hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生命の起源となった地球外アミノ酸を探る可視光領域の実験室レーザー分光

実験室分光によるアミノ酸・グリシンに加えて、チオフェノキシラジカルに着目した。近年、宇宙空間でベンゾニトリルが観測されたことから、チオフェノキシラジカルは第二のベンゼン誘導体としてその宇宙空間での存在が期待されている。また、生命原料元素である硫黄を含んでいる。チオフェノキシラジカルについては、これまで、ー電子遷移において、0-0バンドの強度が著しく強く、振動バンドは弱いーと考えられていた。しかし、本研究による昨年までの理論計算の結果、振動バンドの方が強度が強いことが予想された。今年度は、その振動バンドを分光装置を用いて網羅的に探査した。その結果、予想通りに強い振動バンドが観測された。これらの振動バンドはチオフェノキシラジカルの全対称変角振動6aと非全対称変角振動6bに帰属された。特に、6bの振動バンドは禁制遷移でありながら検出された。しかも、そこに6aの振動モードが結合するという形で検出された。これは観測している励起状態よりもさらに上に位置する励起状態との振電相互作用があるためであることがわかった。それぞれのバンドに対して、回転解析を行い、遷移周波数と回転定数を精密に決定することができた。そのうえで、求めた回転定数を用いて、宇宙天文観測で出現すると想定されるバンドを精密にシミュレーションすることができた。それによって宇宙天文観測で得られているスペクトルとの比較を行った。現状のところ対応する波長帯にピークは確認できなかったが、今回の実験室分光により、今後チオフェノキシラジカルの天文検出が可能になった。また、チオフェノキシラジカルは既に検出・同定されているフラーレンイオンよりも、宇宙空間での存在量が小さいことも明らかになった。可視光領域の実験室レーザー分光(Cavity Ring Down: CRD)により、生命起源となった地球外アミノ酸を見つけ出す計画である。地球の生命発生にかかわった有機物は宇宙空間で生成されて地球に運ばれた可能性が指摘されている。電波を用いた探査ではまだアミノ酸などの生命関連分子は検出されていないが、可視光領域ではすでに多数の同サイズの分子が未同定のまま吸収線として検出されている。研究代表者はその中に生命起源となった分子がイオン化された状態で含まれていると考えている。吸収線の波長から分子種が特定できるため、実験室で放電プラズマによりこれら分子のイオン化を行い、吸収波長をCRD分光を用いて測定する。本年度は、ベンゾニトリルを用いて、放電を行い、その生成物のスペクトル探査を行った。その結果、582nm付近に直線炭素鎖分子と推定されるスペクトル線が現れた。解析の結果、2Π-2Πの電子遷移であることが分かった。この帰属から、直線炭素鎖分子C7Nである可能性が高まった。現在、予想される振動励起状態のピークの測定を試みている。もし、これが検出されれば、このスペクトルをC7Nに同定することができる。C7NはCN構造を持つことから、アミノ酸のイオン化の最適条件の検討を行うことができる。この分子の同定を行った後、その条件において、グリシンを導入して、イオン化を試みる。現在予想されるグリシンカチオンのスペクトルのシミュレーションを行っている。ベンゾニトリルを用いて、ホロカソード放電を600Vで行い、その生成物のスペクトル探査を行ったところ、582nm付近に直線炭素鎖分子と推定されるスペクトル線が2本現れた。この2本は、短波長側に切り立ったバンドヘッド構造を有しており、解析の結果、2Π-2Πの電子遷移である可能性が極めて高いことが分かった。よって、直線炭素鎖分子C7Nである可能性が高まった。ところが、これまでの先行研究では、この分子の582nm付近のバンドは、2Πー2Σの電子遷移であることが、報告されている。ただし、この報告は、低分解能のスペクトルを根拠としている。我々の研究の結果、この電子遷移の帰属を修正する可能性がある。その場合、C7Nの基底状態は、2Σではなく、2Πである。そのためには、低分解能のスペクトルと振動励起状態のピーク構造が一致しなければならない。現在、振動構造の調査を進めている。Cavity Ring Down分光装置を用いて、581nm帯の分光測定を行ったところ、直線炭素鎖分子HC5N+のスペクトルを確認できた。重要な点は、このスペクトルが芳香族分子であるベンゾニトリルの放電によって生成していたことである。それは、芳香族分子から直線炭素鎖分子の生成が可能であることを示す。これまで高分解能分光研究において、直線炭素鎖分子はアセチレン等の直線構造を持つ分子同士の結合によって生成されていた。今回の芳香族分子からの解離生成は、気相分光検出としては、きわめて異例のことである。これまで、宇宙空間での星間分子の生成については、原子から大きな分子が成長生成するモデルが主流を占めていた。しかし、宇宙空間でのフラーレンイオンの検出に伴い、大きな分子からの解離生成により星間分子が生成しているとする「Top down」生成モデルも注目されてきている。星間空間の分子雲の中で原子から分子へと成長生成するだけでなく、大きな分子からの解離生成が指摘されている。その大きな分子は、晩期型星星周雲からもたらされたとするものである。本研究の最終目的は、グリシンイオンの分子雲内における発見であるが、これは、有機物の起源を探ることにある。

もしこのモデルが正しいとすると、その有機物の起源は、分子雲から星周雲へと遡ることになる。今回、実験室のスペースシュミレーターにより直線炭素鎖分子の解離生成を再現することができた。これは、実験室での「Top down」生成モデルの検証である。当初想定したグリシンカチオンの測定に向けて、分光装置の整備が進みつつある。さらに、ベンゾニトリルの放電において、直線炭素鎖分子HC5N+の検出に成功した。このスペクトルは当初C7Nのものと予想された。しかし、電極の改良により生成量を増加させ高いS/Nのスペクトルを測定したところ、HC5N+であることが明らかになった。ベンゾニトリルから直線炭素鎖分子が生成することは当初予期していなかったことである。この検出によって、芳香族分子の解離により直線炭素鎖分子が生成するという、これまでに報告例がほとんどない反応経路が観測された。計算によると導入したベンゾニトリルの0.01ppm程度がHC5N+となっていることが明らかになった。これは、これまでの直線炭素鎖分子からの生成と同じ水準にある。よって、本研究から、新しい反応経路が明らかになったため、研究はおおむね順調に進展していると結論できる。ちなみに、これらの結果は、最終年度における別の炭素鎖分子の調査の必要性を示唆している。また、現在、YAGレーザーの電源に故障が生じているため、修理作業も行っている。Cavity Ring Down分光装置を用いて、581 nm帯の分光測定を行ったところ、直線炭素鎖分子HC5N+のスペクトルを確認できた。すなわち、この分子は芳香族分子であるベンゾニトリルの放電によって生成していた。それは、芳香族分子から直線炭素鎖分子の生成が可能であることを示す。本年度は、放電装置の改良を行った。電力供給量能力を強化しコンデンサーも大型化した。その結果、これまで1msしかパルス放電を持続できなかったが、2msの持続が可能になった。そのうえで、HC5N+の放電条件の最適化を行った。するとバッファーガスに0.3torrのHeを用いると生成の最適条件が得られることが明らかになった。それによって、これまでより詳細なスペクトルが得られた。その一方で、グリシンイオン、HC5N+、C5N、チオフェノキシラジカル、フェノキシラジカルの量子化学計算でを行うことができた。プログラムパッケージには、Gaussian09Wを用いた。これらの分子に対して、基底状態と励起状態の最適化構造を求めた。そして、励起状態のエネルギーレベルを明らかにした。さらに、フランクコンドン計算を行い、現れる振動スペクトルを予測した。これらのデータを用いて、上記の分子の高分解能測定を行うことができるようになった。特に、C5Nについては、計算で得られた基底状態と励起状態の回転定数を、HC5N+の実験値計算値の比率を用いて補正した。それに基づき、電子遷移に現れる回転構造の精密予測を行うことができた。さらに、チオフェノキシラジカルについては、これまで、0-0バンドの強度が著しく強く振動バンドは弱いと考えられていたが、計算の結果、振動バンドの方が強度が強いことが予想された。
気遣いや心配りを通じた良い感情経験を提供する対話ロボットのインタラクションの研究

