hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
DNA断片多形性によるブルトン型免疫不全症欠陥遺伝子キャリアーの診断法の開発

先天性免疫不全症の病因を遺伝子レベルで探り、DNA診断に役立てるべく、伴性劣性遺伝性免疫不全症患者および家族について制限酵素によるX染色体DNA断片多形性を解析し、以下の成績を得た。1.X染色体ライブラリィーから、X染色体短腕2か所、長腕5か所に由来する9種類のプローブを作製した。2.出身の全く異なる日本人男性5名、女性10名について、上記プローブと8種類の制限酵素で多形性を検討した結果、多形は認められなかった。この均一性は4塩基認識酵素を増やして検討した場合も同様であった。3.ブルトン型免疫不全家系構成員10名を対象として、上記プローブ9種類に加えてOTC、PGK、HPRTのcDNA、欧米から入手した4種類のアノニマスプローブを用いて検討した結果、DXS17;S21プローブ(TaqI酵素処理)との間でブルトン病遺伝子座との連鎖が示唆された。一方、PGK領域との間では組み換えが起っており、本症疾患遺伝子座はXq21・2ーXq22付近と推定された。4.キャリアー診断の検討結果、今回対象とした家系においては、いずれのDNAプローブを用いた場合も、キャリアーを推定するに充分な情報は得られなかった。以上より、多形性解析は遺伝子診断において重要かつ有効な手段であるがX染色体においては常染色体に比べ多形頻度が少く、より情報の多いプローブの作製と選択が重要であろうと考えられた。また今回の我々の検討結果から、ブルトン型遺伝子キャリアーの診断においては多形性解析単独よりむしろ、本症の病因的特徴が生かした、キャリアーB細胞におけるX染色体の不活化の不均一性を指標とする方法と組み合わせることが最適であり、キャリアー診断は慎重であるべきと考えられた。1.X染色体ライブラリーから反復配列を含まないクローンを選択し、ヒトX染色体部分的火失株DNAとの定量的サザーンハイブリダイゼーションを行って各クローンのX染色体上の部位を決定した。その結果、X染色体短腕2か所、長腕5か所に由来する9種類のプローブを作製できた。2.出身の全く異なる日本人男性5名、女性10名を対象として、上記プローブ中5種類(px7,12,13,21,36)について8種類の制限酵素を用いてDNA断片多形性を検討した結果、多形性は認められなかった。3.ブルトン型免疫不全症家系構成員10名を対象として、上記プローブ9種類とOTC,PGK,HPRTのCDNAプローブとを用いて、20種類の制限酵素によるDNA断片多形性の検討を行った。その結果、TaqI酵素処理したDNA断片とPGKプローブとの組み合わせで多形性を認めた。しかし、その多形性バンドパターンはブルトン型免疫不全を表現している患者2人の間で一致しなかった。すなわち、PGK領域とブルトン遺伝子との間で減数分裂時に組み換えが起ったことが示唆され、両遺伝子間の強い連鎖は認められなかった。4.以上より今年度のまとめおよび反省点として(1)今回作製したX染色体8か所に由来するプローブは多形性解析に有用と思われた。(2)今回の検討で多形性が予想より極めて少い頻度であったことは、日本人の均一性を示すのか、X染色体の特徴なのか、遺伝性症患の民族差を考慮しつつ、今後の重要な検討課題と考える。さらに症例数を重ね多形性データーを蓄積していきたい。

先天性免疫不全症の病因を遺伝子レベルで探り, DNA診断に役立てるべく,伴性劣性遺伝性免疫不全症患者および家族について制限酵素によるX染色体DNA断片多形性を昨年にひき続いて検討し,以下の成績を得た.1.本邦におけるX染色体多形頻度が極めて低いという昨年の結果と反省にもとづいて, 4, 5塩基認識制限酵素とナイロン膜を用いて,短かいDNA断片の多形性まで検討できる条件を検討した.その結果, Reedらの方法に準じた条件で, 120塩基対までの解析が可能となった.2.この方法を用いて,昨年作製したX染色体短腕2か所,長腕5か所に由来する9種類のプローブについて,ブルトン型免疫不全1家系を対象として検討した.その結果,多形性は認められなかった.3.ブルトン型免疫不全が含まれると予想されるが,従来の免疫学的検査法では分類不能型とされている末梢血B細胞を欠くタイプの免疫不全の3家系を対象としてEBウイルス形質転換B細胞株とDNAを調整した.また,ブルトン型以外の伴性劣性遺伝性免疫不全として,ローゼン型免疫不全と,伴性劣性遺伝型重症複合免疫不全各1家系よりDNAを調整した.4.欧米のDNA断片多形性研究施設から, 10種類のX染色体由来,多形性解析用DNAプローブを入手し調整した(この中には,ブルトン型遺伝子と強い連鎖を有すると昨年報告されたDXS17;S21とDXS4;99-6が含まれる).次年度は,これらのプローブを用いて,ブルトン型家系ならびに3で調整したDNAを対象として,症例を重ねて本邦におけるDNA断片多形性に関する解析データを蓄積する予定である.先天性免疫不全症の病因を遺伝子レベルで探り、DNA診断に役立てるべく、伴性劣性遺伝性免疫不全患者および家族について制限酵素によるX染色体DNA断片多形性を昨年にひき続いて検討し、以下の成績を得た。1.欧米のDNA断片多形性研究施設から入手したX染色体由来DNAプローブ4種類を用いてブルトン型免疫不全家系を対象として検討した。その結果、TaqI制限酵素を処理した断片についてDXS17;S21プローブとの連鎖が示された。一方、ブルトン型遺伝子との連鎖が報告されているもう1つのDNAプローブDXS4;99-6との連鎖は示されなかった。