特異的な染色体異常である可能性が強く示唆された。さらに本腫瘍でみられた横紋筋芽細胞への分化は、腫瘍発生における胎児型横紋筋肉腫との近似性を考察させた。本研究によって、ホルマリン固定材料を用いたFISH法解析はretrospectiveな染色体異常の検索に有用であることが示され、今後の研究として滑膜肉腫における特徴的な相互転座t(X,18)を検出する上で重要な手段になるものと思われた。
蛋白質の非天然状態における疎水効果の役割と分子機構の解析

非天然状態での疎水効果の役割に関して,以下の研究成果を得た:1.蛋白質折り畳みにおける疎水凝集効果:分子動力学模擬計算法による解析から,(1)疎水クラスタ残基には強い凝集効果が生成し,折り畳みを加速する,(2)どの蛋白質でも,天然構造と同じトポロジーを持つ構造が数%程度生成するが,(3)これらだけでは特異的な立体構造は生成できない。2.非天然構造の部分比容と水和効果:実測の部分比容から水和の情報を抽出するために,(1)有機分子,アミノ酸,オリゴペプチド,天然・非天然状態の蛋白質などの部分比容を包括的に予測する方法を開発し,(2)非極性,極性,荷電基の水和と分子表面の曲率の部分比容に対する寄与を評価した。3.蛋白質の部分圧縮率と水和効果:球状蛋白質の部分圧縮率における蛋白質と和水の圧縮特性の寄与を調べるために,蛋白質の固有圧縮率と部分圧縮率に対する水和効果を定量する方法を開発した。これを5種の蛋白質に適用して,予測が実測を良く再現することを確認した。4.蛋白質の逆疎水効果:アミノ基をアシル化して分子表面に疎水基を導入した鶏リゾチームの構造安定性を示差走査熱量計(DSC)で精密測定して,疎水基の凝集による逆疎水効果の寄与を定量評価した。4M尿素中でリゾチームのDSC測定から,非常に遅い可逆熱転移が観測され,尿素中では逆疎水効果が弱くなることが分かった。5.シトクロムcのmolten globule(MG)構造:新開発した等温酸滴定熱量測定法により,天然→MG構造転移に伴う熱力学量変化を精密測定した。酸性高塩濃度下でMG構造の熱転移を観測し,分子体積の増加を伴う安定な中間構造を,またpH4近傍の低塩濃度下でも,天然構造の熱転移でMG構造の安定な中間状態を見出した。疎水効果は,水中にある非極性原子団の間に働く熱力学的な引力相互作用に起因する効果である。疎水核の存在などから,天然構造の安定化に関わる因子として疎水効果は人口に膾炙しているが,本研究では更に,非天然平衡状態や非平衡折り畳み過程における疎水効果の役割と分子的詳細の解明を目的としている。分子動力学(MD)法を中心とする計算科学的手法と物理化学実験的手法を用いた研究から,以下の成果を得た:1.開発した自動同定法を用いて決めたSH3ドメイン及びcsp Aの疎水クラスタ残基をバネで繋いだ擬ペプチド鎖についてMD模擬計算を行い,何れも有意の疎水凝縮を示すと共に,折り畳み過程における分子鎖のトポロジー探索において疎水・親水両相互作用の協同効果が重要な役割を果たすことを示す結果を得た。2.水和の寄与を取り込んで,アミノ酸,ペプチド,天然及び解鎖状態の蛋白質の部分分子容を包括的に予測する手法を開発した。更に,溶液X線散乱(SXS)プロフィルの計算法を組み合わせて,非天然状態の構造モデルを検定する方法を開発した。これをミオグロビンの酸変性状態に適用して,局所的塊状構造の存在や静電斥力による分子鎖の伸張など,酸変性構造の特性を明らかにした。3.解離性アミノ基を疎水性の異なる3種のアシル基で完全修飾したリゾチームを調製し,示差走査熱測定法を用いて変性熱力学量を決定した。その結果,異なる修飾基の移相自由エネルギーと変性自由エネルギーが明確な正の相関を示し,疎水基が凝集して変性状態を安定化する「逆疎水効果」の存在が確認された。4.水-HFIP混合溶媒での蛋白質の変性とそれに続くアミロイド形成に関連して,前駆体としての変性蛋白質の球状会合体の構造を分光学的手法とSXS法を用いて解析した。その結果,球状会合体はHFIP分子を取り込むと共に,蛋白質は天然構造とも,単独の変性構造とも異なる構造で凝集していることを見出した。

4M尿素中でリゾチームのDSC測定から,非常に遅い可逆熱転移が観測され,尿素中では逆疎水効果が弱くなることが分かった。5.シトクロムcのmolten globule(MG)構造:新開発した等温酸滴定熱量測定法により,天然→MG構造転移に伴う熱力学量変化を精密測定した。酸性高塩濃度下でMG構造の熱転移を観測し,分子体積の増加を伴う安定な中間構造を,またpH4近傍の低塩濃度下でも,天然構造の熱転移でMG構造の安定な中間状態を見出した。
点欠陥自己組織化現象を利用した半導体表面ナノセル形成法の確立