本研究では、どのような対話ロボットが気遣いや心配りを通じた良い感情経験の提供をどの程度できるのか、また人以上のことができるのか、を調査することを目的とする。本調査では、「言葉がけ」という気遣い・心配りに着目し、様々な身体的特徴と動作をもつ対話ロボットを構成・比較することで、どのような要素が気遣いや心配りに必要かを明らかにする。また、人との比較や状況の違いによる効果の調査、さらに推薦システムへの応用の検討も行う。本研究では、気遣いや心配りを通じた良い感情経験を顧客に提供するサービスとして、「言葉がけ」に着目し、どのような対話ロボットが気遣いや心配りを通じたユーザに良い感情経験を提供するサービスをどの程度行うことができるのか、また人以上のことができるのか、を調査する。言葉がけとは、挨拶、手助けの提案など、能動的に話しかける行為であり、相手の目的・状況・ニーズに合わせて適切に行うことにより、気遣いや心配りを表現でき、良い感情経験をもたらすことができると考えられる。平成30年度は、気遣いや心配りを示すインタラクションの基礎的な調査、およびホテルの共用環境(廊下・エレベーター前)における言葉がけの実践的効果評価を行った。基礎的な調査では、実験室実験により、卓上型人型ロボット(SOTA)における心温まるインタラクションの方法、ユーザの性格との関係、ロボットのデザインとの関係について明らかとなった。本結果は、国際会議IROS(International Conference on Intelligent Robots and Systems)に投稿した。実践的な効果評価では、ホテルサービスにおけるすき間時間(廊下・エレベーター前)に、ロボットが声掛けによる気遣いや心配りを示すインタラクションを行い、ホテル全体のサービスに対する満足度へ貢献を調査した。結果として、ロボットによる声掛けにより、押しつけがましくなく、おもてなしが感じられ、気分を改善し、楽しい空間作りに貢献できることを示した。また、インタラクションの回数を重ねるごとに満足が向上する傾向も見られた。本成果は、国際会議HAI(International Conference on Human-Agent Interaction)で口頭発表し、国際雑誌(Contemporary Hospitality Management)に投稿した。本研究の問いである「気遣いや心配りを通じた良い感情経験を顧客に提供するサービスとして、「言葉がけ」に着目し、どのような対話ロボットが気遣いや心配りを通じたユーザに良い感情経験を提供するサービスをどの程度行うことができるのか」について大きな進展が見られるため。残る「人以上のことができるのか」といった問いや、推薦システムへの応用に今後取り組む。平成30年度の成果として、ロボットの外見(特に、かいわいさ、幼さ)という因子の重要性が示唆されたため、検証実験を行い確認する。本件は、ロボットの人以上のことができる点として、重要な要因である。さらに、共用環境だけでなく、プライベートな空間(例えば、ホテルの客室内)におけるインタラクションの在り方についても、実証実験などを行い、考察する。これらの結果を踏まえ、ロボットによる気遣いや心配りを通じた良い感情経験を顧客に提供するサービスの在り方についてまとめ、論文投稿を行う。最後に、こうした良い感情経験を顧客に提供するインタラクションを応用した推薦システムの評価を行う予定である。

平成30年度の成果として、ロボットの外見(特に、かいわいさ、幼さ)という因子の重要性が示唆されたため、検証実験を行い確認する。本件は、ロボットの人以上のことができる点として、重要な要因である。さらに、共用環境だけでなく、プライベートな空間(例えば、ホテルの客室内)におけるインタラクションの在り方についても、実証実験などを行い、考察する。これらの結果を踏まえ、ロボットによる気遣いや心配りを通じた良い感情経験を顧客に提供するサービスの在り方についてまとめ、論文投稿を行う。最後に、こうした良い感情経験を顧客に提供するインタラクションを応用した推薦システムの評価を行う予定である。
In vitroにおけるう蝕実験系の構築とう窩の大きさがう蝕進行に及ぼす影響