以上から、我々が今回対象としたブルトン型免疫不全症家系の疾患遺伝子座は、Xq21.3-Xq22付近と推定された。2.しかし、同DXS17;S21プローブを用いて検討したキャリアー診断の結果は、キャリアーを診断するのに充分な量の多形情報が得られなかった。以上より、ブルトン型免疫不全症の遺伝子診断として、DXS17;S21プローブ+TaqI制限酵素によるDNA断片多形性解析は有効であると結論した。しかしキャリアー診断には不充分で、他の連鎖プローブと組み合わせる必要があると考えられた。また、本症に限ってのキャリアー診断を目的とするのであれば、本症が伴性でB細胞自身の障害によるB細胞分化異常である特徴を考慮し、キャリアー末梢血B細胞では本来アトランダムであるべきX染色体不活化がノンランダムに起こり片寄っていることを指標とする方法を組み合わせることが最も有効であろう。
マウス・クローン病モデルに対する抗IL-6レセプター抗体療法の検討

原因不明の炎症性腸疾患であるクローン病の新しい治療法を検討するため、抗IL-6レセプター抗体を用い、腸炎マウスの治療実験を行った。正常マウスからCD4^+CD45RB^<high>T細胞のみをソートし、同系のSCIDマウスに移入することにより腸炎が誘導される(wasting disease)。これに対し、移入直後から毎週抗IL-6レセプター抗体の投与を開始した。コントロールのラットIgGを投与したマウスは腸炎をおこし体重も減少したが、抗体を投与した群では組織学的にもほとんど正常で、成長にあわせて体重も増加した。そこで、抗IL-6レセプター抗体が腸炎を阻止するメカニズムを検討した。白血球のリクルートに関与する接着分子の発現を調べると、抗体治療群ではコントロールと比較して粘膜固有層マクロファージのICAM-1、血管内皮細胞のICAM-1、VCAM-1の発現が抑制されていた。腸炎発症マウスの腸管で強い発現の見られるIFN-γ、IL-1β、TNF-αなどのサイトカインの発現も抗体治療群では強く抑制されていた。また、粘膜上皮でのiNOSの発現も抗体投与により著しく低下していた。移入されたT細胞のSCIDマウス内での増殖も著名に抑えられていたため、TUNEL染色を用いてアポトーシスを検討すると、腸炎発症マウスでは腸粘膜にはアポトーシスが見られたが粘膜固有層のリンパ球にはあまり見られなかった。これとは逆に抗体治療群では粘膜のアポトーシスが少なくリンパ球のアポトーシスが増加していた。この結果は活性化T細胞のアポトーシスを促進することで抗IL-6レセプター抗体が炎症を終息に導いている可能性を示唆する。以上のごとく、IL-6のシグナルを抑制することは、多面的に治療効果をもたらし、クローン病治療の臨床応用に向けて大いに期待を抱かせる結果と言えよう。原因不明の炎症性腸疾患であるクロ-ン病に対する、新しい治療法を開発する目的で、抗IL-6レセプタ-抗体を用い、腸炎マウスの治療実験を行った。正常マウスからCD4^+ CD45RB^<high>TceIIのみをソ-トし、同系のSCIDマウスに移植することにより腸炎が誘導される(Wasting Disease)。これに対し、先ず、移植と同時に抗IL-6レセプタ-抗体の投与を開始し、毎週投与し続けるというスケジュ-ルで試みた。コントロ-ルのIgGを投与したマウスは腸炎をおこし体重も減少したが、抗体を投与した群ではほとんど発症するものはなく、成長にあわせて体重も増加した。そこで、抗IL-6レセプタ-抗体が腸炎を阻止するメカニズムを知ることと、投与スケジュ-ルをより現実的なものとすることが、次の課題となる。前者に関しては、治療群で接着分子ICAM-1やVCAM-1などの血管内皮における発現が抑制されていることがわかった。移植されたTcellのSCIDマウス内での増殖も著明に抑えられていた。また、粘膜上皮でのiNOSの発現も低下していた。さらに、抗IL-6レセプタ-抗体がIL-10を介したregulatory Tcellの誘導を促進している可能性もあり、現在検討を進めている。以上のごとく、IL-6のシグナルを抑えることは、多面的に治療効果をもたらすことがわかった。投与スケジュ-ルに関しては、移植時のみ、あるいは移植後のみの投与による効果を検討中であるが、予備的な結果では、移植時の投与は必須ではないかと思われる。

正常マウスからCD4^+CD45RB^<high>T細胞のみをソートし、同系のSCIDマウスに移入することにより腸炎が誘導される(wasting disease)。これに対し、移入直後から毎週抗IL-6レセプター抗体の投与を開始した。コントロールのラットIgGを投与したマウスは腸炎をおこし体重も減少したが、抗体を投与した群では組織学的にもほとんど正常で、成長にあわせて体重も増加した。そこで、抗IL-6レセプター抗体が腸炎を阻止するメカニズムを検討した。白血球のリクルートに関与する接着分子の発現を調べると、抗体治療群ではコントロールと比較して粘膜固有層マクロファージのICAM-1、血管内皮細胞のICAM-1、VCAM-1の発現が抑制されていた。腸炎発症マウスの腸管で強い発現の見られるIFN-γ、IL-1βTNF-αなどのサイトカインの発現も抗体治療群では強く抑制されていた。また、粘膜上皮でのiNOSの発現も抗体投与により著しく低下していた。移入されたT細胞のSCIDマウス内での増殖も著明に抑えられていたため、TUNEL染色を用いてアポトーシスを検討すると、腸炎発症マウスでは腸粘膜にはアポトーシスが見られたが粘膜固有層のリンパ球にはあまり見られなかった。これとは逆に抗体治療群では粘膜のアポトーシスが少なくリンパ球のアポトーシスが増加していた。この結果は活性化T細胞のアポトーシスを促進することで抗IL-6レセプター抗体が炎症を終息に導いている可能性を示唆する。以上のごとく、IL-6のシグナルを抑制することは、多面的に治療効果をもたらし、クローン病治療の臨床応用に向けて大いに期待を抱かせる結果と言えよう。
