hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
微小リン酸カルシウム結晶が心腎連関に及ぼす影響

慢性腎臓病と心血管病の密接な関与が“心腎連関"として注目されている。本研究では、腎臓病によるリン代謝異常の結果生じた微小なリン酸カルシウム結晶(Calciprotein particle: CPP)が心筋細胞に及ぼす影響を検討した。ラット培養心筋細胞に合成CPPを添加すると、電子伝達系や筋収縮に関連する遺伝子群の発現が低下した。逆にMcp1遺伝子はCPP刺激により発現が亢進し、同遺伝子の転写開始点近傍では、発現量の変化とパラレルなエピジェネティック変化が認められた。本研究成果は、CPPが心腎連関増悪因子の一因であり、新規治療標的となり得る可能性を示唆する。心臓線維芽細胞の培養上清を添加した心筋細胞では、CPP刺激前のベースラインのMcp1やOpnの遺伝子発現レベルに変化がみられた。ベースラインの心筋細胞の性質を変化させることで、CPP刺激に伴う心臓リモデリング過程を修飾している可能性が示唆された。現時点では、心臓線維芽細胞の培養上清に含まれる因子が、ストレスに対する防御反応として影響するのか、相乗的な増悪因子として寄与するのかは明らかではない。心筋細胞におけるCPPの刺激濃度や刺激時間の決定、網羅的遺伝子発現解析などは、予定通りの進捗である。CPPによる心筋細胞障害時における核のクロマチン構造に及ぼす影響については、刺激の有無によるヒストンH3リシンK9トリメチル化(H3K9me3)の核内局在の変化を過酸化水素刺激と対比しながら、免疫染色により検討している。現時点で特定のパターンを検出するには至っていない。刺激条件を振り、実験回数を重ね、再検討していく予定である。心臓線維芽細胞の培養上清を添加した心筋細胞では、CPP刺激前からosteopontin (Opn)やtransforming growth factor βなど、心臓リモデリングに寄与すると考えられる遺伝子発現に変化が認められた。また、心臓線維芽細胞の培養上清は、心筋細胞におけるCPP刺激に伴う遺伝子発現変化にも影響を及ぼし、心臓リモデリング過程に複雑に関与していることが示唆された。上記のごとく、CPP刺激に伴う心筋細胞の核内クロマチンの局在変化について、特定のパターンを検出するには至っていない。また、過酸化水素刺激に伴う細胞死をremodelinが救済可能か否か、H9C2細胞を用いて予備的検討を行ったが、使用濃度の範囲では救済できなかった。立案当初の予定通りには進まない可能性があり、(1) CPP刺激により発現変化の認められた遺伝子近傍に限定し、ヒストン修飾の変化を検討する、(2) remodelinではなく、ヒストン修飾酵素阻害薬によって、CPPによる細胞障害救済効果が得られるか否か、適宜実験計画を修正しながら、検討を続ける。医学循環器内科学
バイオマス資源の新規利用に関する研究

DSPは植物タンパク質である大豆粕を微生物の酵素系を利用して高速に分解した分解物である(Soybeanwaste Degradation Product)。先の研究でこの植物タンパク質に作用するタンパク質分解酵素と微生物のキャラクタリゼーションを行い、またDSPには植物成長活性化効果を有することを明らかにしてきた。本研究はそれを受け、どの画分に植物活性化効果を有するか、また環境に与える影響等について研究を行ったのでその成果を報告する。1.植物成長に関与するDSH中の成分まず最初にDSP中に存在するペプチド、タンパク質の分画を透析により行った(分子量1万ダルトン以上および以下)。それぞれの画分を植物の発芽とそれ以降の成長に分け効果を解析した。その結果、根の伸長には低分子画分が低濃度で効果を及ぼしていることを明らかにした。また発芽後の葉や茎の成長には高分子画分が影響を及ぼしていた。2.DSPの土壌微生物の活性化効果DSPの土壌微生物の活性化効果の挙動を解析したところ、低分子・高分子画分共に著しく微生物量を増大させることを見出した。特に低分子画分はフラスコ内においても各種好気性微生物を通常の培地と同様に良好な生育を行わせた。これらの事からDSPは土壌微生物も活性化させていた。3.フィールドでの植物活性化効果各種植物を用い実際のフィールドでの植物成長の効果を調べた。その結果、化学肥料に比べ著しく根の成長が認められ、風や雨により植物固体が倒れる率が激減した。その結果、3/4の日数で収穫可能であり、実際のフィールドでの効果も確認された。今後、DSPの工業的生産に関する工学的研究と、低分子および高分子画分に存在する植物活性化因子の構造決定を行う予定にしている。また土壌微生物と植物成長との関係についても併せて解析していきたい。
蒸気爆発における液体金属塊の分裂と飛散の数値解析法の開発

蒸気爆発の素過程の数値シミュレーションのためには、界面、相変化、衝撃波が同時に取り扱える計算手法が必要である。しかしながら、従来の差分法や有限要素法では流体塊の分離や飛散は計算することができない。研究代表者らはこれまでに熱流動の計算を行うことのできる非統計的粒子法を開発してきた。この方法では、粒子間相互作用のみで一般的な熱流動問題を解くことができる。流体の分裂や飛散が容易に扱える。蒸気爆発の素過程の数値シミュレーションを目標として、次の項目に関する計算手法を検討し個々に計算の妥当性を確認した。非圧縮条件モデルに適した内挿関数を開発した。これにより粒子の動きが滑らかになった。さらに非圧縮条件モデルを圧力のポアソン方程式を不完全コレスキー分解付共役勾配法を用いて解くことにより、数値安定性の向上と計算時間の大幅な短縮を実現した。これにより計算時間は格子法と同程度となった。計算方法の検証のため、ダム崩壊を解析し、対向壁に水流が衝突し飛散する様子を含めて実験と極めてよい一致を得た。次に二種類(例えば液体金属と水)を同時に扱えるように手法を改良した。レーリーテーラー不安定性を解析し、上に界面を持つ形状で下の軽い流体が上の重い流体を突き破って置換する計算が行えた。次に海岸での砕波を解析し、砕波が再現できた。この解析により移動壁が粒子法で容易に扱えることが示せた。次に固体塊が液体中に落下する問題、液体塊が液体中に落下する問題を解析し、粒子法でこれらが扱えることを示した。現在は固体と液体の密度差が5倍程度場合まで計算が可能であるが、水蒸気と水は密度差が1600倍あり、さらに検討が必要である。相変化、気液の多相流、表面張力、圧縮性の扱い、空間分解能の局所的調節などが今後の課題である。
弱双曲型偏微分方程式及び系の解の構造