齲蝕治療では、カリエスリスクの評価と歯質の再石灰化促進が重要な課題である。本研究では、カリエスリスクの相違を糖質の摂取量の違いによると仮定して、摂取量が齲蝕の進行にどのような影響を与えるのかを評価できるin vitroにおける齲蝕実験系の構築を進め、pHの異なる再石灰化溶液とポンプ、タイマーを組み合わせた自動pHサイクル装置を作製した。この装置を用いて,1回の糖質摂取によるpHの低下を想定し、1サイクルをpH5.5以下37分、摂取開始からpH7.0に回復するまでを60分とし、このサイクルを1日3回(低カリエスリスク)と9回(高リスク)2群で比較した。ヒトエナメル質平滑面では4週で齲蝕の進行に統計的な相違を確認できた。このように脱灰、再石灰化を繰返し行い、高カリエスリスク状態を設定でき、また、歯の薄切試料を用いることで、マイクロラジオグラフでの脱灰状態の把握が経時的に可能となるなど、本装置はほぼ完成にしたものと考える。さらに、う窩の大きさがう窩底部での象牙質齲蝕の進行にどのように影響するかを検討した。まず、ヒト抜去大臼歯裂溝部での齲蝕の進行を本装置で観察したが、裂溝の幅や探さの相違が大きいため、一定の結果が得られなかった。そのため、人工的に平滑面に一定幅のう窩を形成して、齲蝕の進行を観察した。その結果、象牙質での齲蝕の進行にう窩の大きさによる相違があることが示唆された。研究開始時には、細菌を用いた齲蝕実験系を確立することを目的とし、さらに、単一細菌による齲蝕実験とは異なるシステムを目標として口腔内でプラークを堆積、採取する方法を検討したが、装置を口腔内に3,4日装着しても、プラークの量は期待していたほど多くないことが判明した。そのため、口腔外での増菌が必要となるが、菌の選択が起きない培養法が確立されていないため、検討を断念した。本研究では、カリエスリスクの相違を糖質の摂取量の違いによると仮定して、摂取量が齲蝕の進行にどのような影響を与えるのかを評価できるin vitroにおける齲蝕実験系の構築を進めてきた。最終段階では、細菌を用いて、歯を脱灰させ、その後の再石灰化の程度を確認し、糖質摂取量の影響を調べる齲蝕実験系を確立することを目的にしているが、本年度では、脱灰・再石灰化を繰り返す歯表面を再現できるpHサイクルの自動化を目指して、再石灰化機構を把握できる装置の設定を行った。タイマーで制御した2台のポンプ使用して、脱灰液・再石灰化溶液を歯周囲に流して、pHのコントロールを試み、これが可能な装置を組み立てた。現在、歯周囲のpHを測定し、適切な流量を検討中であり、マイクロラジオグラフにより歯質の変化を基準に流量を決定することにしている。さらに、脱灰液・再石灰化溶液中のフッ素添加量の変化による齲蝕挙動も確認を進め、これらの溶液の組成も調整する予定である。このことから、pHサイクリングを用いた人口齲蝕装置の信頼性を高めたい。また、細菌を利用するシステムを確立するために、ヒト混合唾液中の細菌の違いを糖質添加培地のpH変化で検討を加え、今後使用する混合唾液の個人差あるいは保存性を検索している。これらの情報をもとに、単一細菌による齲蝕実験とは異なる実験系を確立することを目指している。

研究開始時には、細菌を用いた齲蝕実験系を確立することを目的とし、さらに、単一細菌による齲蝕実験とは異なるシステムを目標として口腔内でプラークを堆積、採取する方法を検討したが、装置を口腔内に3,4日装着しても、プラークの量は期待していたほど多くないことが判明した。そのため、口腔外での増菌が必要となるが、菌の選択が起きない培養法が確立されていないため、検討を断念した。齲蝕治療では、カリエスリスクの評価と歯質の再石灰化促進が重要な課題である。本研究では、カリエスリスクの相違を糖質の摂取量の違いによると仮定して、摂取量が齲蝕の進行にどのような影響を与えるのかを評価できるin vitroにおける齲蝕実験系の構築を進めてきた。最終段階では、細菌を用いて、歯を脱灰させ、その後の再石灰化の程度を確認し、糖質摂取量の影響を調べる齲蝕実験系を確立することを目的にしている。本年度は、脱灰・再石灰化を繰り返す歯表面を再現できるpHサイクルの自動化を目指して、再石灰化機構を把握できる装置を設定し、この装置を用いて、歯表面pHの変動と歯質の脱灰状態の関連性を検討した。歯質の脱灰状態は、マイクロラジオグラフを用いて、評価したが、経時的変化を把握できるように歯の薄切試料を作製し、経時的観察を可能にした。また、歯周囲のpHを測定し、適切な流量を決定し、装置の連続運転を可能にするために試料を保存する容器を小さくした。現在まで、pHサイクルの自動化はほぼ完成し、次にpHサイクルの回数とう蝕の進行あるいは再石灰化能を検討し、人口齲蝕装置の信頼性を高めたい。また、単一細菌による齲蝕実験とは異なるシステムを確立するために、口腔内でプラークを堆積せれる方法を検討したが、装置を口腔内に3,4日装着しても、プラークの量は期待していたほど多くないことが判明した。口腔外で細菌を増殖させるか、装置を装着する協力者を選択するか検討中である。本研究では、カリエスリスクの相違を糖質の摂取量の違いによると仮定して、摂取量が齲蝕の進行にどのような影響を与えるのかを評価できるin vitroにおける齲蝕実験系の構築を進め、pHの異なる再石灰化溶液とポンプ、タイマーを組み合わせた自動pHサイクル装置を作製した。この装置を用いて,1回の糖質摂取によるpHの低下を想定し、1サイクルをpH5.5以下37分、摂取開始からpH7.0に回復するまでを60分とし、このサイクルを1日3回(低カリエスリスク)と9回(高リスク)2群で比較した。ヒトエナメル質平滑面では4週で齲蝕の進行に統計的な相違を確認できた。このように脱灰、再石灰化を繰返し行い、高カリエスリスク状態を設定でき、また、歯の薄切試料を用いることで、マイクロラジオグラフでの脱灰状態の把握が経時的に可能となるなど、本装置はほぼ完成にしたものと考える。さらに、う窩の大きさがう窩底部での象牙質齲蝕の進行にどのように影響するかを検討した。まず、ヒト抜去大臼歯裂溝部での齲蝕の進行を本装置で観察したが、裂溝の幅や深さの相違が大きいため、一定の結果が得られなかった。そのため、人工的に平滑面に一定幅のう窩を形成して、齲蝕の進行を観察した。その結果、象牙質での齲蝕の進行にう窩の大きさによる相違があることが示唆された。そのため、口腔外での増菌が必要であるが、菌の選択が起きない培養法が確立されていないため、検討を断念した。
超音波と微小気泡を用いた細胞局所刺激手法の開発