多数目的最適化問題に対する進化型多目的最適化アルゴリズムの開発と応用

本研究では,互いに競合する多数の評価基準を持つ多数目的最適化問題のパレート最適解を効率的に探索するために,進化型多目的最適化アルゴリズムの性能評価を行った.また,目的関数間の依存性とアルゴリズムの探索挙動との関係を調べた.このような調査結果に基づき,多様性を維持するための交叉方法,性能評価尺度を効率的に計算するための近似手法,効率的な多目的探索を実現するために複数の評価基準統合関数を用いる方法の提案を行った.近年,複数の目的を持つ多目的最適化問題に対する進化計算の適用が大きな注目を集めており,幅広い応用分野における成功事例が報告されている.しかし,目的関数の数が3以上の場合では,進化型多目的最適化アルゴリズムの探索能力が急激に悪化するという問題点も指摘されている本研究では,多数の目的関数を持つ多目的最適化問題に対して.高度な探索能力を持つ進化型多目的最適化アルゴリズムを開発し,その有効性を実証する.当初の研究計画調書では,以下の研究目的を挙げていた(1)多数目的最適化問題に対する従来手法の問題点と対応策に関する調査研究(2)多数目的最適化問題に対して有効な繰り返し型優越領域最大化アルゴリズムの開発(3)多数目的最適化問題に対して有効な進化型多目的局所探索アルゴリズムの開発(4)上記(2)と(3)で開発したアルゴリズムの性能評価(5)繰り返し型優越領域最大化と進化型多目的局所探索のハイブリッド化(6)平成20年度と平成21年度に開発したアルゴリズムの並列計算機での実装(7)数値実験による並列実装の有効性の検討とアルゴリズムおよび実装方法の改良(8)現実世界の多数目的最適化問題に対する適用と有効性の検討(9)現実世界の多数目的最適化問題を効率的に取り扱うためのアルゴリズムの特殊化(10)多数目的最適化に対する新しい研究方向の模索と提案本研究では,互いに競合する多数の評価基準を持つ多数目的最適化問題のパレート最適解を効率的に探索するために,進化型多目的最適化アルゴリズムの性能評価を行った.また,目的関数間の依存性とアルゴリズムの探索挙動との関係を調べた.このような調査結果に基づき,多様性を維持するための交叉方法,性能評価尺度を効率的に計算するための近似手法,効率的な多目的探索を実現するために複数の評価基準統合関数を用いる方法の提案を行った.本年度は,まず,NSGA-IIなど従来の進化型多目的最適化手法を多数目的問題に適用した場合の問題点と対応策に関する調査研究を行った.文献調査により,目的数の増加に伴う収束性の悪化が多くの文献で指摘されていること,多数目的問題に対して収束性を向上させる様々な手法が提案されていること,収束性を向上させることに伴う多様性の減少という副作用も既に指摘されていること,などがわかった.文献で報告されている多数目的問題の難しさを具体的に明らかにするために,2目的から10目的のナップサック問題とNSGA-IIを用いた数値実験を行った.次に,加重和適応度関数を用いた局所探索を組み込むことで,多数目的最適化問題に対するNSGA-IIの性能が大きく向上することを明らかにした.しかし,このような多目的最適化能力の向上は,多様性の増加によるものであり,収束性の向上は少ない。一方,収束性を向上させる手法では,多様性の減少が大きい,これは,目的数の増加により,パレートフロントの次元も増加し,パレートフロント全体を近似することが難しくなるためである.近似の精度を向上させるためには,パレートフロントの一部に絞り込んだ探索が必要であり,逆に,パレートフロント全体を幅広く近似しようとすれば,パレートフロントへの収束性能は低下する.また,パレートフロント全体を一様に近似するための手法として,一様分布重みベクトルを用いるMOEA/Dや優越される超体積の最大化を行うIBEAなどの性能評価も行った.本年度は,まず,多数目的最適化に優越領域最大化アルゴリズムを適用するために,優越領域を複数の線形関数で近似する方法を提案した.提案手法では,参照点から放射状に広がる直線が優越領域の境界に到着するまでの平均距離により優越領域の面積や体積が近似的に計算される.次に,この近似手法を優越領域最大化アルゴリズムに組み込み,近似性能や探索性能および計算時間の評価を行った.例えば,6目的最適化問題に対して,6次元目的関数空間内で優越領域を厳密に計算するためには,40万本の直線を用いた近似と同程度の計算時間が必要である.そのため.数百本の直線を使って近似を行う場合でも,優越領域の計算時間は0.1%程度に減少する.その結果として,近似手法を用いることで,優越領域最大化アルゴリズムの計算時間も大幅に減少する.最も極端な設定として直線を1本だけ用いた場合では,6目的最適化問題に対する優越領域最大化アルゴリズムの計算時間が1/5000に減少した.この場合での計算時間は,NSGA-IIやSPEAなどの計算時間の10倍程度であり,十分に実用可能である,一方.探索性能に関しては,これらの進化型多目的最適化アルゴリズムを大きく上回っている,また,本年度は,優越領域最大化アルゴリズムにより獲得される解集合の特徴に関する研究も行った.具体的には,優越領域の計算に用いられる参照点の位置と優越領域を最大にする解集合の関係を調査した.その結果,目的関数の数が3以上の場合では,目的関数空間内での参照点がパレートフロントから離れると,大部分の解がパレートフロントの端に集まることが確認された.