“初期値問題がC^∞ー級関数の粋で適切である"ことにより双曲型作用素を決定する(特徴付ける)問題は、多くの研究者が関心を持っている。こゝ25年間に亘る研究代表者のGevrey級関数の枠からC^∞ー級関数の粋にまたがる成果は本質的と思われる。但しそれらは,変数係数の作用素に対しては顕著であるが、定数係数の既知の解析と比較する時,未だ難しい問題が数多く残されていると云わざるを得ない。例えば近年流体の方程式の解析で現われた作用素δt^2+a(t,x)|D|(a(t,x)【greater than or equal】δ>0)は弱双曲型作用素との関連で再検討されるべき内容を含んでいる。昨年度は典型的な一例としてδt^2+t^<2k>|D|+αt^2|D|^<1/2>に対する初期値問題がH^∞ー適切であるための必要・十分な条件を検討した。これを編続として当研究室では塩崎(博士課程1回生)を中心として,次の形への一般化に対して明解な結果を示し上記の事情をよりよく説明することに成功した。即ちL=δt^2+t^<2k>|D|+αt^l|D|^n(αεC,k,l:自然数)に対して(2)α<0またはImα≠0の時,“初期値問題がC^∞ー級関数の粋で適切である"ことにより双曲型作用素を決定する(特徴付ける)問題は、多くの研究者が関心を持っている。即ちL=δt^2+t^<2k>|D|+αt^l|D|^n(αεC,k,l:自然数)に対して(2)α<0またはImα≠0の時,
群噴流の機能化による熱・物質移動の能動制御

本研究では複数の噴流の相互干渉を利用して,その大規模な渦構造を瞬時に捉え,同時に噴流出口近傍での速度場の制御を実時間に行うことによって,噴流群全体に流体の混合に対する機能性を付与する方法を確立した.流体運動のセンシング手法を,マトリックス状の熱線センサーを独自に開発した.同時に,マイクロアクチュエータ技術の導入により,個々の噴流出口での高時間分解能で流れに擾乱を与える手法の構築を行った.13年度の作成した実験流路を用いて,引き続き系統的な測定データを蓄積した.制御結果パターンとセンサーにより検出される情報パターンをテーブル化した.センシングされる情報は並列した熱線流速計により計測される速度分布である.ニューラルネットワークで用いられる流れの時間スケール,すなわちエネルギー包括渦の時間スケールなど,流動構造変化の応答時間の同定を行った.操作の自由度は各噴流の出口速度の3つまたはノズル出口に設置したスリットの数4となるが,それに対して最終的な制御結果の自由度は,濃度分布であり,熱伝達率分布であるので,中心付近の熱伝達率を高く,左右に広がるにつれて減少する分布,一様な濃度や熱伝達率の分布の制御パターンを限定するといった自由度の拘束条件の設定を,PIVの結果より検証した.衝突噴流の熱伝達に関してはPIVと壁面温度変化を同時計測してその機構の詳細を明らかにした.励起による温度変動の特性を実際の流路に適用し,温度変動を抑制するシステムを構築した.センシングした速度分布の時間平均量を入力として,制御の教師信号のテーブルを作成し,学習させたアルゴリズムで,実際の流路に適用し,時間変動量の入力を含めた時間応答性の短い能動制御を実現した.本研究では複数の噴流の相互干渉を利用して,その大規模な渦構造を瞬時に捉え,同時に噴流出口近傍での速度場の制御を実時間に行うことによって,噴流群全体に流体の混合に対する機能性を付与する方法を確立した.流体運動のセンシング手法を,マトリックス状の熱線センサーを独自に開発した.同時に,マイクロアクチュエータ技術の導入により,個々の噴流出口での高時間分解能で流れに擾乱を与える手法の構築を行った.13年度の作成した実験流路を用いて,引き続き系統的な測定データを蓄積した.制御結果パターンとセンサーにより検出される情報パターンをテーブル化した.センシングされる情報は並列した熱線流速計により計測される速度分布である.ニューラルネットワークで用いられる流れの時間スケール,すなわちエネルギー包括渦の時間スケールなど,流動構造変化の応答時間の同定を行った.操作の自由度は各噴流の出口速度の3つまたはノズル出口に設置したスリットの数4となるが,それに対して最終的な制御結果の自由度は,濃度分布であり,熱伝達率分布であるので,中心付近の熱伝達率を高く,左右に広がるにつれて減少する分布,一様な濃度や熱伝達率の分布の制御パターンを限定するといった自由度の拘束条件の設定を,PIVの結果より検証した.衝突噴流の熱伝達に関してはPIVと壁面温度変化を同時計測してその機構の詳細を明らかにした.励起による温度変動の特性を実際の流路に適用し,温度変動を抑制するシステムを構築した.センシングした速度分布の時間平均量を入力として,制御の教師信号のテーブルを作成し,学習させたアルゴリズムで,実際の流路に適用し,時間変動量の入力を含めた時間応答性の短い能動制御を実現した.本研究では複数の噴流の相互干渉を利用して,その大規模な渦構造を瞬時に捉え,同時に噴流出口近傍での微小擾乱の制御を実時間に行うことによって,噴流群全体に流体の混合に対する機能性を付与する方法を確立する.本研究では,作動流体を水としたもの,空気としたものの2つに大別して行った.水流に関する実験系に関しては,2次元平行2噴流を用い,衝突加熱平板上の熱伝達分布の制御を行った.渦対の分離やカスケード過程の加速といった渦構造の変化を誘引するために,ノズル出口の両側に,微細な切り込みを設け,水の吹き出し吸い込みによる微少撹乱を与える装置を作成し,微小擾乱の周波数,位相差が熱伝達分布に及ぼす励起の影響を調べた.その結果,位相差の影響は衝突距離が小さい場合に有効であり,位相の遅れている噴流は壁面噴流に妨げられ壁面へ衝突することができないため,位相が進んでいる噴流側で熱伝達が促進されることがわかった.このような効果は片側噴流のみ励起した場合にも観察され,左右の噴流を交互に励起することで,微小擾乱周波数より長い時間スケールにおいて,局所熱伝達率の高い部分を非定常に移動することに成功した.