いくつかの半導体ではイオン注入すると,表面にナノスケールのセル状構造が形成される。本研究では,この驚くべき現象を応用した新しいナノ技術の確立を目的した。そしてInSb、GaSb,Geでナノセル形成を詳細に試みた。InSbの場合、室温におけるイオン照射では100nm間隔のセル格子は二次ボイドの形成もなくほぼ完全に成長する。しかし、低温では逆に規則性が不十分となった。GaSbでは、逆に室温では二次ボイドが発生し、ナノセル形成には低温が有利であることがわかった。そして、充填ナノセルの作製が試みられている。イオン照射によって導入された点欠陥の自己組織化的挙動を応用した新しいナノ技術の確立と半導体中のイオン照射導入格子欠陥の科学の進展をめざし、本年は以下の成果を得た。1) GaSbとInSbにイオンのフラックス(単位時間あたりの照射量)を変化させて照射し、形成される構造を調べた。フラックスの高い照射のほうが、大きなボイド(セルの初期構造)が低密度に形成された。これはフラックスが高いと原子空孔が局所的に集中したためと考えられる。2)室温200°CでGaSb,InSbに電子線を照射した場合、平均粒径18nmの微結晶が形成される。これはマトリックスと90°回転した{110}バリアントであり、{111}に部分転位が連続的に導入されることで形成されたものと考えられる。3) GaSbとInSb表面にFIBを用いて規則的なナノセル格子(正方型と稠密型)を作製することを試みるとともに,イオン加速電圧,イオンドーズの効果を検証した。GaSbの場合、規則的な微細構造の出来るDose量の範囲は1.13×10^42.25×10^6ions/spotだった。規則的な格子はスポット間隔80nm300nmで実現し,セル径は43.2-204nmで形成することができた。正方型と稠密型では、正方型ではセルは正方形に稠密型では、セルは円形(六角形)に成長し,直径は飽和した。セルの直径の平均は稠密型で最大約263nm、正方型で約260nmと大きな違いは見られなかった。InSbの場合同様の傾向を示したが,形成されるセルの直径の大きさの範囲,規則的な格子ができる範囲はGaSbよりいくらか狭かった。4)化合物半導体ZnOのイオン照射挙動を調べ、欠陥に由来する発光スペクトルを得ている。これは照射によって過飽和に導入された点欠陥の自己組織化的挙動の結果である。本研究では,この驚くべき現象を応用した新しいナノ技術の確立(I)を目的とする。同時に半導体中のイオン照射導入格子欠陥の科学に飛躍的な進展(II)を加える。この目的のもと、2011年度は下記の成果を得た。1.セル状構造形成機構の解明に関して:同じはじきだし効果をもつ条件(dpa一定)で,電子線照射とイオン照射を行い組織・構造変化を比べた。電子線照射では、イオン照射に比べセル状構造の発達が遅かった。すなわち一度に多くのはじきだしをすること(多くのフレンケル対を形成すること)が、セル状構造の形成に有利であることが示された。2.新しい系の探索:ZnO系に加えて、ZnS、ZnTe、ZnSe、CdSeのイオン照射挙動を探索した。これまでのところII-VI化合物半導体にも特異事象は観察されず、セル状構造形成は通常条件ではGe、GaSb、InSbに限定されているものとみられる。

3.規則的ナノセル構造の作製:InSb、GaSb、Geでナノセル形成を詳細に試みた。InSbの場合、室温では100nm間隔のセル状構造は二次ボイドの形成もなくほぼ完全に成長することが判明した。しかし、低温では逆に規則性が不十分となった。原子空孔の移動が抑制されたためと考えられる。温度を制御して規則的なナノセル構造を作製するとともに,充填ナノセル用に供する。4.ナノセル充填技術の開発:ナノセルにFe、Geを充填することを試み、これを断面SEMで解析し、この手法の可能性を確認できた。本年度行った主要な研究は、空洞ナノセルの形成条件の確立、充填ナノセルの作製、そしてIIーVI化合物半導体を対象とした照射特異挙動の探索である。【空洞ナノセル】GaSb,InSbそしてGe上にナノセル格子を作製した。InSbで100nm間隔で2.5以上のアスペクト比をもつ2次元正方格子を作製することに室温で成功した。さらにイオンドーズ、イオンフラックス等の作製条件についても詳細にした。この化合物半導体の場合、低温では良い結果が得られなかった。形成された点欠陥の移動度が小さいためだと考えられる。GaSbでは、低温で良い結果が得られ、30nm間隔の格子を作製することができた。Geでは表面をあらかじめ非晶質化した場合と、そうでない場合の二通りをおこなって、セル構造の発達過程を評価した。非晶質処理を行った試料は行っていない試料に比べ、二次ボイドの発生・成長が著しく、これによって規則性が消失した。非晶質化したGe中では原子空孔タイプの欠陥の移動度が大きいことが原因だと考えられる。また、非晶質化処理の有無にかかわらず、セル内に突起が形成され、これもまた、規則子を乱す要因となった。【充填ナノセル】InSb空洞ナノセルにFeを充填した。本研究では、InSb基板のセル構造に異種物質Feを充填した。堆積方法はマグネトロンスパッタにより、基板温度100°C-300°Cで、密な充填を可能とする条件を調査した。全ての基板温度においてセル構造表面にFeは堆積しており、特にセルの壁上部とセル内部の底に多く堆積していた。セル内部に完全には充填できなかったが、充填ナノセルの実用化への展望を拓いた。この他、IIーVIの探索において、特異なイオン照射挙動を示すものは見いだされなかった。IV族単体半導体、IIIーV、IIーVI化合物半導体全体を探索し、特異挙動を示すものはGe, GaSb, InSbの3つとみなしてよいと考えられる。課題であったFIB用低温ステージの導入が遅れたため、研究進展は若干遅れ気味であるが、計画年度内には充分おいつけるものと判断している。24年度が最終年度であるため、記入しない。初期の計画に大きな変更はなく、これ沿って、研究を遂行し、初期の目的を達成する。すなわち、セル状構造形成機構を明らかにし、規則ナノセル格子形成技術を確立する。っして充填ナノセル技術を確立しその物性の評価を行う。