さらに,多数目的最適化問題に対して,進化型多目的局所探索アルゴリズムを適用する場合における問題点を調査し.局所探索のタイミングおよび局所探索を滴用する個体選択の重要性を示した.本年度は,昨年度に提案した線形関数を用いたHypervolume近似手法を,Hypervolume最大化を目的とした進化型多目的最適化アルゴリズムであるSMS-EMOAに組み込む方法を提案し,提案手法の性能評価を行った.計算時間の短縮という観点からは提案手法の有効性は圧倒的であった.具体的には,6目的関数最適化問題に対する数値実験では,提案手法によりSMS-EMOAの計算時間が数千分の1に短縮できるという結果が得られた.このような計算時間の短縮効果は,目的関数の数の増加と共に指数関数的に増加する.これは,目的関数の数の増加と共にHypervolumeの計算時間が指数関数的に増加するのに対して,線形関数による近似手法の計算時間は目的関数の数の増加に比例するためである.もちろん,提案手法ではHypervolumeの近似手法を用いているため,厳密なHypervolumeの計算に基づくSMS-EMOAと比較した場合では,獲得される非劣解集合の性能が悪化する.しかし,数千分の1という大幅な計算時間の短縮を考えると,非劣解集合の性能の悪化は非常に小さい.なお,提案手法では,Hypervolumeの近似に用いる線形関数の数を増加させることで,獲得される非劣解集合の性能を改善することができる.ただし,同時に計算時間の増加も引き起こすため,計算時間の短縮効果は数千分の1から数百分の1や数十分の1に低下する.線形関数の最大化を目的とした進化型多目的最適化アルゴリズムであるMOEA/Dの探索能力の改良に関する研究も行なった.MOEA/Dは多数目的最適化にも適用可能な効率的で高性能なアルゴリズムであるが,問題に応じた線形関数の選択が難しい,このような問題点を解決するために,異なる種類の線形関数を同時に用いる方法を提案し,MOEA/Dの探索性能が向上することを明らかにした.目的関数の間に強い相関関係が存在する多数目的最適化問題に対する進化型多目的最適化アルゴリズムの探索性能を調査した.数値実験では,例えば,10個の目的関数が最初の5個と最後の5個に2分割され,グループ内の目的関数の間の相関は非常に大きく,グループ間の目的関数の間の相関は小さいような10目的最適化問題を用いた.この問題に目的関数の削減アルゴリズムを適用すれば,各グループから各々1個の目的関数が選択され,2目的最適化問題が得られる.本研究では,目的関数削減後の2目的最適化問題から獲得された解集合と10目的最適化問題から獲得された解集合を比較することで,進化型多目的最適化アルゴリズムの性能調査を行い,以下のような結果が得られた.パレート優越関係に基づくアルゴリズム(NSGA-II,SPEA2):目的関数の削減を行った2目的最適化問題から獲得された解集合と同等の解集合が10目的最適問題から獲得された.しかし,目的関数の間に強い相関関係が存在しない場合では,アルゴリズムの探索性能が大きく低下した.スカラー化関数に基づくアルゴリズム(MOEA/D):目的関数の間に強い相関関係が存在しない場合では,最も高い探索能力を示した.しかし,目的関数の間に強い相関関係が存在する場合では,パレート優越関係に基づくアルゴリズムの探索性能が大きく向上するため.スカラー化関数に基づくアルゴリズムの優位性は失われた.