細胞のメカノトランスダクション研究への応用を目的に,細胞局所を機械的に刺激する新しい手法を提案した.この方法では,大きさ数ミクロンの微小気泡を細胞に接触させた状態で超音波を照射することにより,気泡が細胞よりも強い音響放射力を受けることを利用して局所刺激を実現する.微小気泡の位置制御は光ピンセットで実現した.刺激対象としてラットから単離・培養した心室筋細胞を用いることとし,拍動の電気的ペーシングと気泡付着状態での超音波照射を顕微鏡観察下で行える観察チャンバを開発した.手法の有用性を確認するため,気泡を付着した培養心筋細胞に超音波を照射する実験を行い,機械刺激による期外収縮を誘導できることを確認した.さらに,心筋細胞の不応期を求める実験を通じて拍動周期に依存して不応期が変化することを確認し,機械的刺激に対する細胞の反応を調べる上での本刺激手法の有用性を確認した.今年度は,昨年度開発・改良した光ピンセット,観察チャンバ,超音波照射部を用いて評価実験を行い,光ピンセット装置については更なる改良を加えた.その上で,心筋細胞刺激実験を行い,本手法の有効性を調べた.なお,当初,血管内皮細胞を用いた検討も目的としていたが,心筋細胞について興味深い知見が見出されたためその検討を優先した.○気泡捕捉能の向上捕捉能のさらなる向上を目指し光ピンセットの改良を行った.1)気泡を捕捉するためのドーナツ型のビームをラゲールガウシアンビームからベッセルビームに変更することにより,光強度を1.8倍に,光捕捉力を2.4倍に向上した.2)光ピンセットで気泡を捕捉する場合,ビーム光の放射力により生じる気泡周囲の液体の流れが気泡を押し上げる方向に働き,気泡の捕捉能を低下させていた.そこでビーム焦点の先にミラーを配置し,進行ビームと反射ビームを重ね合わせることにより周囲液体の流れを軽減し得ることを確認した.現在,改良した光ピンセットシステムを用いてビーズの3次元位置の制御に成功しており,今後気泡への適用を目指し検討を続ける.○心筋細胞刺激昨年度開発した観察チャンバを実際に心筋細胞の培養に使用し,ラット新生仔から単離した心室筋細胞が自律拍動を再開すること,電気刺激により長期間安定にぺーシングできることを確認した.さらに,培養細胞に気泡を接触させた状態で超音波照射することにより機械刺激でもぺーシングができることを確認した.○さらに,電気刺激で拍動ぺーシングを行った心室筋細胞に異なるタイミングで機械的刺激もしくは電気刺激を加えて期外収縮を発生させ,心筋細胞の不応期(刺激を加えても期外収縮を起こさない期間)の変化を調べた.その結果,不応期の長さがぺーシング周波数によって変化すること,電気刺激時の不応期は,機械刺激時より30 ms以上短いことを新たに見出した.細胞のメカノトランスダクション研究への応用を目的に,細胞局所を機械的に刺激する新しい手法を提案した.この方法では,大きさ数ミクロンの微小気泡を細胞に接触させた状態で超音波を照射することにより,気泡が細胞よりも強い音響放射力を受けることを利用して局所刺激を実現する.微小気泡の位置制御は光ピンセットで実現した.刺激対象としてラットから単離・培養した心室筋細胞を用いることとし,拍動の電気的ペーシングと気泡付着状態での超音波照射を顕微鏡観察下で行える観察チャンバを開発した.手法の有用性を確認するため,気泡を付着した培養心筋細胞に超音波を照射する実験を行い,機械刺激による期外収縮を誘導できることを確認した.さらに,心筋細胞の不応期を求める実験を通じて拍動周期に依存して不応期が変化することを確認し,機械的刺激に対する細胞の反応を調べる上での本刺激手法の有用性を確認した.本年度は,細胞に微小な気泡を接触させた状態で,低音圧超音波を加えることにより細胞の局所刺激を実現する装置の開発を目的とした.超音波の音響放射力は気泡にのみ加わり細胞には直接作用しないので,気泡の位置を光ピンセットで制御することにより細胞の局所を1数ミクロンの空間分解能で機械刺激できる.装置実現のため,以下の3つの要素技術について検討した.○光ピンセット部本方法では,微小気泡を光ピンセットで捕捉・移動することにより,細胞の刺激位置を制御する.水よりも屈折率が小さい気泡を捕捉するために,光ピンセットの光ビームは,リング状の強度分布を持つラゲールガウシアンビーム(LGビーム)を用いる.試作装置では,空間光変調器に表示した位相ホログラムにより,LGビームの位置制御,マルチビーム化,気泡と細胞の同時捕捉など自由度の高い制御を実現した.○観察チャンバ部本研究では,心筋細胞と血管内皮細胞を用いて機械的刺激に対する反応を検討する.

そのため,超音波で機械刺激を加えつつ光顕観察が可能な観察チャンバを開発した.特に心筋細胞では,機械的刺激と電気的刺激が心拍動に与える影響の違いを検討することを目的の一つとしており,観察チャンバ内の細胞に電気刺激を加える機能を追加した.また,血管内皮細胞の変化は,数日の単位で生じると考えられるので,この期間にわたってチャンバ内の培養環境を保持する技術を検討した.現在,1日程度の連続観察が実現できている.○超音波照射部細胞により一様な刺激を与えることを目的に,平面型振動子を試作した.振動子の中央には照明光通過用の孔を設け,超音波照射中にも細胞の変化の連続観察ができるよう設計した.機械的刺激と可視化範囲を両立させる最適設計,必要な刺激力を得る上で最適な超音波周波数や微小気泡の大きさ等に関する検討は,今後の課題である.○光ピンセット部今回の検討では,空間光変調素子に表示したホログラムを用いて光ピンセットビームを発生し,自由度の高い気泡や細胞の捕捉を実現した.反面,光ピンセットの捕捉力は十分ではなく,核近傍など細胞が盛り上がった部位では,気泡の位置を安定に保つことが難しかった.また音響放射力により気泡位置が変化する様子も見られた.これらの点については追加検討が必要である.○観察チャンバ部開発した観察チャンバは,心筋細胞の拍動観察の実験ではほぼ満足できる性能を実現できた.しかし,長期間の連続観察については,1日程度の観察しか実現できて居いない.長期間に渡るゆっくりとした変化を観察するには,チャンバ内の培養環境の維持の方法を検討する必要がある.○超音波照射部平面型超音波振動子を試作・評価したが,超音波刺激をしながらの光顕観察は満足できる結果ではなかった.振動子形状,発生する超音波の強度,使用する微小気泡の大きさ等について最適化を行っていく必要がある.○2種類の細胞刺激実験による提案手法の有用性の確認上述した3つの要素技術に関する残件について追加検討を行い,刺激装置を完成させる.そのうえで,心筋細胞および血管内皮細胞を対象に局所刺激実験を行ない,刺激に対する細胞の変化を種々の手法で観察することにより,細胞力覚と単一細胞レベルでのメカノトランスダクション研究における提案手法の有用性を示す.○心筋細胞の拍動に関する検討以前我々は,自律拍動する培養心筋細胞を用いて,機械的刺激により,期外収縮を誘起できることを報告した.そこで本研究では,自律拍動をしていない培養心筋に持続的な機械刺激を加えることにより,拍動を誘導することの可能性について検討する.また,電気的刺激により誘導される拍動との比較を行い,機械的刺激と電気的刺激が作用を生じる機序の違いについて検討する.○血管内皮細胞の配向に関する検討血管内皮細胞は,拍動流が生じる機械刺激によって自身の配向を変化させることが知られている.そこで,血管内皮細胞に本刺激装置を用いて定常的な機械的刺激を加え,内皮細胞に生じる変化を種々の蛍光染料を用いて可視化し,刺激の種類や場所による細胞の応答・変化を調べる.長期間にわたる細胞の変化をタイムラプス観察を通じて明らかにする.約100万円の研究費が24年度に持ち越される.これは,下記2項目に関する検討が遅れたために生じたものであり,24年度に検討を行うために用いる.○気泡と細胞の接触力の向上今回の装置では,空間光変調素子を用い,自由度の高い気泡の位置制御を実現した.しかし,捕捉力が不十分であり任意の位置に気泡を固定できない問題があった.これを解消するため2つの点について検討する.1つは,細胞表面に接着するよう表面を化学就職した気泡の開発である.もう1つは,気泡の上下方向の位置制御能の向上である.現在の光ピンセットでは,光の放射力により上下方向の現在の光ピンセットではの不安定な位置に置かれた気泡は,超音波照射などにによる位置の変化が起きるので,この点については追加検討が必要である.○超音波照射部平面型超音波振動子を試作したが,その実用性の評価と最適設計の検討は十分に行うことができなかった.24年度,振動子や照明孔の形状,発生する超音波の波形や強度,使用する微小気泡の種類,大きさ等について最適化を行なう.
合併症を有するハイリスクの日本人高血圧患者の至適降圧目標値の検討