空気流に関しては,主に乱流混合の制御に向けて実験を行った.3本の2次元噴流群装置を作成し,中心噴流に微小擾乱を付与することによって,下流域の濃度分布制御を試みた.周波数,速度比などの制御パラメータをどのように変化させればよいかといった流れ場の状況(入力)とそれに対する操作(出力)を表すマトリクスを作成するために,様々な初期条件に対する乱流の秩序渦構造と濃度分布の変化を定量的に観察した.PIVによる速度場と粒子数密度から算出される濃度場が同時計測可能なシステムを構築し,平均速度場,濃度場,乱流物質流束を計測した.中心噴流の励起は,再循環領域を通して,左右の噴流にも周期的な渦を誘引し,下流の中心噴流との混合域において,拡散促進に大きく寄与することがわかった.また,速度比を変化させることにより,定常状態においては濃度の高い部分を左右に偏せられることがわかった.フィードバック制御を行うために,高時間分解能で時系列計測が可能な熱線センサを用いて,速度分布を計測し,大規模渦の情報を抽出する必要がある.そこで,速度を2方向成分に分解して計測できるXプローブ熱線センサを横一列に3本配置し,空間微分を取ることで,渦度情報を時系列に計測できる制御用センサを開発した.PIVにより計測された渦度分布と比較し,このセンサにより良好に渦度が検出できることを確認した.本研究では複数の噴流の相互干渉を利用して,その大規模な渦構造を瞬時に捉え,同時に噴流出口近傍での速度場の制御を実時間に行うことによって,噴流群全体に流体の混合に対する機能性を付与する方法を確立した.流体運動のセンシング手法を,マトリックス状の熱線センサーを独自に開発した.同時に,マイクロアクチュエータ技術の導入により,個々の噴流出口での高時間分解能で流れに擾乱を与える手法の構築を行った.13年度の作成した実験流路を用いて,引き続き系統的な測定データを蓄積した.制御結果パターンとセンサーにより検出される情報パターンをテーブル化した.センシングされる情報は並列した熱線流速計により計測される速度分布である.ニューラルネットワークで用いられる流れの時間スケール,すなわちエネルギー包括渦の時間スケールなど,流動構造変化の応答時間の同定を行った.操作の自由度は各噴流の出口速度の3つまたはノズル出口に設置したスリットの数4となるが,それに対して最終的な制御結果の自由度は,濃度分布であり,熱伝達率分布であるので,中心付近の熱伝達率を高く,左右に広がるにつれて減少する分布,一様な濃度や熱伝達率の分布の制御パターンを限定するといった自由度の拘束条件の設定を,PIVの結果より検証した.衝突噴流の熱伝達に関してはPIVと壁面温度変化を同時計測してその機構の詳細を明らかにした.励起による温度変動の特性を実際の流路に適用し,温度変動を抑制するシステムを構築した.センシングした速度分布の時間平均量を入力として,制御の教師信号のテーブルを作成し,学習させたアルゴリズムで,実際の流路に適用し,時間変動量の入力を含めた時間応答性の短い能動制御を実現した.
肝胆膵領域癌での炎症性シグナルとしてのNF-kappaB活性と癌悪性度との関連性

肝胆膵領域癌において、Pin1を介したNF-kappaB活性亢進は腫瘍増殖能を高め、腫瘍浸潤能を増強することにより腫瘍悪性度を増加させた。その結果、肝胆膵領域癌においてPin1高発現は独立した予後不良因子であった。また、In vivo及びanimal modelにおいて、Pin1 inhibitorであるJugloneおよびPiBによる治療は肝胆膵領域癌の腫瘍増殖を抑制し、有用な治療法となりうることが示唆された。続いて、Pin1の細胞増殖、血管新生、apoptosis、腫瘍浸潤、予後などとの関連を評価したところ、HCC内Pin1強発現群は弱発現群と比べて有意な腫瘍径増大、Ki-67発現増強、apoptosis抑制、血管新生増強、門脈腫瘍浸潤増強を認め、HCC内Pin1強発現は根治術後の独立した予後不良因子であると共に早期再発因子だった。Pin1はCks1発現増強によりp27(kip1)発現を抑制してcell cycleを亢進し、腫瘍増殖を促進した。肝細胞癌において、Pin1を介したNF-kappaB活性亢進はcell cycle亢進、血管新生促進、腫瘍浸潤能増強を介して腫瘍悪性度を高めた。その結果、肝細胞癌患者におけるPin1高発現は、根治的肝切除術後の独立した予後不良因子であった。また、in vitroにてPin1 inhibitorであるJugloneは腫瘍増殖を抑制し、腫瘍浸潤を低下させた。この結果をBritish Journal of Cancerに報告した。また、animal modelにて、マウスに肝細胞癌細胞を皮下移植したのちにJugloneで治療すると、腫瘍増殖が抑制されることが分かった。さらには浸潤性膵管癌において、Pin1発現増強はNF-kappaB活性亢進およびSTAT3活性亢進を介して腫瘍増殖能を増強させるとともにEMTを亢進・維持させることにより腫瘍浸潤能を増強させ、腫瘍悪性度を高めることが分かった。浸潤性膵管癌患者においても、Pin1高発現は、根治的手術後の独立した予後不良因子であった。また浸潤性膵管癌でも、in vitroにて、Pin1 inhibitorであるJuglone投与はEMT関連因子の発現を抑制し、腫瘍浸潤能を減弱させた。現在、胆道癌である胆嚢癌におけるPin1発現の意義に関する検討を開始しているが、胆嚢癌でもPin1発現は腫瘍浸潤能増強を介して腫瘍悪性度を高め、独立した予後不良因子であることが示された。上述の通り、肝癌、膵癌、胆道癌、それぞれについてPin1による転写因子活性増強を介した腫瘍進展促進機序の解明を進めており、すべての癌腫で良好な結果を得ている。肝細胞癌患者におけるPin1発現増強はNF-kappaB活性亢進を介して腫瘍増殖を促進し、腫瘍悪性度を高めることが証明された。また、Pin1高発現である肝細胞癌患者の予後は有意に不良であった。さらにはin vitroにて、Pin1ノックダウンされた肝癌細胞株の腫瘍増殖は有意に抑制された。また、Pin1 inhibitor刺激により腫瘍細胞増殖は有意に抑制された。SCIDマウスを用いて肝癌細胞株の皮下移植モデルを作成し、Pin1 inhibitorであるPiBで治療すると、腫瘍細胞増殖は有意に抑制され、Pin1の治療標的としての有用性が示唆された。膵癌患者においてもPin1高発現は有意な予後不良因子であり、膵癌では特に、EMT亢進に伴う浸潤能増強に強く関与していた。最終年度には胆道癌のひとつである胆嚢癌におけるPin1の意義を検討したところ、胆嚢癌においてもPin1高発現は有意な予後不良因子であった。胆嚢癌ではPin1発現とNF-kappaB活性亢進およびSTAT3活性亢進が有意に相関しており、その結果、EMTマーカー発現増強を介して腫瘍浸潤能が亢進していた。In vitroにおいて、Pin1ノックダウン及びPin1 inhibitorであるPiB刺激は、どちらもEMTマーカー発現の減弱及び浸潤能減弱を介して、胆嚢癌細胞株の悪性度を低下させた。胆嚢癌細胞株をSCIDマウスの胆嚢内に注入し、胆嚢癌を作成するモデルを確立し、同マウスをPiBで治療したところ、PiB治療群ではリンパ節転移陽性例が有意に少なく、PiBの浸潤能抑制効果を介した治療意義が示唆された。申請時に26年度に施行予定としたHCCの臨床検体を用いたPin1を介したNF-kappaB活性亢進機序の詳細の解明、及び細胞株を用いたその機序の確認は概ね順調に経過している。Pin1の腫瘍増殖促進機序のもう一つの柱であるEMT誘導能に関してはまだ研究が進んでいず、また、FOXC1を介したPin1発現調節機序の解明も未だ不十分であり、それら面では研究は遅れているが、代わりに、本報告では触れていないが、膵癌におけるPin1発現や腫瘍増殖促進作用、予後不良因子としての働きなどを確認しており、このPin1によるNF-kappaB活性亢進機序を膵癌に応用する準備はすでにできている。