極東アジア地域カラマツ林における炭素および物質動態と環境変化影響に関する研究

極東アジアの永久凍土南限域(中国・東北地方およびロシア・アムール州)を対象に長期モニタリングのための流域試験地を設定し、この地域の優先樹種であるカラマツ林をはじめとする森林のバイオマス量の把握および成長・推移過程の解析、水分や炭素および物質の動態把握をおこなった。設定したカラマツ林の固定調査地は、a)ハルビン近郊の東北林業大学老山演習林(季節的凍土地帯)、b)大興安嶺の中心部・加格達寄周辺、c)中国最北部、ロシア国境付近の漠河周辺、d)ロシア・アムール州北部のブラガベシェンスク周辺(不連続的永久凍土地帯でc・dは繰り返し山火事被害を受けている)地域である。加えて、連続的永久凍土地帯最南限のアムール州北部山岳地帯のカラマツ林についても毎木調査をおこなった。調査の結果、永久凍土南限地域においてカラマツ林の分布は永久凍土層の存在と密接に関連し、しかもその永久凍土層は森林や湿原の存在によりかろうじて保存されていることがわかった。したがって、地球温暖化あるいは大規模な山火事により森林被覆がなくなると、永久凍土は容易に崩壊して森林はより温暖域のものに遷移し、凍土上にあるいは凍土内に蓄積された有機態炭素は温暖気下で容易にCO2に分解され、メタンとともに大気中に放出されるシナリオが考えられた。また、大興安嶺地域では炭素の蓄積はおもに永久凍土のある湿原部に偏在していると推定され、この地域における湿原の保全が地球温暖化との関連で重要と考えられた。アムール州の山火事跡地では、カラマツのほか、ミズナラ、シラカンバ、ヨーロッパアカマツ等が混交する多様性の高い林分であった。こうした林分内で、カラマツは一斉に更新し、空間的に集中分布することが明らかになり、頻発する山火事による林床の更新稚幼樹の焼失と、広範囲にわたる母樹の焼失が影響していることが考えられた。中国東北地方とシベリア南部地域において、カラマツ林分を対象に炭素の貯留量把握や降水時の水分動態と炭素フロー等に関する観測を開始した。初年度の今年は、すでに観測を開始している中国・東北林業大学老山演習林の他に、大興安嶺山脈北部の加格達寄周辺およびロシアアムール州北部のブラガベシェンスク周辺のカラマツ天然林と山火事跡更新林分に調査地を新たに設置した。結果の概要を以下に示す1、中国東北地方(1)中国東北林業大学老山演習林におけるカラマツ林の降水時における水分フローは、降水量を100%として、林内雨が66.1%・樹幹流が0.2%となり、樹幹遮断量が33.7%と算定される。密な林分であることから、林内雨や樹幹流の割合が比較的に低くなり、遮断蒸発量割合が高い値になると判断された。(2)土壌中の炭素のフローは、降雨期の中心である8月で、林内雨5.85gC・m^<-2>、O層kらA層に0.98gC・m^<-2>、A層からB層には0.34gC・m^<-2>の移動量が観測された。土壌中の炭素貯留量は、O層に920g・m^<-3>、A層7130g・m^<-3>、B層2290g・m^<-3>、C層590g・m^<-3>であった。

これらの炭素貯留量と土壌中の炭素移動の状況から、土壌中炭素の多くは林内雨やO層から供給され、A層とB層を中心に貯蓄されていく過程が把握される。このことは、C層の炭素貯蓄量が極端に少ないことからも明らかである。2、シベリア南部地域山火事後5年が経過した林分(Y)ではシラカンバが最も優占していたが、その他にもヤマナラシ、ハンノキ、モンゴリナラなどいくつかの樹種が更新していた。しかし15年(I)および35年(M)経過した林分ではシラカンバが90%以上、グイマツが10%以下の割合で存在するのみであった。地上部現存量は、Yでは1.5t・ha^<-1>、Iでは71.8t・ha^<-1>、Mでは76.8t・ha^<-1>と、シラカンバの先駆性が反映され比較的短い期間で著しく増加していた。中国東北地方とシベリア南部地域において、カラマツ林分を対象に林分構造・炭素の貯留量把握・降水時の水分動態と炭素フロー等に関する観測を継続した。さらに、今年度は中国・大興安嶺北部の加格達寄周辺および中国最北部のアムール川に隣接する漠河地方に調査地を設定し、林分構造や林床植生・土壌について調査した。漠河地方の森林は斜面上の位置により林分構造が異なり、斜面上部の土壌が乾燥するエリアではほぼショウジマツの純林であったのに対し、斜面下部ではカラマツにシラカンバやチョセンヤマナラシを混交していた。また低地帯にある永久凍土では、ブルーベリーやイソツツジを主体とする湿地上にカラマツ林が成立していた。この地域ではA0およびA1層は薄く、炭素の蓄積はおもに永久凍土のある湿原部に偏在していると推定され、この地域における湿原の保全が地球温暖化との関連で重要と考えられた。一方、ロシア・アムール州のカラマツ地帯では、アムール州南部の代表的な森林タイプのひとつである混交林において調査を行なった。ここは、カラマツのほか、ミズナラ、ヤエガワカンバ、シラカンバ、ヤマナラシ、ヨーロッパアカマツが混交する多様性の高い林分であった。面積約0.5haの調査プロットを設定し、毎木調査(直径の測定)と位置測量を行なった。こうした林分内で、カラマツは一斉に更新し、空間的に集中分布することが明らかになった。次年度は、このようにカラマツが定着しうる環境条件を明らかにする予定である。また、アムール州ブラガベシェンスクにある極東農科大学において、東アジア地域における山火事等による森林攪乱後の森林更新と動態に関するシンポジウムを2006年10月に開催した。