日本の農業政策に関する実証研究～農業部門の非効率性および経済厚生への影響

2018年度は、1990年2015年の農林業センサスの収集を終了し、整備を行った。その中から茨城県南地域の単年度のデータをサンプルとして基本統計量をまとめ、概観を把握した。また、茨城県南地域の農業協同組合を対象として、農業経営の特徴や環境保全型農業への関心についてヒアリング調査を行い、以下のような情報を得た。(1)管区内の作物選択は多様であるが、露地野菜の栽培に関してはネギとトマトを組み合わせている経営体が目立つこと、(2)農業のさかんな地域ではあるものの後継者問題に悩む農家は他地域と同様に多く、そのことが設備投資等の経営の意思決定に影響を及ぼしている可能性があること、(3)農業経営に熱心な経営体であっても、農林事務所が提供している土壌診断の活用への関心は高くない場合が多く、毎年の分析は経営体にとっては必ずしも合理的な行動ではないと考えられること、(4)管区内での有機栽培を始めとする環境保全型農業への関心は高くはなく、その主な理由はターゲットとしている消費者層が関心の高い層ではないことや、エコ農産物にプレミアムがつかないことと考えられる、等である。以上の情報に基づいて作物選択の選択肢セットを検討するとともに、後継者の有無、環境配慮行動、出荷先と消費者ニーズの認識といった観点から農業経営体の類型化作業を進め、統計分析に用いる推計式の特定を進めるとともに、アンケート調査票の設計に関する議論を進めた。農林業センサスデータの整備に予想以上に時間を要したためである。また、農業経営体を対象としたアンケートの実施方法に関して、効率的な方法を探すことにも時間を要しているためである。2019年度は単年度データを用いた分析を進めるところから実施する。なお、農林業センサスデータの整備については、必要なデータが手元にそろい、異なる年次データをパネルデータに加工する作業に着手している。また、アンケート調査の実施方法については、調査経験のある有識者にアドバイスを求め、助力いただいているところである。2016年度は、農林業センサスのオーダーメイド集計データ(農林水産省)の利用申請を行い、農林水産省より提供を受けた。また、入手したデータを統計分析に使えるように加工する必要があるが、その目途を立てた。さらに、農業経営体の効率性評価や作物選択に関する文献調査を行った。また、調査した文献と農林業センサスの調査項目を照合することで、2017年度に実施する農家を対象としたアンケートの調査項目について検討した。同時に、農作物直売所や自治体にヒアリング調査を実施し、農業経営体の作物選択や生産規模に関する意思決定について情報を得た。農林業センサスについては、1990年2015年の期間の5年ごとの調査票を精査した。複数の作物を栽培している農家について、販売額上位3位までに販売額しか調査していない点や、生産費用を調査していない点、兼業農家の農業外所得を調査していない点が、効率性評価や作物選択の分析をするにあたり十分とは言えないものの、必要最低限の情報が得られることを確認した。農作物直売所に対するヒアリング調査では、必ずしも大規模化が効率化につながるわけではなく、どういった消費者をターゲットにしてどのような品質の農作物を供給するか、またもともとの農業経営体の農地面積や立地条件といった初期条件によっては、比較的小さい規模を選択する経営体も存在することが明らかとなった。また、自治体に対するヒアリング調査では、農地バンクの利活用状況が、貸し手400人に対して借り手が100人程度と、供給過多になっている情報を得た。ただし、そもそも農地バンクに登録される農地は条件が良くなく、近隣の農業経営体との直接交渉では貸借が成立しないために農地バンクに登録されているという留意点があることもわかった。また、農家を対象としたアンケート調査について、調査票の配布や回収の方法についてアドバイスを得ることができた。農林業センサスを用いた統計分析まで行う予定であったが、複数年にわたるデータを接続し、パネルデータを整備するところで行き詰った。しかし、文献調査は予定以上に進めることができた上に、農林業センサスの調査項目を精査することで農家を対象としたアンケート調査の調査項目についての議論を深めることができたため、おおむね順調に進展していると評価する次第である。2017年度は、2016年度に農林水産省より提供を受けた農林業センサスのオーダーメイド集計データの加工(パネルデータの整備)の目途を立てた。さらに、農業経営体の効率性評価や作物選択に関する文献調査を引き続き行い、農家を対象としたアンケート調査の調査票設計について議論を深めた。また、農家の環境配慮型などの農法の選択に関する文献調査を行い、農家の意思決定にどのように関わるのかを検討した。以上を2016年度における文献調査やヒアリングの結果と合わせることで、調査票に入れ込む質問項目として、農業従事者数(世帯外の日雇い等も含む)、農業従事者の年齢・性別、農業に従事した総時間数、農業機械の保有状況(複数世帯で法人を作って所有、各世帯で所有、オペレータの手配状況など)、農業経営の意思決定者の学歴、農業所得、農業外所得、営農に関わる費用項目(肥料投入、種苗購入費を含む)、経営耕地面積、作物別出荷額、作物別収穫面積、作物別出荷先とそれぞれの出荷割合(農協、小売店との直接契約、直売所、インターネット販売など)、有機農法等の環境配慮型農法の実施の程度、といった項目が最低限必要であるとの結論に至った。