また、来年度に行う予定の動物を用いたJugloneの抗腫瘍効果の表はについても、HCC細胞株皮下移植モデルの作成プロトコールは本年度にすでに確立しており、preliminaryの実験でJugloneの抗腫瘍効果が確認できている。よって、来年度はJugloneの抗腫瘍効果の分子生物学的機序の詳細を解明すると共に、膵癌や胆道癌などの他の癌腫についても追及していきたい。また、本年度に、別の主要な炎症性因子であるCXC chemokine-STAT3シグナルの膵癌腫瘍増殖への関与やCXC chemokineのdecoy receptorであるDARC発現の抗腫瘍効果も検討した。胆嚢癌についてもPin1を介した腫瘍進展機序の詳細を明らかにする。また、肝細胞癌、浸潤性膵管癌、胆嚢癌それぞれについて、マウスモデルを用いてPin1 inhibitorであるjugloneの治療効果について評価し、Pin1を標的とした分子標的治療の開発を目指す。消化器外科平成27年度:マウスにおけるHCC皮下移植モデルにてPin1 inhibitorであるJugloneとPiBを静脈内投与し、同薬剤の抗腫瘍効果を検討する。また、腫瘍組織検体を採取し、NF-kappaB活性関連因子、血管新生、cell cycle、EMT関連因子などを評価する。さらには、肝、腎、肺などの正常組織を採取し、同薬剤の副作用も検討する。また、臨床HCC検体にて、EMT関連因子の発現を評価し、in vitroにてEMT関連因子誘導へのPin1の関与を評価する。平成28年度:膵癌や胆道癌などの癌腫におけるPin1を介したNF-kappaB活性亢進機序の詳細の解明をHCCでの評価方法と同様に施行する。
ワイル群多重ディリクレ級数の組合せ論的表現論からの解明

ワイル群多重ディリクレ級数の解明を目的とし,量子群の結晶基底および可解格子模型と,保型表現に表れるワイル指標公式およびKazhdan-Lusztig多項式との関係構築に取り組んだ.米国Stanford大学のD.Bump教授およびP.McNamara教授との共同研究では,A型ワイル群に対するワイル群多重ディリクレ級数(WMD級数)の同値関係の証明で用いられた統計物理的手法の拡張に取り組んだ.特に,可解格子模型に対するYang-Baxter方程式の有用性について考察した.A型ワイル群に対するWMD級数の研究において関数の性質の鍵となったSchur関数の変数を,スペクトルパラメータz_iと任意のパラメータ_tに加え,別のパラメータα_i,を増やすことによって拡張したFactorial Schur functionについて,変数の増加によって生じた問題にウエイトの取り方に工夫を施すことにより,可解格子模型で記述することに成功した.またその応用として,Factorial Schur関数について報告されていた従来結果であるMacdonald公式およびLascoux公式に別証明を与えた.本研究により,WMD級数の研究で用いられたYang-Baxter方程式の他への有用性を示すことができた。本研究は論文にまとめ,投稿中である.岡山大学の成瀬弘教授との共同研究では,Bump教授およびNcNamara教授との共同研究で得られたYang-Baxter方程式と,Kazhdan-Lusztig多項式と深く関わるシューベルトカリキュラスの領域で研究されているExcited Young diagramに対するYang-Baxter方程式の関係について研究した.Factorial Schur関数の任意のパラメータ_tに対し,t=0の場合についてこれらが関係することを示すことができた.本研究は,可解格子模型とシューベルトカリキュラスの関係構築の研究において意義のある結果となった.ワイル群多重ディリクレ級数の解明を目的とし,量子群の結晶基底および可解格子模型と,保型表現に表れるワイル指標公式およびKazhdan-Lusztig多項式との関係構築に取り組んだ.米国Stanford大学のD.Bump教授およびP.McNamara教授との共同研究では,A型ワイル群に対するワイル群多重ディリクレ級数(WMD級数)の同値関係の証明で用いられた統計物理的手法の拡張に取り組んだ.特に,可解格子模型に対するYang-Baxter方程式の有用性について考察した.A型ワイル群に対するWMD級数の研究において関数の性質の鍵となったSchur関数の変数を,スペクトルパラメータz_iと任意のパラメータ_tに加え,別のパラメータα_i,を増やすことによって拡張したFactorial Schur functionについて,変数の増加によって生じた問題にウエイトの取り方に工夫を施すことにより,可解格子模型で記述することに成功した.またその応用として,Factorial Schur関数について報告されていた従来結果であるMacdonald公式およびLascoux公式に別証明を与えた.本研究により,WMD級数の研究で用いられたYang-Baxter方程式の他への有用性を示すことができた。本研究は論文にまとめ,投稿中である.岡山大学の成瀬弘教授との共同研究では,Bump教授およびNcNamara教授との共同研究で得られたYang-Baxter方程式と,Kazhdan-Lusztig多項式と深く関わるシューベルトカリキュラスの領域で研究されているExcited Young diagramに対するYang-Baxter方程式の関係について研究した.Factorial Schur関数の任意のパラメータ_tに対し,t=0の場合についてこれらが関係することを示すことができた.本研究は,可解格子模型とシューベルトカリキュラスの関係構築の研究において意義のある結果となった.
平安時代の宮廷箏曲の復元

平安時代および鎌倉時代に記された楽譜等の文献解読を基に、平安時代の宮廷箏曲の内の独奏曲の復元を試みた。平調、盤渉調の調絃音は左手の「推し」の奏法を伴う独特の方法だったこと、「連」や「かかげ合せ」の奏法は、現行の楽箏とは異なる奏法だった可能性があること、「かき合せ」や「調子」と称される楽曲は、現行の楽箏とは異なり、親指だけではなく中指、人差指を駆使して弾くことと、左手を活用させての余韻装飾から、全体的に中国の琴(きん)曲に類似した音楽であったこと等が判明した。関係する楽譜および楽書等の写本を網羅的に収集し内容の比較検討をするため、すでに複写済みだった京都大学付属図書館蔵菊亭家本『仁智要録』『類箏治要』以外の以下の文献複写を行ない、研究の基盤を整えた。次年度はここに漏れた文献の収集を継続し正確な内容把握に努めながら、平安時代の宮廷箏曲の実態解明に取り組む予定である。【楽譜】国立公文書館内閣文庫蔵『仁智要録』12冊、国立国会図書館蔵『仁智要録』12冊、東京芸術大学付属図書館蔵『仁智要録』11冊、宮内庁書陵部蔵鷹司家本『仁智要録』11冊。国立国会図書館蔵『類箏治要』22冊、京芸術大学付属図書館蔵『類箏治要』22冊。【楽書】国立公文書館内閣支庫蔵昌平坂学問所本『夜鶴庭訓抄』2冊、東京芸術大学付属図書館蔵群書類従本『夜鶴庭訓抄』1冊、東京芸術大学付属図書館蔵享保17年写『夜鶴庭訓抄』1冊、東京芸術大学付属図書館蔵『残夜抄夜鶴庭訓抄』1冊、東京大学付属図書館蔵『夜鶴庭訓抄』1冊、京都大学付属図書館蔵『夜鶴庭訓抄』1冊、宮内庁書陵部蔵鷹司家本『夜鶴庭訓抄』1冊、東北大学付属図、書館狩野文庫蔵『夜鶴庭訓抄』1冊、東京国立博物館蔵『夜鶴庭訓抄』1冊、天理大学附属天理図書館蔵『夜鶴庭訓抄』1冊。国立公文書館内閣文庫蔵甘露寺家本『糸竹口伝』1冊、同館昌平坂学問所本『糸竹口伝』1冊、東京芸術大学付属図書館蔵群書類従本『糸竹口伝』1冊、同館蔵1183番本『糸竹口伝』1冊、同館蔵1389番本『糸竹口伝』1冊。京都大学付属図書館蔵『糸竹口伝』1冊。国立公文書館内閣文庫蔵『愚問記』1冊。宮内庁書陵部蔵伏見宮家本『愚聞記』2巻、同書陵部蔵後崇光院写『愚聞記』1巻。前年度に引き続き、関係する楽譜の写本を網羅的に収集した。新資料は以下の通りである。(すべて宮内庁書陵部蔵伏見宮旧蔵)【楽譜】『仁智要録』『秦箏要録』『諸調子品撥合譜』11831190年、『諸調子品撥合譜』1257年写、『調子品譜』鎌倉写、『撥合調子譜箏』1300年写、『撥合調子譜箏』1316年写、『賀殿百拍子以下秘説譜』1460年写、『五箇秘調』『呂律柱箏』室町写現存最古の箏譜『仁智要録』(1192年以前)に記載されている、調絃、糸合せをはじめ、独奏曲の『撥合』および『調子』類の解読作業に入った。調絃方法の分析により、平安時代に、完全五度、完全四度、オクターブ等の概念が存在しており、できるだけ完全五度を優先させて音を合せ、完全五度ができない箇所は完全四度、それもできない箇所は長三度で、音を取っていたことが判明した。また、糸合せ、『撥合』『調子』の解読から、従来詳細が不明だった奏法について、いくつか判明した。例えば、「連」は、現行雅楽の箏の奏法の「連」とは異なり、人さし指と中指とで同時に奏者の手前方向に弾く奏法で、筑紫箏曲の「颯」に類する奏法だったのではないか、また、現行箏曲では存在しない左指による「推入」「推放」「取」「由」の奏法等が頻繁に使用されていること等である。なお、「かかげ合せ」という名称の奏法については、従来は現行箏曲の「閑掻」「早掻」の「掻手」だと言われてきたが、そうではない可能性も考えられ、課題となっている。課題となっている奏法以外についしては解読できたので、『撥合』および『調子』の各曲を、現代の箏譜に訳譜して復元している。