最終年度にあたる今年度は、中国・大興安嶺北部の加格達寄周辺に設定した定点観測地の流量および微気象に関する連続データの回収をおこない、10月下旬5月上旬には流域土壌が凍結することを明らかにした。また、付近の広大な湿原において土壌調査をおこない、湿原下には普遍的に永久凍土層が分布していることを確認した。一方、ロシア・アムール州のカラマツ地帯では、州北部の連続的永久凍土地帯の巨大人造湖であるゼーヤ湖付近の森林特別保護地区において、未攪乱のカラマツ林分と山火事跡地更新林分の調査をおこない、山火事の影響により永久凍土層が消失し、カラマツ林からミズナラ林への遷移が数年から十数年の間に起こることを確認した。また、昨年度調査した山火事跡地の針広混交林の調査を継続し、カラマツ林と環境条件(主に土壌条件)との関連性について調査した。これまでの調査を通じ、永久凍土南限地域においてカラマツ林の分布は永久凍土層の存在と密接に関連し、しかもその永久凍土層は森林や湿原の存在によりかろうじて保存されていることがわかった。
内在変異蓄積法による新たな生命デザインマウスの開発

生殖系列での突然変異率は遺伝的多様性獲得や進化において重要な指標である。本研究では、C57BL/6マウス系統とDNA複製エラーを増大させたミューテータマウス系統における生殖系統での突然変異率を明らかにし、20世代以上の長期兄妹交配による表現型への影響を解析した。その結果、ミューテータマウス系統は、C57BL/6マウス系統に比べ17倍、生殖系列での突然変異率が高かく、異常な表現型の出現率は4倍高かく、体重や体長などのばらつきの増加も認められた。また、長期兄妹交配によりミューテータマウス系統では、妊娠率の低下、寿命の短縮、産子数の低下が認められ、絶滅する系統も出現した。生物進化の過程にはDNA複製エラーによる変異蓄積が大きな原動力となっていることが示唆されている。進化のメカニズムを理解するには、世代ごとに変化する過程を微分的に解析できることが理想であるが、実際の進化を解析する為には莫大な時間が必要となり、世代時間の長い哺乳類などを対象とした研究は、これまで存在していない。本研究では、この進化の原動力であるDNA複製時エラーによる変異発生頻度をDNAポリメラーゼδの校正活性を操作することにより上昇させ、変異蓄積速度を加速させることで、哺乳類において進化過程の微分的な解析を可能にする新たな実験モデル系の開発を進めてきた。その結果これまでに、40種類を超える形態・行動に異常がある変異マウスを得るとともに、量的形質のばらつきが拡大したマウス系統を得、次世代シーケンサーによる全ゲノム解析により3,000を超える突然変異の蓄積の確認に成功した。更に、突然「小鳥のように鳴くマウス」が得られ、マウス間のコミュニケーションに関わる種分化がおこる解析も開始した。私たちはこれまでに、染色体DNA複製時の忠実度を低下させたC57BL/6マウス系統を作製し、この遺伝子変異率増加マウスを継代することにより、高頻度に蓄積されていく突然変異による生きたマウス個体の表現形質の解析を進めてきた。その結果、現在までに25世代の継代を重ねて解析し、既に生きたマウス個体において、これまでにない新たな表現形質が得られてきている。その中には、大規模なミュータジェネシス実験では得られていない「小鳥のようにさえずるマウス系統」、「足指数減少マウス系統」などの新規マウス系統も得られている。また、継代を進めたマウスでは、体重や体長などの量的形質のばらつきが大きくなることが明らかとなり、産子数の減少も認められてきている。また、継代したマウス系統についての全ゲノムシーケンスを行うことができ、野生型マウスでの変異率より10倍以上高い変異率での蓄積していることが確認できた。この様に、生きたマウス個体レベルでの量的形質と遺伝的多型を解析する新たなヒト疾患モデル作製システムの構築ができたと考えている。遺伝学本研究のような哺乳類を用いた変異蓄積実験はこれまでに例がなく、高い独創性によるものであると自負している。本年度は新型シークエンサーによる変異蓄積マウスでの全ゲノム解析により、3,000を超える変異の蓄積があることが明らかとなった。また、正常の野生型マウスの交配による突然変異率も明らかになり、ヒト集団における変異蓄積を捉える上でも優れたモデル系であることが明らかとなった。これらの解析は、この1年で急速に進んだ結果であり、当初の計画以上に進展している。遺伝的変異蓄積による効果を明らかにする新たなマウス系であることが明らかとなり、本年度はこの実績を論文として発表する。また、変異蓄積マウスを利用した新たなヒト疾患モデル作製系を開発して、複数の変異による表現型の効果を明らかにする。これにより哺乳類を用いてエピスタシスを遺伝学的に解析する新たな系ができると考えている。計画通りに物品等の購入を行ったが、残高が生じた。残金についても加味して、次年度の使用計画をたてる。
キラル単一次元鎖磁石の磁気・光学・量子効果の研究