これらの調査結果と補助金率込みの作物価格、地域別の土壌・機構等の地理条件の情報を組み合わせることにより、経営規模や経営センスや意欲(出荷先・学歴・農法の選択)、補助金率による、作物選択・経営効率性との関係を明らかにすることが期待される。2017年度には、農家を対象としたアンケート調査を実施する予定だったが、調査票の設計が遅れ、実施することができなかった。また、農林業センサスのデータ加工(パネルデータの整備)については十分に時間を確保することができなかった。2018年度は、1990年2015年の農林業センサスの収集を終了し、整備を行った。その中から茨城県南地域の単年度のデータをサンプルとして基本統計量をまとめ、概観を把握した。また、茨城県南地域の農業協同組合を対象として、農業経営の特徴や環境保全型農業への関心についてヒアリング調査を行い、以下のような情報を得た。(1)管区内の作物選択は多様であるが、露地野菜の栽培に関してはネギとトマトを組み合わせている経営体が目立つこと、(2)農業のさかんな地域ではあるものの後継者問題に悩む農家は他地域と同様に多く、そのことが設備投資等の経営の意思決定に影響を及ぼしている可能性があること、(3)農業経営に熱心な経営体であっても、農林事務所が提供している土壌診断の活用への関心は高くない場合が多く、毎年の分析は経営体にとっては必ずしも合理的な行動ではないと考えられること、(4)管区内での有機栽培を始めとする環境保全型農業への関心は高くはなく、その主な理由はターゲットとしている消費者層が関心の高い層ではないことや、エコ農産物にプレミアムがつかないことと考えられる、等である。以上の情報に基づいて作物選択の選択肢セットを検討するとともに、後継者の有無、環境配慮行動、出荷先と消費者ニーズの認識といった観点から農業経営体の類型化作業を進め、統計分析に用いる推計式の特定を進めるとともに、アンケート調査票の設計に関する議論を進めた。農林業センサスデータの整備に予想以上に時間を要したためである。また、農業経営体を対象としたアンケートの実施方法に関して、効率的な方法を探すことにも時間を要しているためである。上記のパネルデータの整備については、データ整備のためのアルバイトを複数人雇用して進めることとする。アンケート調査については、2018年度の秋を目途に実施するべく、引き続き調査票設計等の準備を進めている。パネルデータの整備については、データ処理を担当するアルバイトの目途を立てたため、精力的に進めることができる見込みである。2019年度は単年度データを用いた分析を進めるところから実施する。なお、農林業センサスデータの整備については、必要なデータが手元にそろい、異なる年次データをパネルデータに加工する作業に着手している。また、アンケート調査の実施方法については、調査経験のある有識者にアドバイスを求め、助力いただいているところである。農林業センサスデータの整備方針を立てるのに時間がかかり、購入するソフトウェアを再検討する必要が生じたため、購入を延期した。また、予定していたアルバイトについても雇用が後ろ倒しになった。また、打合せは電話会議等で事足り、調査も関東で行ったため、旅費の使用額が小さかった。予定していたアルバイトの賃金を他の研究費から支出することになったため。
パルス中性子回折による高品質含水マントル深部鉱物単結晶の水素配置解析

地球深部マントルに存在する含水ワズレアイトと含水リングウッダイトの結晶構造中のどの場所にどれだけの量の水素が存在するのかを、高強度パルス中性子線を用いた単結晶回折法によって直接かつ精密に解析した。目的の達成のために、物理的・化学的に均質なマントル深部含水鉱物の単結晶を、高温高圧条件の下で1 mm程度の大きさまで成長させる技術を新たに確立した。得られた結晶の品質評価の手順も確立して、中性子回折の応用に最適な結晶を選び、従来よりもはるかに高い空間分解能の解析を実現した。地球深部マントルの高温超高圧力条件のもとで安定な高密度含水鉱物は、深さ500kmから噴出した物質中に含水リングウッダイトが実際に確認されたこともあって、近年の鉱物物理学分野において特に注目される研究対象の一つとなっている。それらの結晶構造中の水素の挙動が、電気伝導や拡散などの輸送特性に大きく影響することから、精密な水素配置の解析が従来から強く望まれてきた。我々はこの課題を、良質な合成試料と強力なパルス中性子線を組み合わせた結晶構造解析によって、いま包括的に解決しつつある。