現行雅楽の箏からは想像もできないような優雅な箏曲が甦りつつある。前年度までに収集した宮廷箏曲に関する楽譜(『仁智要録』5種類、『類箏治要』4種類)を中心に復元を試みた。復元曲は22曲(壹越性調「絃合」「棲合」「由加見調子」「小調子」「斗絃調子」、平調「絃合」「登撥合」「品絃」「千金調子」「撥調子」「斗絃調子」、大食調「絃合」「登撥合」「調子」、双調「絃合」「撥合」、水調「絃合」「撥合」「調子」、盤渉調「絃合」「撥合」「調子」)で、現行箏曲譜形式で記譜したものと、それの五線譜訳譜を作成した。復元した結果、以下の特筆すべきことが判明した。【調絃】平調は、本来第三絃と第八絃がオクターブを成すべきところ第八絃は半音低く調絃しておき、左手で絃を推して高める方法を取っている。盤渉調も同様に、第六絃と斗絃の関係が同じ手法が取られている。【奏法】「連」は、現行楽箏では親指で手前から向こう方向へのグリッサンドだが、中指・人指指で隣り合う二つの絃を向こうから手前方向に掻く奏法で、これは筑紫箏曲の「颯」に共通する。「かかげ合わせ」は、現行楽箏では「かき合わせ」と称するパターン奏法だが、中指・人差指・親指の三指で同時に弾く和音奏法だった可能性も考えられる。調絃音の関係上、左手奏法の「推入」や「推放」が単なる余韻装飾ではなく、音階構成の必然性から頻繁に使用されている。【撥合・調子】現行楽箏曲と異なり、親指だけではなく中指や人差指を駆使して弾くため、全体的に琴(きん)曲に類似した楽曲である。
抗生物質を結合させたゼラチンコーディング代用気管の実験的研究

ゼラチンコーディングしたMarlex meshを用いた気管形成術の実験的研究を行った。代用気管として2枚のMarlex meshの間にステンレス製の格子を挟み弯曲を形成し,さらに全体をゼラチンコーディングしたものを作製した。代用気管は実験の直前にリファンピシンを溶解した生食水に15分間浸漬した。実験1では,ビ-グル犬7頭に頸部気管に部分欠損を作成し上記の材料で補填した。1頭に代用気管周囲に感染を認め,5頭に主に肉芽による気道狭窄を認めた。完全に上皮化したものは7頭中2頭であった。この実験でゼラチンが硬く針が通りにくいこと,ゼラチンが剥がれ易いことなどが判明した。実験2では,ゼラチンを軟らかくしさらにゼラチンの層を厚くしU字型の代用気管を作製した。ビ-グル犬3頭に頸部気管で膜様部を残しほぼ全周の欠損を作成し代用気管で補填した。1頭に代用気管周囲に感染を認めた。2頭に吻合部の肉芽形成を認め,他の1頭はメッシュが落ち込み,3頭とも気道狭窄をきたした。上皮化は3頭とも認められず,2頭はゼラチンが残存し1頭はメッシュが露出していた。レーザー血流計による粘膜血流量は,正常気管や吻合部に比較し,代用気管中央部で明らかに低下していた。今回,感染防御効果,組織親和性,上皮化促進を期待しゼラチンコーディングしたMarlex meshにリファンピシンを結合させた代用気管を用いて気管形成術の実験的研究を行ったが,感染防御の点はある程度の成績は得られたものの,上皮化の点は成績不良であった。この原因としては代用気管部の血流不足が大きな原因と考えられた。今後は,コーディング材料の再検討と有茎大網や有茎筋肉弁による代用気管の被覆が必要と考える。平成7年度の現在まで気管の管状置換の前段階として、頸部気管にて気管の部分欠損に対するゼラチンコーティング代用気管による気管パッチ補填の実験を7頭の成犬で行った。気管パッチ補填後、経時的に気管支鏡で観察し、適宜犠牲死させ観察したが、7頭中3頭はほぼ良好な治癒状態を示したが、他の4頭は肉芽による狭窄や瘢痕狭窄を認めた。現在までの実験で、ゼラチンコーティングによる気密性は良好であり問題はないが、補填材料が全体に固いこと、またゼラチンがはげやすいことなどの問題があり、ゼラチンコーティングのさらなる工夫が必要と考え現在試作中である。また、上皮化の促進には感染の防御と血流改善が必要であり、代用気管のリファンピシン液への浸漬と有茎筋肉や有茎大網による被覆を行う予定である。今後は、上記の問題を改善しつつ、気管管状置換の実験を行い、ドップラー血流計により置換部の粘膜血流量を測定する予定である。これにより筋肉や大網の被覆による血流量の改善の程度や、置換部の治癒状態と血流量との関連を検討し、また、経時的に肉眼的及び組織学的に観察し代用気管として臨床応用が可能か否かを検討する予定である。1.ゼラチンでコーティングしたMarlex meshで頸部気管の部分欠損に対しパッチ補填を行った。7頭中3頭はほぼ良好な治癒状態を示したが,他の4頭は肉芽による狭窄や瘢痕狭窄を認めた。