CASE-JとCASE-J Ex試験をもとに、その観察期間を10年超に延長したCASE-J 10試験を実施することで、アンジオテンシンII受容体拮抗薬のカンデサルタンとCaチャンネル拮抗薬のアムロジピンの心血管イベントおよび新規糖尿病発症への影響を検証し、ハイリスク高血圧患者の至適降圧目標を明らかにした。カンデサルタンとアムロジピンが心血管系イベント抑制に及ぼす有効性には差はなかったが、カンデサルタンはアムロジピンに比べて糖尿病の新規発症を抑制した。収縮期血圧で160mmHg以上のカテゴリーで心血管系イベントの発症率が高いことが示されたが、さらなる解析と評価が必要と考えられた。平成25年度は、研究組織を立ち上げてプロトコルを作成し、試験用パソコンを購入するとともに、参加医師への謝礼に関する図書カードの提供システムなどを構築した。また、平成25年12月11日には京都大学医学部附属病院および京都大学大学院医学研究科の倫理審査の承認を受けて(E-1948)、平成26年から症例登録を開始し、平成26年1月31日に、第1例目の症例登録を受け付けた。登録患者データについては直ちにデータベース化し、適宜クエリの発行を行っている。また、同時にCASE-J、CASE-J Ex試験の経過の中で、また医師側の理由(閉院・死亡など)で追跡不能が明らかとなった患者を除外すると、追跡可能症例は3317名、参加可能医師は429名であることが判明した。平成26年4月16日現在、CASE-J10試験に参加協力を頂いた医師は117名で、登録患者数は795例である。また、イベント発生は157件認めている。平成26年度は、平成25年度に開始した試験の調査票の回収に当たった。平成27年4月6日時点で、1562例の調査票を回収した。その後、全登録症例を降圧治療下の高血圧患者集団として、心血管イベント発症と到達血圧レベルから検討し、すなわち、心血管イベントの発現がない場合には、経過観察期間中の最終血圧値を到達血圧と評価し、心血管イベントの発現がある場合には、イベント発症直前の値を到達血圧と評価した。統計解析はCox比例ハザードモデルにより多変量解析を実施する予定とした。その際には、至適血圧レベルを求めるためには、性、年齢、割付薬剤、BMI、収縮期・拡張期血圧、喫煙歴、糖尿病、脂質異常症、左室肥大、虚血性心疾患の既往、脳卒中既往有無などを基本的な調整因子としてする方向で、データセットの構築に努めた。平成27年度は、4月6日時点で回収されていた1562例の調査票に加えて、詳細な心血管イベント情報も得た。ただし、後ろ向き試験のため、試験参加医師の記録や記憶に曖昧な部分もあり、調査票の回答への空白や論理矛盾なども散見したため、多数のクエリを発行した。同様の理由で、その回収にも難渋したが、最終的には無事データクリーニングを終了した。さらに、今回の情報を入力したデータベースと、先行したCASE-JとCASE-J Exとの突合作業を行ったが、データベースの形状が異なることなどから進捗に時間を要し、専門家の意見を聞きながら作業を進め、主要評価項目のみが解析可能な状況にまで到達した。なお、成果は英語による論文発表の予定であるため、参加医師全員の名前をacknowledgementに記載する予定であり、参加医師全員の氏名の英語表記を確認した。平成25年度には研究組織を立ち上げ、倫理審査員会の承認を経て(E-1948)、調査を開始した。平成26年度終了時点での参加医師数は210名、登録症例数1562例であった。CASE-J試験の登録症例数は4728例であり、引き続いて実施されたCASE-J Exの登録症例数は2232例と半減(47.2%)した経緯があることから、CASE-J 10の登録症例数としてCASE-J Exの登録症例数の70.0%である1562例を確保できたこと、および難渋しながらもデータクリーニングを終了し、一部ではあるが、今回のデータベースと先行試験のデータベースの突合作業が完了したことは、おおむね順調な進展と自己評価した。最終年度に至り、10年超の経過観察が行えた新規の有効解析対象例は、1,318例(CA:666例、AM:676例)で、最終到達血圧はCA群で135±75、AM群で135±76mmHgであった。また、先行試験との突合作業を行い、CASE-J試験にて解析対象となった全4703例からみた経過観察期間中央値は6.0年であり、主要評価項目である複合心血管イベントは、CA群2354例では225件、AM群2349例では223件と両群間に有意差を認めなかった。同時に、1)CASE-J試験での割付薬剤の投与状況・併用降圧薬の投与状況、2)糖尿病治療薬の新規投与の有無、3)心血管系イベント(突然死、脳・心・腎・血管イベント)の有無、発症日、転帰、4)最終到達血圧、脈拍を評価しえた。