本研究ではキラル単一次元鎖磁石の磁気・光学・量子効果の観測を目的とし、キラル単一次元鎖磁石の合成法の確立と磁気的相互作用の制御を行った。キラルな単一次元鎖磁石およびM_6M'_4かご状強磁性クラスターを得、構造・磁性・光物性について調べた。キラル単一次元鎖磁石は有限鎖長効果を示すことが分かり、配位子変換によって異なる磁性を示す類縁体も合成できた。M_6M'_4かご状錯体は金属イオン変換によりCTISTを示す化合物が得られた。キラリティーを有する化合物の合成には、自然分晶を利用する方法と、キラルな分子をもちいて構築する方法の2通りがある。本研究では、まず自然分晶を利用した合成手法として、架橋能を有するマンガン三核錯体(Et_3NH)[Mn_3(μ_3-O) (5-Cl-salox)_3Cl_2(MeOH)_2(H_2O)_2](H_2(5-Cl-salox)=5-chrolosalicylaldoxym)を単離しておき、銅イオンとの置換反応を行うことで、マンガン-銅ヘテロ金属一次元鎖錯体[Mn_2Cu(μ_3-O) ( (5-Cl-salox)_3 (EtOH)_2)の合成に成功した。この反応ではチャージバランスをコントロールすることで、対イオンを排除しつつ異種金属錯体を得ることができ、幾何構造的な制限から自己組織化的にキラルな一次元ネットワークが構築されることが分かった。反強磁性的に相互作用したMn_2Cu三核ユニットが6回らせん軸を持って一次元的に連結されており、ユニット間に強磁性的相互作用が働くことで、単一次元鎖磁石としての性質を示していることがわかった。この合成手法をもちいて、配位子の置換基を変換した一連の錯体の合成にも成功しており、構造のわずかな違いに基づく磁気挙動の変化を観測した。より合理的なキラル一次元錯体の合成を目指して、キラルな2座配位子をもちいた集積型金属錯体の合成を行った結果、ホモキラルな絶対配置を持つNi_6Fe_4キラルかご状錯体を得た。この錯体には磁気軌道の厳密直交によって、強磁性的相互作用が働いており、S=8の基底高スピン錯体であることが分かった。これまでに本研究では、自然分晶を利用した合成手法によって、架橋能を有するマンガン三核錯体(Et_3NH)[Mn_3(μ_3-0)(5-Cl-salox)_3Cl_2(MeOH)_2(H_2O)_2](H_2(5-Cl-salox)=5-chrolosalicylaldoxym)を単離しておき、銅イオンとの置換反応を行うことで、マンガンー銅ヘテロ金属一次元鎖錯体[Mn_2Cu(μ_3-0)((5-Cl-salox)_3(EtOH)_2)の合成に成功している。この化合物では反強磁性的に相互作用したMn_2Cu三核ユニットが6回らせん軸を持って一次元的に連結されており、ユニット間に強磁性的相互作用が働くことで、単一次元鎖磁石としての性質を示していることがわかっている。キラリティーと量子磁性の相関が期待されるため、CDスペクトルの測定を行ったところ、ラセミ混合物として得られるため、光学活性を示さないことが分かった。より合理的なキラル一次元錯体の合成を目指して、キラルな配位子とポリシアノ鉄酸イオンをもちいた集積型金属錯体の合成を行った。ホモキラルなM_6M'_4キラルかご状錯体(M=Ni^<II>, Co^<II> ; M'=Fe^<III>, Co^<III>)、Ni_2Fe_2Square状錯体、およびCo5Fe4錯体を得た。これらの錯体の磁化率測定結果から、Ni6Fe4錯体およびNi2Fe2錯体では強磁性的相互作用が働いており、それぞれS=8およびs=3の基底高スピン錯体であることが分かった。また、Co6Fe4錯体では溶媒依存したCTIST挙動が示唆された。
看護哲学の確立に向けての基礎的研究

本研究は、看護学の体系化に向けて最も重要な学的基盤としての看護哲学の確立をめざすことを目的とした。ここ数十年の間に、わが国においても看護の研究論文は増え、新たな看護の知も蓄積されつつある。看護という現象が、経験の中にうずもれ、学的な体系として整理されにくかった大きな理由は、看護という現象の複雑さや深みというものが、既存の理論や従来の科学的学問観で捉え、明らかにしていくことに困難さを伴うものであったからだといえる。しかし、その違和感を問うことに看護の学的基盤を創るエッセンスがあり、「看護とは一体何なのか、どのような現象なのか、どのような特徴があるのか」といった問いを追究することがことが必要なのである。本研究は、このような問題意識から始まり、これまでの看護理論家の思索の足跡をたどりながら、それを問い直し、対話をはかることによって次の各課題についての考察した。1.看護哲学の必要性(看護哲学の課題、わが国の看護哲学に求められているもの)2.看護のアート(「看護のアート」とは何か、看護のアートにおける「技術」の概念看護における全体性の概念、患者理解における直観概念の意義3.看護学の知のスタイル(看護のリアリティ、看護におけるアクチュアリティ)4.看護の科学と哲学(複雑系の科学の可能性、カオス理論と看護研究)本研究は、看護学の体系化に向けて最も重要な学的基盤としての看護哲学の確立をめざすことを目的とした。1.看護哲学の必要性(看護哲学の課題、わが国の看護哲学に求められているもの)2.看護のアート(「看護のアート」とは何か、看護のアートにおける「技術」の概念看護における全体性の概念、患者理解における直観概念の意義3.看護学の知のスタイル(看護のリアリティ、看護におけるアクチュアリティ)4.看護の科学と哲学(複雑系の科学の可能性、カオス理論と看護研究)本年度は「看護哲学の確立に向けての基礎的研究」として、以下の課題に取り組んだ。1)看護理論の分析1800年代後半のナイチンゲール以降、現代にいたるまでの米国の看護理論家の著作のうち10書を対象に、看護における哲学的課題として重要と思われる概念の分析を行った。分析にあたっては、看護学の目的、看護学に「看護の哲学」が必要な理由等について近接学問領域との比較を行いながら議論を深め、看護学としての認識論的課題、存在病的課題、行為論的課題という枠組みから理論の分析を進めた。分析は現在も進行中であり、今後はさらに各々の理論が書かれた時代背景・周辺学問領域の動き等を検討しつつ、全体として議論していく計画である。