具体的には、J-PARCにおける含水リングウッダイトの粉末中性子回折実験の結果をもとに、高い空間分解能での精密な構造解析を実現して、その複雑な水素配置の決定に初めて成功した。そして、この解析の結果を原著論文として国際誌に発表した。さらに、川井型セルの構成および合成条件を改良して含水鉱物結晶の成長に理想的な条件を整え、下部マントルに達するまでの広い圧力条件下で、単結晶中性子回折ができる品質の大型で良質の結晶を得ることに成功した。今後の研究期間において、この合成手法を活用することで、各種の含水マントル深部鉱物の単結晶が順番に合成され、それらの単結晶中性子回折測定が行えることはほぼ確実である。なお本研究の目標達成に最低限必要な、1 mm程度の含水ワズレアイトおよび含水リングウッダイトの単結晶は既にほぼ合成されており、その一部は既に単結晶回折測定に成功している。地球深部マントルの条件で安定な含水鉱物は,近年の鉱物物理学分野において特に注目されている研究対象一つである。それらの結晶構造中の水素配置がまだよくわかっていないことから,本研究課題の実施によって水素の配置と占有率の究明を行っている。この目的に最も適した手法である中性子単結晶回折実験を成功させるために,手法に適用しうるサイズと均質性を兼ね備えた,良質の単結晶を作成する手法を開発した。昨年度までに,試料カプセル径を4mmに大型化した全マントル遷移層対応の川井型セルアセンブリと,それを用いた単結晶の合成条件を実験的に導き出し,論文として報告した(スロークーリング法: Okuchi et al., Am. Mineral., 2015)。この手法の応用により,1mmを超えるサイズで,含水量などの化学組成がすべて均質であり,かつ結晶性が充分に高いマントル深部鉱物の試料単結晶が,再現性良く得られるようになった。2015年度までに含水ワズレアイトと含水リングウッダイトの単結晶の合成と,それらの中性子回折実験を実施して,高い空間分解能の回折データを得ることに成功した。さらに両者を用いた結晶構造解析についても,その大部分をすでに終了させた。これらの新たな研究成果のうち,結晶合成法については国際学会1件、含水ワズレアイトについては国内学会1件および国際会議1件,含水リングウッダイトについては国内学会1件において報告した。本年度までに,含水マントル深部鉱物の単結晶の合成手法を完成させ,その詳細を論文として報告した。また含水ワズレアイトと含水リングウッダイトの単結晶を合成して,それらの中性子回折実験をオークリッジ国立研究所において独立に実施して,それぞれの試料について充分な品質の回折データを得ることができた。さらにそれぞれの試料についての構造解析の大部分を終了させた。地球深部マントルの条件で安定な高密度含水鉱物の性質は、近年の鉱物学分野で注目されている研究対象の一つである。含水鉱物の性質は、それらの結晶構造中の水素の配置と化学結合状態に影響される。そこで我々は、高強度パルス中性子を利用した含水鉱物中の水素の配置・占有率の解析を行った。特に、高い空間分解能を持つ飛行時間ラウエ回折法による単結晶構造解析の手段を、マントル深部鉱物に対して応用することが、鉱物の性質に対する水素の影響の理解のためには重要であった。我々は前年度までに、サイズと均質性を兼ね備えた高密度含水鉱物の単結晶を超高圧力下において合成する手法を完成させた(Okuchi et al. Am. Mineral. 2015)。この手法によって理想的な含水ワズレアイトと含水リングウッダイトの単結晶を合成した上で、米国オークリッジ国立研究所のパルス中性子施設SNSの単結回折計・TOPAZにて測定を実施して、最小d値が0.30オングストロームに達する非常に高い空間分解能の回折強度データを得た。今年度はそれらの解析を行い、含水ワズレアイトの結晶構造の論文を国際誌に発表した(Purevjav et al. 2016)。さらに上記結晶合成法を応用した関連研究の成果も、国際誌および国内誌に複数の論文として発表した。加えて国際学会および国内学会における多数の研究発表も実施した。このように研究に大きな進展があり、本課題の当初の目標が前倒しで達成された。

そこで研究計画を再構築し、高空間分解能の結晶構造解析法の導入が必要とされる関連研究をもあわせて発展させるために、最終年度前年度の応募を行った。その結果、2017年度から4年間の期間で基盤研究(A)が採択され、同時に本研究課題は前倒しで終了した。今後は成果を新課題に引き継ぐことで、さらなる研究の発展を目指してゆきたい。地球深部マントルに存在する含水ワズレアイトと含水リングウッダイトの結晶構造中のどの場所にどれだけの量の水素が存在するのかを、高強度パルス中性子線を用いた単結晶回折法によって直接かつ精密に解析した。目的の達成のために、物理的・化学的に均質なマントル深部含水鉱物の単結晶を、高温高圧条件の下で1 mm程度の大きさまで成長させる技術を新たに確立した。得られた結晶の品質評価の手順も確立して、中性子回折の応用に最適な結晶を選び、従来よりもはるかに高い空間分解能の解析を実現した。大型化した川井型セルの構成および合成条件を改良することで、中性子回折に用いることが可能な良質かつ大型の高密度含水鉱物の単結晶試料を成長させることに成功した。