カンデサルタンとアムロジピンが心血管系イベント抑制に及ぼす有効性には差はなかったが、カンデサルタンはアムロジピンに比べて糖尿病の新規発症を抑制した。収縮期血圧で160mmHg以上のカテゴリーで心血管系イベントの発症率が高いことが示されたが、さらなる解析と評価が必要と考えられた。平成25年度には、研究組織を立ち上げ、研究プロトコルおよび同意説明文章を作成し、倫理審査員会の承認を経て(E-1948)、調査を開始した。当初は参加医師として200名以上を確保する予定であったが、平成25年度の参加医師は117名、登録症例数は795例、イベント数157件に留まっていた。しかし、平成27年4月6日時点では、参加医師として210名を確保し、登録症例数1562例、イベント発生件数238件を得た。このように、参加医師、登録症例数、イベント数はいずれも昨年度よりもおおむね倍増しており、データマネージャーによる症例登録の推進作業が功を奏したと考えた。また、CASE-J試験の登録症例数は4728例であり、引き続いて実施されたCASE-J Exの登録症例数は2232例と半減(47.2%)した経緯がある。今回のCASE-J 10の登録症例数として、CASE-J Exの登録症例数の70.0%である2232例を確保できたことは、前の経緯と比較してもおおむね順調な進展と自己評価した。平成28年度は、今回と先行試験の全データベースの突合作業を完了させ、事前にサブ解析計画なども含めた解析計画の概要をまとめる。また、従来のCASE-J、CASE-J Ex試験の解析を踏襲して、心血管イベントに及ぼすカンデサルタン群とアムロジピン群との比較解析を行う。すなわち、全症例をintention-to-treatの原則にもとづいて、実際に服用した薬剤や途中での薬剤の変更等に拘らず、割付け通りに心血管イベント発生率を両薬剤群間で比較する。イベント発生率の検定には層別ログランク検定を用い、Kaplan-Meierの方法により生存曲線を描く。副次評価項目である致死的心血管イベントと総死亡および新規糖尿病の発症についても同様に解析する。さらに、全症例を割付け薬剤に拘わらず、降圧治療下の高血圧患者集団として、心血管イベント発症と到達血圧レベルから検討する。また、さらには、解析したデータの公表、すなわち学会発表、論文執筆などに充てる。同時に、報告内容は研究組織のメンバーと試験参加医師に送付する。学会発表と論文執筆には上嶋および全連携研究者が従事する。臨床疫学平成26年度は、現在発行中のクエリも含めて全クエリの回収に当たり、データクリーニングおよびデータ固定の作業を最優先とする。引き続き、観察研究ではあるが、事前にサブ解析計画なども含めた解析計画の概要をまとめ、上記のように全登録症例を降圧治療下の高血圧患者集団として、心血管イベント発症と到達血圧レベルから検討する。また、従来のCASE-J、CASE-J Ex試験との比較のため、カンデサルタン群とアムロジピン群との比較解析も行う。すなわち、登録割付された全症例をintention-to-treatの原則にもとづいて、実際に服用した薬剤や途中での薬剤の変更等に拘らず、割付け通りに心血管イベント発生率を両薬剤群間で比較する。イベント発生率の検定には層別ログランク検定を用い、Kaplan-Meier生存曲線を描く。副次評価項目である致死的心血管イベントと総死亡についても同様に解析する。さらには、解析したデータの公表、すなわち学会発表、論文執筆などに充てる。同時に、報告内容は研究組織のメンバーと試験参加医師に郵送する。
オフィオライト海洋地殻を用いた熱水変質に伴う元素移動モデルの確立

本研究の目的は、白亜紀の海洋地殻であるオマーンオフィオライトを用い、海洋底からモホ面に至る海洋地殻断面の総括的な化学組成プロファイルを完成させ、低温から高温までの熱水変質における物質収支を定量的に見積もることである。この試料セットについては、二次鉱物組成、ストロンチウム・酸素・ホウ素の同位体組成がすでに報告されており、熱水変質の反応条件が明らかとなっている。本研究ではこれまでに、XRFやICP-MSを用いて主要・微量元素の分析を行い、良好な結果を得た。今年度は、オマーンオフィオライトで採取された変質度の低い玄武岩を、0.5 mm程度の大きさに砕き、顕微鏡下で未変質ガラスを拾い出して分離する作業を行った。この作業の補助のために、テクニカルスタッフ1名を雇用した。さらに、極少量の岩石試料の各種同位体を分析するための同時化学分離ルーチンの構築に取り組んだ。イオン交換樹脂を用い、カラムの容量や溶離液の種類を変えながら検討を行った。当初予定していたホウ素・リチウム・鉛・ネオジム・ストロンチウム同位体組成に加えて、鉄の同位体組成についても重要と考え、すでに分析法が確立されているハワイ大学との国際共同研究を目指して、研究設備の視察及び研究打ち合わせを行った。本年度はまた、AOGS 15th Annaul Meetingに参加し、海洋地殻の熱水変質に関する最新の研究について情報収集を行うとともに、文献資料を収集してこれまでの知見を整理した。今年度は最終年度であったが、実施期間中に13ヶ月間の研究マネジメント部門への出向があったため、試料分析や成果公表が当初の計画からやや遅れている。したがって補助事業期間延長申請を行い、1年間の延長が承認された。来年度は、予定している分析を完了させ、データの解析及び論文化に取り組む。本年度は産休・育休の取得に伴い、8月末まで内定を留保するとともに、研究実施期間を1年間延長することとした。9月からの職場復帰後は、予想以上に時間の制約が大きかったため、本格的な作業は開始せず、分析に必要な物品の購入、クリーンルームの整備、分析機器の調整など、来年度に向けた準備を行った。また、オマーンオフィオライト海洋地殻の主要・微量元素分析の補助を担当するテクニカルスタッフ雇用のための準備を行った。オマーンオフィオライト未変質玄武岩の分析については、試料を保有する研究協力者と打ち合わせを行い、当初計画していたような未変質部分を分離して溶液化し、ICP質量分析計を用いて元素分析を行う手法ではなく、レーザーアブレーションICP質量分析計を用いた手法を検討することとした。各種同位体の分析については、イオンクロマトグラフィーを用いた化学分離法の確立に向けた予備実験を行い、概ね良好な結果を得た。また、研究協力者の協力のもと、産業技術総合研究所所有のマルチコレクタ型ICP質量分析計を用いて、リチウム、鉛、ストロンチウム等の標準試料の繰り返し測定による分析精度の検証を行い、十分な精度での測定が可能であることを確かめた。本年度は、まだデータが得られていないため成果発表は行わなかったが、日本地球化学会年会に参加して、海洋地殻の熱水変質に関する最新の研究について情報収集を行うとともに、先行研究の文献資料を収集して、これまでの知見を整理した。本年度は育休復帰後の9月から研究を開始したため、本格的な分析作業に取り掛かることは出来なかった。しかし、研究実施期間を1年間延長したことを踏まえると、準備状況は概ね順調と考えられる。本年度は、オマーンオフィオライト海洋地殻試料について、主要・微量元素分析を行った。試料は、堆積物ー地殻境界からモホ面までの厚さ約5kmの海洋地殻を網羅する約90個の岩石粉末試料である。主要元素(Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, Ti, P)については、ガラスビードを作成し、蛍光X線分析装置(XRF)を用いた分析を行った。強熱減量(LOI)についても、現在分析を進めている。微量元素(Li, Rb, Cs, Ba, U, Pb, Cu, Zn, Mn, REEなど)については、試料を硝酸とフッ化水素酸の混酸を用いて酸分解し、ICP質量分析装置(ICP-MS)を用いて分析を行った。分解に際し、ジルコン及びバデレライトは通常の方法では十分に分解せず、正確なZr, Hf, Y, HREEの定量が出来ないため、シート状岩脈群及びハンレイ岩については、高圧分解装置を用いて、190°Cで12時間の分解を行った。これらの分析作業の補助のために、テクニカルスタッフ1名を雇用した。分析においては標準岩石試料(JB-3など)を同時に分析し、良好な値が得られることを確かめた。以上のデータを用い、変質前の海洋地殻の化学組成や、各変質帯の熱水変質における各元素の挙動について、解析を行った。パシフィコ横浜で行われたゴールドシュミット国際会議に参加し、海洋地殻の熱水変質に関する最新の研究について情報収集を行うとともに、先行研究の文献資料を収集して、これまでの知見を整理した。分析は順調に進んでおり、良好な結果が得られている。本年度は、オマーンオフィオライト海洋地殻試料について、主要元素分析を継続した。岩石粉末試料からガラスビードを作成し、蛍光X線分析装置(XRF)を用いて、主要元素(Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, Ti, P)の含有量を測定した。