ここまでの事件で,補填材料が全体に硬いことや,ゼラチンコーティングが剥がれ易いことなどの問題が生じ,代用気管の改良を行った。2.新しく作製した代用気管はゼラチンコーティングを厚くして剥がれにくくし,形はU字型にした。この材料を移植前に15分間リファンピシン溶解液に浸漬した。3.頸部気管を模様部のみ残し切除し,U字型の代用気管で置換した(3頭)。3頭とも内腔保持力は良好であるが,吻合部に肉芽を生じ2頭は2カ月及び5カ月に犠牲死させたが,1頭は生存中である。犠牲死させた2頭の移植気管を観察すると,meshの中に結合組織が入り込み周囲組織と一体化していたが,表面にゼラチンが残存しており上皮化はほとんど認められなかった。4.3頭に経気管支鏡的にレーザー血流計で粘膜血流を測定したが,ずれも代用気管の中間部で血流が低下していた。5.現在まだ1頭生存し経過観察中であるので,その結果が出しだい全体の成績を総括し,組織学的な検討も加えたい。
インターネットを用いた病診連携システムの構築

【方法】システム構成のサーバはDell社CPU:インテル(R)Xeon(1.5GHz), OSはLinux(RedHat8.0),データベースエンジンはPostgreSQL, WebサーバはApache2.0で構築した.プログラム言語はPostgreSQLのデータベース間の接続にPHP4,JAVAアプリケーションの開発にJAVA言語を用いた.データの通信経路はすべてサーバ経由であるため,本システムでは,クライアント同士の通信は実装されない.M-NetはWWWブラウザおよび独自に開発したJAVAアプリケーションにて構築されているのでインターネットにアクセスできる環境であればM-Netが利用可能である.著者等が初めて開発したのは,1.利用者のRAM(Random Access Memory)上でのみ稼働するシステム,2.通信上のデータを全て暗号化した点である.【結果】実験運用として,徳島大学歯学部と高松市歯科医師会歯科救急医療センター,開業歯科医,ブラジル国,米国の歯科医師との間で通信テストを行った.M-Netは,インターネットを介して,両施設の医師・歯科医師間で診療情報,特に医療画像(顔貌写真,口腔内写真,デンタルおよびパノラマX線写真,CT立体構築画像,超音波診断画像,病理標本顕微鏡画像等の診断に必要なデータ等)についてのカンファレンスを可能とした.M-Netによりグループ(システム利用者)での知識共有が行え,グループの知識をM-Netに実装したエージェントモデルにより効率的に検索が行えた.各施設がISDN回線である場合には,最初の読み込み速度で問題が生じたが,最近整備されてきたADSL回線であれば転送速度に何の問題もなく利用することができた.また,JAVAが利用できるすべてのプラットフォームで利用することができた.【考察および結論】ネットワークを介した医療情報の共有が行えるシステムを構築し,実験運用したところシステム運用が可能であることが証明された.今後はシステムに組み込むエージェントモデルを強化し,システム利用者の知識共有に,さらに有用なシステムとする必要があると考えられる.システムの開発環境本システムはリアルタイムコラボレーションチャットシステムである(図1).システム構成は,サーバ(Dell社CPU : PentiumIII(800Mhz))をLinux(ディストリビューション)で,データベースエンジンをPostgreSQLで,WebサーバをApache1.3.11で構築した.プログラム言語はPostgreSQLのデータベースとの接続にPHP4,JAVAアプリケーションの開発にJAVA言語を用いて行った.JAVA言語のプラットホームはJDK1.3.1である.テスト運用および評価現在,本システムは運用テスト中である.テスト運用の結果,歯科で主に取り扱う医用画像であるX線写真(デンタル,パノラマ),CT立体構築画像,超音波診断画像,病理標本顕微鏡画像は,転送時間の問題をあまり気にせずに利用できることが判明した.データ登録時および,カンファレンスを始める前の画像の読み込み時に画像のサイズによっては多少時間がかかるが,カンファレンスはリアルタイムでシステム運用が行えた.今後,インフラがISDNからADSL等へ変更されればより快適にデータを送受信できる.i-healthでは,カンファレンス時に視覚的に医療画像上にポイントとしてライン及び曲線を描くことができ,医師間に伝達できる画像チャットシステムを構築している.したがってリアルタイムで画像上のどこをポイントしているのかが医師間で判断できる.これまでに報告された画像共有システム,レポートシステムでは,画像を共有することはできるが,画像上でリアルタイムに視覚的に描画できるカンファレンスシステムの報告は殆どなく,カンファレンス内容をデータベース化している報告はない.特に歯科の分野ではリアルタイムでチャットできるカンファレンスシステムは皆無である.そこで著者らは画像チャットを用いることのできるシステムを構築した.【方法】システム構成のサーバはDell社CPU:インテル(R)Xeon(1.5GHz), OSはLinux(RedHat8.0),データベースエンジンはPostgreSQL, WebサーバはApache2.0で構築した.プログラム言語はPostgreSQLのデータベース間の接続にPHP4,JAVAアプリケーションの開発にJAVA言語を用いた.データの通信経路はすべてサーバ経由であるため,本システムでは,クライアント同士の通信は実装されない.M-NetはWWWブラウザおよび独自に開発したJAVAアプリケーションにて構築されているのでインターネットにアクセスできる環境であればM-Netが利用可能である.著者等が初めて開発したのは,1.利用者のRAM(Random Access Memory)上でのみ稼働するシステム,2.通信上のデータを全て暗号化した点である.【結果】実験運用として,徳島大学歯学部と高松市歯科医師会歯科救急医療センター,開業歯科医,ブラジル国,米国の歯科医師との間で通信テストを行った.M-Netは,インターネットを介して,両施設の医師・歯科医師間で診療情報,特に医療画像(顔貌写真,口腔内写真,デンタルおよびパノラマX線写真,CT立体構築画像,超音波診断画像,病理標本顕微鏡画像等の診断に必要なデータ等)についてのカンファレンスを可能とした.M-Netによりグループ(システム利用者)での知識共有が行え,グループの知識をM-Netに実装したエージェントモデルにより効率的に検索が行えた.各施設がISDN回線である場合には,最初の読み込み速度で問題が生じたが,最近整備されてきたADSL回線であれば転送速度に何の問題もなく利用することができた.また,JAVAが利用できるすべてのプラットフォームで利用することができた.【考察および結論】ネットワークを介した医療情報の共有が行えるシステムを構築し,実験運用したところシステム運用が可能であることが証明された.今後はシステムに組み込むエージェントモデルを強化し,システム利用者の知識共有に,さらに有用なシステムとする必要があると考えられる.
ＮＭＲ・ＭＲＩとタンパク質科学に基づくＡβオリゴマー生成過程の解析