本研究の最低限の目標達成に必要な、1 mm程度の大きさの含水ワズレアイトと含水リングウッダイトの単結晶を既に得ることができている。また一部の試料についての単結晶中性子回折測定を既に実現した。本研究課題において提案した,最低限の達成すべき目標については,残りの作業が解析の一部と論文の発表のみであるので,ほぼ達成の目途が立った。今後は,実験技術的にさらに大きな困難が予想されるために,余裕があれば試みる予定であった課題に挑戦していきたい。具体的には,たとえば含水ブリッジマナイト単結晶の合成と水素配置の解析を試みたい。この課題の成功可能性は高いとは言えないが,うまくいけばこれまでの蓄積をもとに,さらに研究を発展させることができるだろう。これに加えて,合成した良質の単結晶の性質を中性子以外の手法で解析する研究も検討する。たとえば状態方程式の測定を含水量の異なる複数の結晶について系統的に行うことが考えられる。28年度が最終年度であるため、記入しない。高圧実験、鉱物学川井型セルを用いた単結晶の合成において、徐冷時の温度プロファイルをさらに最適化することで、組成の均質性を維持しながらさらに大型化することを目指す。各種の高品質の単結晶をさらに合成しつつ、米国オークリッジ国立研究所の単結晶パルス中性子回折用ビームラインにおいて測定を行い、結果は速やかに解析して発表する。また、必要に応じてJ-PARCやオーストラリアの単結晶中性子回折装置も利用することで、研究をさらに推進する。合成実験が予想よりも順調に進み,アンビルの破損などが想定よりも少なく済んだため。オークリッジ国立研究所における中性子回折測定の時期がH27年度となり、年度を越したので、渡航のための外国旅費を繰り越した。また当初計画よりもアンビルなどの消耗品の破損・消耗が少なかったが、その理由の一部は合成が容易なワズレアイトの合成を中心に取り組んできたためである。より難しいリングウッダイトなどの合成に充分に対応するために消耗品費およびその他の経費を繰り越した。より圧力発生が困難になる,大型の含水ブリッジマナイト結晶の合成への挑戦に必要な消耗品の購入に使用する。
サンプル値制御理論によるアナログ特性最適なディジタル信号処理

本研究の目的は,サンプル値制御理論を用いてアナログ特性を最適化する新しい信号処理の理論と手法を開発することである.この目的を達成するためには,サンプル点間の振る舞いを厳密に取り扱うことのできるサンプル値制御理論の導入が欠かせない.我々の理論は,信号処理の分野でよく知られたShannonのサンプリング定理とは対照的である.サンプリング定理では,もとのアナログ信号は完全に帯域制限されているという仮定が強いられるが,この仮定は人工的であり現実の信号には決してあてはまらない.さらに,サンプリング定理にもとづいて設計された信号処理系の応答は,多くの場合,望ましくないオーバーシュートを示す.これにたいして本研究では,アナログ特性を最適化するフィルタを得ることに成功し,音声処理において従来法よりも優れた結果が得られることがわかった.このことは,DSPボードおよびPCに我々に最適フィルタを実装し音声処理実験を行うことによっても確かめられた.このDSP回路を用いて構成されたDA変換器は,現在市販されている高級CDプレーヤのものに比べても優れた性能を発揮している.さらに我々は,サンプルレート変換器およびディジタル通信システムにおけるディジタルフィルタの新しい最適設計手法を開発した.これらの設計問題は高次元の問題になる傾向があるため,新しい数値最適化手法の研究をおこない,このような高次の問題に対しては凸最適化手法,いわゆる切除平面法が効果的であることを示した.さらに以上の結果に加えて画像処理への応用についても一定の見通しを得ており,今後の研究テーマとしたい.本研究の目的は,サンプル値制御理論を用いてアナログ特性を最適化する新しい信号処理の理論と手法を開発することである.この目的を達成するためには,サンプル点間の振る舞いを厳密に取り扱うことのできるサンプル値制御理論の導入が欠かせない.我々の理論は,信号処理の分野でよく知られたShannonのサンプリング定理とは対照的である.サンプリング定理では,もとのアナログ信号は完全に帯域制限されているという仮定が強いられるが,この仮定は人工的であり現実の信号には決してあてはまらない.さらに,サンプリング定理にもとづいて設計された信号処理系の応答は,多くの場合,望ましくないオーバーシュートを示す.これにたいして本研究では,アナログ特性を最適化するフィルタを得ることに成功し,音声処理において従来法よりも優れた結果が得られることがわかった.このことは,DSPボードおよびPCに我々に最適フィルタを実装し音声処理実験を行うことによっても確かめられた.このDSP回路を用いて構成されたDA変換器は,現在市販されている高級CDプレーヤのものに比べても優れた性能を発揮している.さらに我々は,サンプルレート変換器およびディジタル通信システムにおけるディジタルフィルタの新しい最適設計手法を開発した.これらの設計問題は高次元の問題になる傾向があるため,新しい数値最適化手法の研究をおこない,このような高次の問題に対しては凸最適化手法,いわゆる切除平面法が効果的であることを示した.