また、岩石粉末試料をるつぼに量り取り、1050°Cで強熱後の減量分を、強熱減量(LOI)とした。これらの分析作業の補助のために、テクニカルスタッフ1名を雇用した。主要元素含有量とLOIの合計は概ね100%となり、良好なデータを得ることができた。これにより、前年度までに取得した微量元素及び各種同位体データと合わせ、海底面からモホ面に至る海洋地殻断面の総括的な化学組成プロファイルを完成させることができた。今後は、まず熱水変質で動きにくい元素に注目して、MORB規格化図やMg#ダイアグラムを用いてマグマ分化の程度を見積もるなど、変質前の海洋地殻の化学組成について詳細な検討を行う。次に、熱水変質で動きやすい元素について震度プロファイルを作成し、岩相別あるいは変質温度帯別に、各元素の挙動について、これまでに報告されているデータや実験的研究と比較しつつ、解析を行う予定である。本年度はまた、JpGU-AGU Joint Meeting 2017及び2017年度地球化学会年会に参加し、海洋地殻の熱水変質に関する最新の研究について情報収集を行うとともに、文献資料を収集してこれまでの知見を整理した。分析は順調に進んでおり、良好な結果が得られている。本研究の目的は、白亜紀の海洋地殻であるオマーンオフィオライトを用い、海洋底からモホ面に至る海洋地殻断面の総括的な化学組成プロファイルを完成させ、低温から高温までの熱水変質における物質収支を定量的に見積もることである。この試料セットについては、二次鉱物組成、ストロンチウム・酸素・ホウ素の同位体組成がすでに報告されており、熱水変質の反応条件が明らかとなっている。本研究ではこれまでに、XRFやICP-MSを用いて主要・微量元素の分析を行い、良好な結果を得た。今年度は、オマーンオフィオライトで採取された変質度の低い玄武岩を、0.5 mm程度の大きさに砕き、顕微鏡下で未変質ガラスを拾い出して分離する作業を行った。この作業の補助のために、テクニカルスタッフ1名を雇用した。さらに、極少量の岩石試料の各種同位体を分析するための同時化学分離ルーチンの構築に取り組んだ。イオン交換樹脂を用い、カラムの容量や溶離液の種類を変えながら検討を行った。当初予定していたホウ素・リチウム・鉛・ネオジム・ストロンチウム同位体組成に加えて、鉄の同位体組成についても重要と考え、すでに分析法が確立されているハワイ大学との国際共同研究を目指して、研究設備の視察及び研究打ち合わせを行った。本年度はまた、AOGS 15th Annaul Meetingに参加し、海洋地殻の熱水変質に関する最新の研究について情報収集を行うとともに、文献資料を収集してこれまでの知見を整理した。今年度は最終年度であったが、実施期間中に13ヶ月間の研究マネジメント部門への出向があったため、試料分析や成果公表が当初の計画からやや遅れている。したがって補助事業期間延長申請を行い、1年間の延長が承認された。来年度はまず、オマーンオフィオライト海洋地殻の主要・微量元素分析を実施する。また、標準岩石試料を用いて、各種同位体分析の精度・確度の検証を行う。来年度は、未変質玄武岩の微量元素・同位体分析に着手する。来年度は、データの解析及び論文化に取り組む。来年度は、予定している分析を完了させ、データの解析及び論文化に取り組む。
小児がんの子どもを持つ親のレジリエンス促進ケアプログラムの検討

本研究は,小児がんと診断された子どもの親のレジリエンス構成要素を明らかにし,レジリエンスを促進するプログラムを検討することである.小児がんの子どもをもつ親を対象に半構成的面接法を行い,質的帰納的アプローチにより分析した.面接データから,困難な状況からの前向きな立ち直りに焦点を当て分析を進め,Grotberg(2003)が提唱するレジリエンス構成要因[I AM] , [I CAN], [I HAVE]に関する内容が抽出された.分析結果から,親の様々なレジリエンス要素が見いだされた.ストレス反応の軽減には,親と医療職者との良好な関係が基盤として重要であることが示唆され,プログラムへの指針を得ることができた.本研究は,小児がんと診断された子どもの親のレジリエンス構成要素を明らかにし,レジリエンスを促進するプログラムを検討することである.小児がんの子どもをもつ親を対象に半構成的面接法を行い,質的帰納的アプローチにより分析した.面接データから,困難な状況からの前向きな立ち直りに焦点を当て分析を進め,Grotberg(2003)が提唱するレジリエンス構成要因[I AM] , [I CAN], [I HAVE]に関する内容が抽出された.分析結果から,親の様々なレジリエンス要素が見いだされた.ストレス反応の軽減には,親と医療職者との良好な関係が基盤として重要であることが示唆され,プログラムへの指針を得ることができた.治療法の改善に伴い,小児がんの生存率は高くなっている.しかし発達途上にある子どもは,入院や治療に伴う制限の中で,身体的苦痛や生活環境の変化などを経験しながらも発達課題に取り組んでいる.さらに治療終了後も治療による後遺症である「晩期障害」を含む様々な問題が生じるリスクが潜在し続ける.小児がんのこどもをもつ家族にとっても,子どもの診断に伴う衝撃や不安,家族内の役割の変化,経済的問題といった変化が生じる.そのため小児がんの子どもへの看護には,子どもの救命だけでなく,生活の質(QOL)を上げるために診断から長期にわたって提供される医療が重要であり,子どもと家族が前向きにいられる精神面へのサポートが強く求められる.本研究では,小児がんに罹患した子どもを抱える親の心理的適応を高める看護について,初年度の計画に基づき面接調査に向けた準備を行った.(1)小児がんの子どもと親及びレジリエンスに関する研究動向:国内外における関連文献を検索収集し,分析および検討した.また国内外において小児がん関連学会に参加し,資料の収集や研究者との交流によって最新の知見が明らかにされ,今後の方向性に対する示唆を得た.(2)小児がんの子どもを抱える親への面接準備:看護師,医師,大学教員,スーパーバイザーからなる研究会を開催し議論を重ね,面接ガイドを作成した.面接技法向上のため,面接実施予定者に対する研修を実施した.現在研究のフィールドを確保しており,研究倫理審査委員会に申請中である.研究倫理員会で承認を得られたのち面接を開始する計画である.小児がんの生存率は、治療法の改善に伴い著しく上昇し、5年生存率は70%を超えたため、治癒後4060年の予後が期待できるようになった。幼少期に受けた強力な治療は、小児がんから生還しても影響をあたえ、健康に問題を抱える場合も多い。しかし、小児がんに関する研究は、化学療法に伴う副作用への対処に集中しており、縦断的な視点にたった研究は始まったばかりである。医療者には、救命第一から、生活の質を重視した健康支援が必須であり、小児がんの子どもと家族が安定した生活を送れるように将来を見通した、長期に渡る心理面・身体面へのケアが求められている。本研究では小児がんの子どもを抱える親のこころの前向きな適応を高める看護のために以下の研究を実施した。1.国内外の小児がん患者への看護についての最新の資料収集2.先行研究の整理3.小児がんの子どもをもつ親への面接調査4.面接調査で得られたデータの分析および成果の発表24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度が最終年度であるため、記入しない。
病理組織標本における画像解析による細胞のライフサイクルの解析法