アルツハイマー病患者の脳内には、アミロイドβ(Aβ)の不溶性線維を主成分とする老人斑が見つかる。近年の研究より、Aβが不溶性線維に変化する前段階の可溶性オリゴマーが、強い神経毒性をもたらすという説が広く受け入れられている。本研究は、Aβオリゴマーの最小単位であるAβダイマーの分子間相互作用様式を、NMR、光架橋反応、質量分析を駆使して明らかにすることを目的とした。質量分析における検出フラグメントの強度を比較した結果、平行型および逆平行型の量比は2:1と見積もられた。本解析より、Aβダイマーは平行型と逆平行型のいずれも含み、逆平行型より平行型の方が好んで形成されることが明らかとなった。Aβ蛋白質のオリゴマーは神経毒性を有しており、その構造情報はAβオリゴマーを標的とした認知症治療薬の開発に有用となる。Aβオリゴマーはβシート構造を形成すると考えらえているが、平行型か、あるいは逆平行型かは明らかでない。このような背景の元、PICUP(光架橋反応)を利用したAβ(1-42)オリゴマーの構造解析を行った。ルテニウム試薬中に溶解させた蛋白質に光を当てるとラジカル反応により近接した2つのチロシン残基間に瞬時に架橋が形成される。本実験では、Aβモノマーの溶液を調製しPICUP反応を行った。溶液中において、Aβモノマーは過渡的にオリゴマーを形成している。Aβがオリゴマーを形成した瞬間にPICUP反応が起きれば、隣接したAβのチロシン残基間で分子間架橋が形成される。その架橋産物をトリプシンにより消化して質量分析を行う事で、オリゴマー状態における架橋形成位置の情報が得られる。今回、平行型か逆平行型か区別するため、配列上に2箇所チロシン残基を持つAβの変異体を構築し解析に用いた。また、分子内、分子間架橋産物を区別しやすくするため、非標識と均一15N標識したAβを1:1で混合して解析に用いた。得られた架橋産物をトリプシンにより消化した後、架橋断片をLCーMSにより調べた結果、逆平行型に比べて平行型オリゴマーがより多く形成される結果が得られた。ただし、不純物のピークと目的のピークとの重なりもあり、平行型と逆平行型の量比について正確に見積もるためには、データの解析方法を検討をする必要がある。これらの成果は、第54回生物物理学会において発表した。H28年度は、Aβ(1-42)のPICUP反応によるオリゴマー形成パターンの解析を計画していた。計画通りAβ(1-42)変異体のPICUP反応を実施して、その架橋産物のトリプシン消化断片を質量分析する事で、Aβオリゴマーの平行型と逆平行型に関する情報を得る事が出来た。質量分析の際に、不純物由来のピークと目的ピークが重なる問題のため、解析法の検討を進める必要はあるが、本課題はおおむね順調に進展している。アルツハイマー病(AD)患者の脳内には、アミロイドβ(Aβ)の線維を主成分とする老人斑が見つかる。現在、ADの発症は、Aβが線維に変化する前段階の可溶性オリゴマーが、強い神経毒性をもつために生じると考えられている。しかし、Aβオリゴマーは、結合・解離平衡にあり存在寿命が短いため、直接構造を解析するのは難しい。我々は、Aβオリゴマーの実像を明らかにするため、NMR、光架橋法、質量分析などのタンパク質化学・構造生物学的手法に基づいたAβ研究を行ってきた。本研究は、Aβダイマーの構造を明らかにするとともに、MRIを用いて動物の脳内で安定同位体標識Aβを観測し、生体内でのオリゴマー化、線維化、分解、脳内ターゲティングなどの挙動を捉えることを目指しているAβダイマーの解析のため、Aβの調製および光架橋反応による解析を行ってきた。その結果、Aβダイマーは、2つのモノマーが、2:1の割合で平行型と逆平行型の2つの相対配向をとると明らかにした。また、濃度を変化させてAβモノマーのNMR緩和解析を行うことで、Aβダイマー形成に関与する残基を同定した。本解析により得られるAβオリゴマーの構造情報は、Aβオリゴマーの実像解明に貢献するとともに、Aβオリゴマーを標的とした創薬基盤技術の開発にも利用できると考えられる。最近、Aβについては線維状態の立体構造が固体NMR法により解明されてきている。例えば、Aβの一つの線維構造として、平行型βシートがジグザグに折れ曲がったS字型の固体NMR構造が報告されている(Nat.Struct. Mol. Biol.(2015) 22,499-)。

このほかにU字型等別の形のAβの線維構造も報告されている。そのため、平行型のAβのオリゴマーも、折れ曲がりS字型等の高次構造を形成している可能性もある。このような高次構造形成時に空間的に近接してくる2つの箇所にチロシンを導入する事で、Aβオリゴマーの高次構造を架橋産物として捉えらえる可能性がある。今回のPICUP解析により平行か逆平行型かの判定はできたが、今後、オリゴマーの高次構造を捉える事に焦点を置き、チロシンの導入位置を含めて検討を進めていく。構造生物学当初予定していた、細胞毒性試験等、一部の実験を次年度に持ち越す形になった。そのため、必要となる試薬等の購入を次年度に見送り、消耗品費が計画より少なくなった。H28年度実施予定であったが、次年度に先送りとした実験に必要となる消耗品の購入にあてる。
再発のないがん治療薬の作動原理の究明