さらに以上の結果に加えて画像処理への応用についても一定の見通しを得ており,今後の研究テーマとしたい.本年度は・新フィルタによるCD信号の処理とその特性評価・サンプルレート変換器の最適設計・新方式による通信システム設計を主な目標とした.まずCD信号の処理においては,ダウンサンプルされたディジタル信号に対して音声復元実験を行い,殆んど音質劣化なく再生可能であることを確認した.さらに原CD信号をそのまま新フィルタで処理することにより,現用のCD再生装置でも音質の向上が図れることを確認した.これはアナログ特性を設計に取り込んだ成果であり,現在のCD規格がまだ可能性を残していることを示している.これをさらにアップサンプルすることによって性能向上が図れる見込みであるが,これは来年以降の課題である.サンプルレート変換器においては,旧来の方法ではアナログ特性の無視によるリンギングが発生することが分かっていたが,変換器が周期時変系となるため設計システムが高次元となり,実用に問題を残していた.しかし変換レートを因数分解し,逐次設計に帰着させることにより実用範囲での計算で設計が可能となった.またWavelet展開への応用も見出され,最適Wavelet展開をサンプル値制御系によって計算できることが明らかとなった.以上の設計問題において,復元時の信号の遅れをどの程度許容するかという問題がある.遅れを大きくすれば信号復元特性が向上するが,一方設計問題が容易に数百次元となり,現在の標準CADプログラムでは対応できない.これに対し,数値最適化法を用いる方法を開発中である.これらの技術の応用として,ディジタル通信システムにおける送信器,受信器の最適設計問題も,アナログ特性を最適化するべく定式化が可能となり,従来法に比べて性能向上が見込めることが明らかとなった.これを移動通信などの応用に対して実用化するには,本設計パラダイムを適応化する必要があるがこれは次年度以降の課題である.本年度は・提案フィルタによるCD信号のアップサンプル処理と特性評価・提案フィルタによる音声圧縮処理への応用・提案方式による通信システム設計・数値最適化による高次元設計手法を主な研究対象とした.まずCD信号の処理においては,原CD信号をアップサンプルしたものから最適処理によってダウンサンプルしたものと,そのまま2倍のサンプリング周期のままで最適処理したもののフィルタ設計を試み,いずれの場合も原信号に比べて音質が向上することを確認した.前者はサンプリング周波数を変えないので,CDに焼き付けることが可能であり,現在の規格内でも性能向上が可能であることを示唆している.同技術を,サンプリングレートが低くなった圧縮された音声データの復元に適用し,音質が向上することを確認した.

これをさらに圧縮方向に適用し,より高い圧縮比を持つ音声データから実用に耐えうる音声信号が得られる可能性を示した.これは高次の圧縮技術に対する可能性を示すものであり,次年度以降の大きな課題である.また通信システムへ応用し,エンコーダ,デコーダのアナログ特性を最適にする設計により,伝送特性が向上することを明らかにした.以上の設計問題において,復元時の信号の遅れをどの程度許容するかという問題がある.遅れを大きくすれば信号復元特性が向上するが,一方設計問題が一挙に数百次元となり,現在の標準CADプログラムでは対応できない.これに対し,切除平面法と呼ばれる凸最適化手法の一種を適用することにより,このような問題の実用的な解法を与えた.またこれによって一層の性能と精度の向上が得られることを明らかにした.本年度は・新フィルタによるCD信号のハードウェア実験とその特性評価・サンプルレート変換器の最適設計・新方式による通信システム設計・新方式の画像処理への応用可能性を主な目標とした.まずCD信号の処理においては,前年度までの成果を受けて,原CD信号を2倍,あるいは4倍にアップサンプルしたものを,DSPと専用ボードによって構成した新フィルタによって処理し,現用CDのDAコンバータとの比較実験,試聴を行い,音場感,音の滑らかさの表現などにおいて有意差があることを多くのモニター試聴によって確認した.これはアナログ特性を設計に取り込んだ成果であり、現在のCD規格がまだ可能性を残していることを示している.サンプルレート変換器においては,旧来の方法はアナログ性の無視によるリンギング発生することが分かっていたが,変換器が周期時変系となるため設計システムが高次元となり,実用に問題を残していた.しかし変換レートを因数分解し,逐次設計に帰着させることにより実用範囲での計算で設計が可能となった.またWavelet展開への応用も見出され,最適Wavelet展開をサンプル値制御系によって計算できることが明らかとなった.以上の設計問題において,復元時の信号の遅れを大きくするほど復元特性が向上するが,一方設計問題が数百次元よなる.しかしこれに切除平面法とよばれる数値最適化法を用いることにより設計が可能であることを示した.これらの技術の応用として,ディジタル通信システムにおける送信器,受信器の最適設計問題も,アナログ特性を最適化するべく定式化が可能となり,従来法に比べて性能向上が見込めることを示した.最後に新フィルタの画像処理への応用可能性を検討し,劣化画像の復元に効果があることを確認した.