従来の私達の蛍光顕微測光・画像解析法の研究から、細胞のライフサイクル(細胞周期、静止期(G_0)、分化・成熟、障害・再生など)の情報を定量化できれば、客観性・一般性のある細胞形態の機能的解釈が向上するものと考えてきた。本研究では通常のパラフィン切片を対象にし、(1)私達が試作開発してきた細胞形態・機能の結合解析法である顕微蛍光画像解析法(イメージサイトメトリー)を用い、細胞のライフサイクルの解析原理を研究する、(2)それをHE染色標本の病理所見と対比検討する、(3)これらを代表的病変に応用解析する、ことを通じて、病理学的顕微鏡診断の向上に寄与するための基礎を確立することを目的とした。まず、解析原理に関し、細胞機能の中心である遺伝子DNAに焦点を合わせ、【.encircled1.】核DNA蛍光画像解析、並びに【.encircled2.】増殖関連因子と【.encircled3.】クロマチン機能の免疫組織化学的検索について基礎研究した。【.encircled1.】では画像処理装置、および自作ソフトに基づくパソコンを用いた形態定量解析を行い、核DNA蛍光像の形態定量情報がS期以後に変化すること、【.encircled2.】ではBrdU標識パターンのS期進行に伴う特徴的変化、Ki-67の細胞周期の各相に応じた特徴的分布パターンと、S、G_2期での増加とG_1、G_0期での減少、PCNAはG_1後期の増加と以後の減少、AgNORはDNA量及び多倍体化に伴う増加、さらに【.encircled3.】では、in situニックトランスレーション法による核のDNase I感受性が分化直後のG_1期に発現すること、などをそれぞれ認めた。さらに、TVカメラによる蛍光画像解析法の精度を上げるために、レーザー顕微鏡(ニコンRCM2000:試作モデル)を用いて得られる画像の定量性、従来画像との精細度の対比評価を行うと共に、冷却型CCDカメラ(Photometrics MXX200L)を結合した倒立位相差蛍光顕微鏡を用いた培養細胞の経時的撮像・観察も行った。以上の成果より、細胞のライフサイクル特性に関する蛍光画像解析法の基礎的知見を統合整理し一般化する事に努めている。病理顕微鏡診断は、近年では腫瘍取り扱い規約の充実、免疫組織化学の普及、分子診断技術の導入などにより、解析性・客観性を増してきたが、病理医の熟練度と主観性に依存する部分がなお大きい。私達は従来の顕微測光法、蛍光画像解析法の研究成果から、細胞のライフサイクル(細胞周期、静止期(G_0)、分化・成熟度、障害・再生過程)の情報を定量的に抽出できれば、客観性・一般性のある細胞形態の機能的解釈が向上するものと考えてきた。そこで本研究では、通常のパラフィン切片を対象にし、(1)私達が試作開発してきた細胞形態・機能の結合解析法である顕微蛍光画像解析法(イメージサイトメトリー)を用い、細胞のライフサイクルの解析原理を研究する、(2)それをHE染色標本の病理所見と対比検討する、(3)これらを代表的病変に応用解析する、ことを通じて、病理学的顕微鏡診断の向上に寄与するための基礎を確立することを目的とした。本年度は、解析原理に関し、細胞機能の中枢的役割を果たす遺伝子DNAに焦点を合わせ、(1)核DNA蛍光画像解析、並びに(2)増殖関連因子と(3)クロマチン機能の免疫組織化学的検索について基礎研究した。その結果、(1)では、画像処理装置及び自作ソフトに基づくパソコンを用いて形状・粒度・テクスチャー解析を行い、核DNA蛍光像の形態定量情報がS期以降に変化すること、(2)では、BrdU標識パターンのS期進行に伴う特徴的変化、Ki-67の細胞周期の各相に応じた特徴的分布パターンと、S、G_2期での増加とG_1、G_0期での減少、PCNAはG_1後期の増加と以後の減少、AgNORはDNA量及び多倍体化に伴う増加、さらに(3)では、in situニックトランスレーション法による核のDNaseI感受性が分化直後のG_1期に発現すること、などをそれぞれ認めた。現在、これらの情報を統合して細胞のライフサイクル特性を整理し、顕微鏡所見との対比に基づく基本的病変への応用解析に着手している。【.encircled1.】

では画像処理装置、および自作ソフトに基づくパソコンを用いた形態定量解析を行い、核DNA蛍光像の形態定量情報がS期以後に変化すること、【.encircled2.】ではBrdU標識パターンのS期進行に伴う特徴的変化、Ki-67の細胞周期の各相に応じた特徴的分布パターンと、S、G_2期での増加とG_1、G_0期での減少、PCNAはG_1後期の増加と以後の減少、AgNORはDNA量及び多倍体化に伴う増加、さらに【.encircled3.】では、in situニックトランスレーション法による核のDNase I感受性が分化直後のG_1期に発現すること、などをそれぞれ認めた。さらに、TVカメラによる蛍光画像解析法の精度を上げるために、レーザー顕微鏡(ニコンRCM2000:試作モデル)を用いて得られる画像の定量性、従来画像との精細度の対比評価を行うと共に、冷却型CCDカメラ(Photometrics MXX200L)を結合した倒立位相差蛍光顕微鏡を用いた培養細胞の経時的撮像・観察も行った。以上の成果より、細胞のライフサイクル特性に関する蛍光画像解析法の基礎的知見を統合整理し一般化する事に努めている。