すい臓がんは予後が悪い難治がんであり、進行するまで自覚症状が無く、早期発見が困難である。最近がんの再発には抗がん剤耐性のがん幹細胞の関与が示唆されており、がん幹細胞を標的とした治療の必要性が指摘されている。我々は、分化促進作用を有する化合物を探索し、in vitroですい臓がん幹細胞の自己制御機能を抑制する化合物を同定した。さらにすい臓がん細胞株を用いた担癌モデルマウスで腫瘍抑制効果を解析した結果、本薬剤投与で腫瘍の増殖が顕著に抑制された。現在複数のすい臓がん細胞株を用いて、この化合物の抗腫瘍活性の有効性の検証とその作用機序の解析を進めている。すい臓がんはがんの死亡率第4位であり、予後が悪く死亡率が極めて高い難治がんである。昨今、既存抗がん剤の最適化による検討が進んでいるが、未だその延命効果は限定的である。最近、抗がん剤耐性の原因ががん幹細胞であることが示唆されている。そこで本研究では、我々が発見したがん幹細胞に有効性が期待できる新規抗がん剤の作用機序を解析し、抗がん剤耐性を引き起こすがん幹細胞の攻略法を考案することを目的とする。これまでに我々が同定した新規抗がん剤候補化合物が、どのようにがん幹細胞を減弱させるのか、その作用機序の解析を進めている。本抗がん剤候補化合物を処理したすい臓がん幹細胞を含む細胞集団を継時的にマイクロアレイ解析を行い、その後誘導されるシグナル経路をバイオインフォマティックス解析により検索した。その結果、本薬剤処理により代謝関連遺伝子群の発現が特異的に上昇する様子が確認された。この現象は本薬剤ががん幹細胞を分化促進させる活性があることを示唆していると思われた。本年度は、新規がん幹細胞の作動メカニズムについて、我々が同定した新規抗がん剤がどのようにがん幹細胞を減弱させるのか、その作用機序の解析を進めた。抗がん剤処理したすい臓がん幹細胞を含む細胞集団を継時的にマイクロアレイ解析を行い、その後誘導されるシグナル経路をバイオインフォマティックス解析により検索した。この現象は本薬剤ががん幹細胞を分化促進させる活性があることを示唆していると思われるが、更に、本現象のカギとなるシグナル経路の探索を進める必要があり、現在解析を進めている。すい臓がんは進行するまで自覚症状が無く、早期発見が困難で予後が非常に悪いがんである。すい臓がんに対する抗がん剤は、含フッ素ヌクレオシドのゲムシタビンなどが現在標準的な治療薬として使用されているが、生存期間の改善が見られるものの、ほとんどの患者はこれら薬剤に耐性のがんの再発により短期間に死亡することが知られている。近年多くのがんでがん幹細胞が抗がん剤耐性のがんの再発に関与していることが示唆されてきている。本研究では様々な幹細胞分化促進化合物を用いて、すい臓がん幹細胞の自己複製能を抑制し、がん幹細胞を抑制しうる化合物を探索した。その結果、化合物を培地に添加すると、がん幹細胞の存在の指標となる浮遊培養条件下における足場非依存的な増殖が複数のすい臓がん細胞株で抑制しうる化合物の同定に成功した。また、CD133、ALDH1等のがん幹細胞マーカー候補の発現も減少することが確認された。さらにすい臓がん細胞株をヌードマウス皮下に移植し、腫瘍を形成させた後、本化合物を投与したところ、顕著な副作用なく腫瘍の増殖が抑制されることが観察された。また、腫瘍の組織型が分化型に変化する様子も観察され、がん幹細胞マーカーの発現低下も観察された。現在、この化合物ががん幹細胞に及ぼす作用機序について細胞内シグナル伝達系への影響の解析を進めており、さらに担癌マウスでの腫瘍抑制効果についても検証を行うことで、同定化合物の有効性を確認する作業を進めている。がん幹細胞と非がん幹細胞のマイクロアレイ解析でがん幹細胞攻略ターゲットを同定することについても検討し、該当するシグナル経路の阻害剤等を利用して検証を進める。さらに同定したシグナルの増強・阻害実験によりがん幹細胞制御シグナルと攻略法についても検討する。幹細胞生物学計画していた大半の研究費は年度内に使用したが、一部年度末に物品を購入したため、事務手続き上、年度内に納品・検収が完了せず、28年度の支出にカウントされることとなった。基本的に、平成28年度の実施計画に即して使用する計画である。
カソードルミネッセンス顕微分光装置の高度化

低真空対応走査型電子顕微鏡とカソードルミネッセンス測定法の融合により,ガラス基板上のさまざまなナノ構造体の分光評価が可能となる。しかし実際には,試料からの微弱な発光に基板からの強い発光が重畳するために,試料計測は著しく困難であった。本研究では,発光計測に位相シフトスペクトル変調分光法を導入して試料発光のスペクトル分離を実現する高感度カソードルミネッセンス分光顕微鏡を開発した。また,開発した手法をさまざまなナノ物質の光物性研究に適用し,その有効性と汎用性を明らかにした。さらに,有機薄膜の空間選択的発光体生成法の確立を達成した。これらの手法は,今後,ナノ物質の新しい分析法となることが期待される。走査型電子顕微鏡と分光測定法の融合により,ナノ物質の光学特性の実空間計測が可能となる。特に低真空下ではガラス基板上の試料観測が可能となることから応用範囲の拡大が期待される。電子線により励起される試料からの発光(カソードルミネッセンス)は,高倍率対物レンズにより高効率に集光できることから,ナノ物質の高感度計測を達成できる可能性がある。しかし実際には,試料基板からの強い発光が微弱な試料発光に重畳するために,試料計測は著しく困難である。本申請では,発光計測に位相シフト変調分光法を導入して高感度分光顕微鏡を開発し,その有効性と汎用性を明らかにすることを目的とする。以上の目的を実現するために,本年度は(1)閉回路ピエゾステージと油浸対物レンズの真空層への導入と(2)電子線励起条件の最適化,さらには(3)それらの有効性の検証に取り組んだ。まず,油浸対物レンズを閉回路ピエゾステージにマウントすることにより,高精度焦点調整と高感度化を実現した。また,これにより従来とくらべて短時間でのスペクトル測定を可能とした。次に,試料の電子励起条件の検討を行った。電子線の試料への侵入長は,電子線の加速電圧に依存する。特に,高加速電圧印可では,試料に加えて試料基板への電子線侵入が起こり,これが測定のバックグランドとなる。電子線侵入長の加速電圧依存性を実験およびシミュレーションにより検証し最適化を行った。最後に,改良した装置を用いて,ZnOおよび有機物質をテスト試料として,カソードルミネッセンス測定を行った。ZnOを用いた計測から,装置の改良により空間分解能を約20%向上したことを明らかにした。一方,有機物質を用いた測定から,低真空下ではガラス基板上の非電導性の試料の測定も可能であることを明らかにした。さらに,電子線の励起条件により,特異な光学特性を示す物質誘導が可能であることを明らかにした。本研究で高感度化を実現する重要なポイントは,位相シフトスペクトル変調分光法の導入によるバックグランドの軽減である。位相シフトスペクトル法を導入するにあたり装置の高精度化が必要であり,それが概ね実現している。当初の計画については,計画以上の進展はないものの,当初予定していなかった有機試料での知見が得られるなどの成果があがっている。以上の理由から,本研究は概ね順調に進展していると判断している。低真空対応走査型電子顕微鏡と発光分光(カソードルミネッセンス)測定法の融合により,ガラス基板上のさまざまなナノ構造体の分光評価が可能となる。しかし実際には,試料からの微弱な発光に基板からの強い発光が重畳するために,試料の計測は著しく困難である。本申請では,発光計測に位相シフトスペクトル変調分光法を導入して試料発光のスペクトル分離を実現し高感度カソードルミネッセンス分光顕微鏡を開発こと,さらに,開発した手法をナノ物質の光物性研究に適用し,その有効性と汎用性を明らかにすることを目的とした。当該年度は,まずガラス基板上の試料の発光計測に位相シフト法を導入適用し,試料と基板の分離計測が可能であること,これにより高精密評価が実現可能であることを確認した。次に,この測定法のスペクトルマッピング測定への拡張を行った。試料としてZnOナノワイヤを用いた計測から,位相シフト計測を適用することで試料内部に存在する欠陥発光を明瞭に可視化できることを明らかにした。以上の成果は,当初の計画どおり,位相シフトスペクトル法の導入により,カソードルミネッセンス分光観察の高精度化が可能であることを実証した。さらに,ナノ物質系への拡張を行うために,ガラス基板上のポリマー膜の分光計測を試みた結果,特定の分子骨格を持つ試料に電子線を照射した時に,発光が強く観測されることが明らかとなった。この結果は,電子線照射により,発光体をあらたに生成できること,さらにはその微細パターニングが可能であることを示す。加工条件の検討をした結果,発光種の空間およびスペクトル選択的生成が可能であること,その加工分解能がナノメートルオーダーであることが明らかとなった。以上のとおり,本研究では,当初の研究目的を達成するとともに初期の計画以上の成果が達成された。