食道扁平上皮癌におけるＡＫＴ及びＥＲＫ　ｐａｔｈｗａｙ関連遺伝子変異の網羅的解析

食道扁平上皮癌切除標本を用いてKRAS、BRAF、PIK3CA遺伝子の変異をPyrosequencing technologyにて評価した結果、食道扁平上皮癌にてKRAS、BRAF遺伝子変異はほぼ認めず臨床的意義を示さないのに対し、PIK3CA遺伝子変異は21.0%に認め変異群が野生型群に比べて無病生存及び癌特異的生存が有意に短い事を示した同時性肝転移を有する大腸癌症例の内、同時切除術施行症例を対象に原発巣26例、肝転移巣42例、転移陽性リンパ節6例のKRAS、BRAF、PIK3CA遺伝子の変異とLINE-1メチル化レベルを評価、遺伝子の一致率は高値でLINE-1メチル化レベルも相関性を認めたKRAS、BRAF、PIK3CA遺伝子変異は、様々な癌種において報告され、臨床的に極めて重要なジェネティック変化である。しかし、食道扁平上皮癌におけるKRAS、BRAF、PIK3CA遺伝子変異と臨床病理学的因子、予後の関係を網羅的に解析した研究はない。食道扁平上皮癌は集学的治療を駆使してもなお予後不良であり、早期に他臓器転移を伴う事がある。従って、原発巣及び転移巣における遺伝子変異の相関性を明らかにする事は臨床上極めて重要である。転移を有する食道癌に対して転移巣を含めた同時切除を施行する事は現時点ではなく、今回はまず大腸癌を対象に評価を行った。同時性肝転移を有する大腸癌症例のうち、同時切除術を施行した症例を対象に評価した。原発巣26例、肝転移巣42例、転移陽性リンパ節6例のKRAS、BRAF、PIK3CA遺伝子の変異をPyrosequencing technologyにて評価し、相関性を検討した。また、消化管癌におけるDNA低メチル化のマーカーとして注目されるLINE-1メチル化レベルに関しても評価した。KRAS、BRAF、PIK3CA遺伝子の一致率は94%、100%、88%と高値だった。LINE-1メチル化レベルに関しても、原発巣、肝転移巣、転移陽性リンパ節において相関性を認めた。以上より、原発巣と転移巣の遺伝子発現及びLINE-1メチル化レベルに相関性がある事をBritish Journal of Cancerに報告した。食道扁平上皮癌切除標本を用いてKRAS、BRAF、PIK3CA遺伝子の変異をPyrosequencing technologyにて評価した結果、食道扁平上皮癌にてKRAS、BRAF遺伝子変異はほぼ認めず臨床的意義を示さないのに対し、PIK3CA遺伝子変異は21.0%に認め変異群が野生型群に比べて無病生存及び癌特異的生存が有意に短い事を示した同時性肝転移を有する大腸癌症例の内、同時切除術施行症例を対象に原発巣26例、肝転移巣42例、転移陽性リンパ節6例のKRAS、BRAF、PIK3CA遺伝子の変異とLINE-1メチル化レベルを評価、遺伝子の一致率は高値でLINE-1メチル化レベルも相関性を認めたKRAS, BRAF,及びPIK3CA遺伝子の変異は、様々な癌種において報告されており、臨床的にも極めて重要なジェネティックな変化であるが、食道扁平上皮癌におけるKRAS, BRAF、PIK3CA遺伝子変異と臨床病理学的因子、予後との関係を網羅的に解析した研究は皆無である。食道扁平上皮癌におけるそれらの遺伝子の変異をPyrosequencing technologyを用いて評価し、予後、抗癌剤感受性、疫学的因子などとの関係を網羅的に解析するのが、本研究の目的である。まず、当科で切除された食道扁平上皮癌のパラフィン包埋切片からMacro dissectionにより、腫瘍組織(癌細胞)を回収し、その組織からDNAを抽出した。次いで、PCRにてBRAF遺伝子を増幅させ、Pyrosequenceにて塩基配列のシークエンスを行った。また、BRAF遺伝子変異のポジティブコントロールとして、大腸癌細胞株であるHT29からDNAを抽出し、同様にPyrosequenceで解析した。その結果、パラフィン切片から抽出したDNAのBRAF遺伝子codon600の塩基配列が確認できた。また、HT29のDNAにてcodon600のSNP変異が確認できた。次いで、食道癌210例に対しBRAF遺伝子の解析を行った。その結果、codon600のSNP変異は食道癌210例中には認められなかった。以上より、食道癌においては、BRAF遺伝子変異は臨床的な意義を成さない可能性が示された。また、Pyrosequencing technologyは、遺伝子変異解析において多数のサンプルを迅速に測定することができ、臨床応用に非常に適したツールであることが示された。今回の結果はネガティブデータではあったが、今後の遺伝子解析研究においては有効なデータと考えられるため、学会発表および論文として報告する予定である。目的の遺伝子のうち、予定通り200例以上を解析したのはBRAF遺伝子のみであり、KRAS遺伝子やPIK3CA遺伝子に関してはまだ解析の途中である。しかしながら、サンプルとなるDNAはすでに抽出している状態であり、目標達成までは比較的早いものと思われる。今後は食道癌細胞株を用いて、PIK3CA変異と抗癌剤感受性などとの関連を網羅的に解析していく予定である。食道癌治療においては、5-FU, CDDP, DocetaxelなどがKey drugであるので、これらの感受性とPIK3CA変異が関連あるかを検討する。また、今回のPIK3CA変異と予後との関連を、異なる施設のcohortを用いて再現性を検討する準備も進めている。

食道扁平上皮癌におけるPIK3CA遺伝子の変異と疫学的因子(喫煙、飲酒)との関係を解析する予定である。該当なし今後は多数のDNAサンプルを使って、種々の遺伝子についてPCRおよびPyrosequenceで大量に解析する予定であり、解析に必要な試薬および消耗品について研究費が使用される予定である。