2)「看護の科学」における方法論の検討「看護の哲学」の確立に向けては、その両輪である「科学としての看護学」を探究する必要があり、本研究においてはこの側面からも検討した。看護学においては、対象者である人間をその環境を含めてまるごと捉え、援助を行う全体論の立場を重視している。このような全体論の概念は上記の看護理論の分析過程においても検討しているが、このような複雑な現象を科学的に探究する方法は十分確立されていない。そこで現在、生命科学、工学等の分野で注目されている複雑系の科学に着目し、その発展過程や方法論、看護学との関連について検討した。本研究は、看護学の体系化に向けて最も重要な学的基盤としての看護哲学の確立をめざし、本年度の目的は1)既存の看護理論等に含まれる看護学の学問観、科学観、看護学の方法、認識に関する問題、人間観あるいは存在に関する問題や看護行為、援助論に関する具体的記述を抽出すること、2)1)について歴史的変遷、他学問領域における類似、対立概念を吟味しつつ解釈、分析を行うことであった。看護理論として、F.Nightingaleの著作、A.Wiedenbach「臨床看護の本質」、M.Rogers「ロジャーズ看護論」、J.Watson「ワトソン看護論」、看護哲学に関連する米国を中心としたジャーナル論文について取り上げ、上記の視点から抽出、分析した。分析結果については第19回日本看護科学学会交流集会において発表し、看護研究者らと議論を深め、以下のような論点が見られた。(1)看護学の独自性看護学の独自性はどこに見出すべきか(看護者の行為、看護学の目的・目標、看護学の知識体系、看護学が対象とする現象、現象を捉える視点等)(2)学問観学問とはなにか?(創り出された結果としての知識体系か、知識を創り出す探求のプロセスそのものか)、学問と科学はイコールか。(3)看護学の知識構築のスタイルダイナミックに変化していくものを概念規定することに限界はないか

これまでの看護学における概念提起に対する議論の貧弱さ(4)看護学の方法看護における論理的分析と直観的理解感性や価値観を科学的に提示する必要があるのではないか看護学においては因果関係ではない論理を求めても良いのではないか本研究は、看護学の体系化に向けて最も重要な学的基盤としての看護哲学の確立をめざすことを目的としている。平成12年度は、前年度までに行った討議によって取り出した下記の点について再検討し、報告書を作成した。(1)看護哲学の必要性看護哲学の課題わが国の看護哲学に求められているもの科学、哲学、そして看護「学」(2)看護のアート「看護のアート」とは何か看護のアートにおける「技術」の概念看護における全体性の概念患者理解における直観概念の意義スピリチュアリティに関する考察(3)看護学の知識構築のスタイル体験から言葉へ:看護のリアリティ看護におけるアクチュアリティ(4)看護の科学と哲学看護の科学を模索する-複雑系の科学の可能性-看護哲学の確立に向けて
感染型食中毒菌による感染症と主要病原因子(毒素)遺伝子発現の開係

腸炎ビブリオと腸管出血性大腸菌O157の毒素遺伝子発現レベルに関する研究のうち、本年度は主として腸管出血性大腸菌O157(以下本菌と記載)に関する成果を得た。1.本菌が保有する主たる病原遺伝子である志賀毒素遺伝子(stx1遺伝子、stx2遺伝子)のmRNAをTRC法により迅速かつ簡便に定量検出するためのシステムを確立した。stx1およびstx2特異的mRNA(標準RNAの初期コピー数:100)をいずれも反応時間20分以内に検出できた。初期コピー数が100107の範囲で検出時間はコピー数に比例していた。EDL933株では検出感度は菌数100個程度であった。さらに本菌の代表菌株および他の腸管病原性細菌種を用いて検出系の特異性を確認した。2.日本およびタイで分離した大腸菌O157:H7/-の中に、stx2遺伝子(志賀毒素遺伝子のタイプ2)を保有するが、抗体法(reversed passive latex agglutination[RPLA]法)によりStx2が検出できない菌株が存在する。本研究では、このような菌株でStx2産生が確認できない理由を明らかにした。まず、抗原性が変化して、そのためにStx2が検出できない可能性は否定された。stx2プロモーター配列中に2塩基の相異があり、このプロモーターが機能していないと考えられた。また、上流にあるより強力なプロモーター発現に関与するq遺伝子(抗転写終結因子をコード)は、典型的な大腸菌O157:H7の保有するq遺伝子との相同性が低かった。むしろバクテリオファージΦ21のq遺伝子と相同性が非常に高かった。解析の結果、Thai-12株のQタンパク質は抗転写終結因子としての機能が低下し、これがstx2遺伝子発現低下の一因であることが示唆された。さらにstx2ファージの増殖が認められず、これもStx2産生が低下する要因であることが明らかになった。Transcription-reverse transcription concerted (TRC)法を適用し、腸炎ビブリオのtdh遺伝子、trh1遺伝子、およびtrh2遺伝子のmRNAを特異的かつ迅速に定量検出するシステムを開発した。1,00010,000,000コピーの範囲で標的mRNAを定量的に検出できた検出限界(下限)は100菌体であった。tdh遺伝子、trh1遺伝子、およびtrh2遺伝子を保有する代表103菌株について上記TRC法で検査したところ、遺伝子の保有とmRNAの検出(定性)結果は完全に一致した。多くの菌株については、TDH(毒素)の産生量とmRNAの産生量は相関関係が認められた。後にこれらのTRC法を改良し、より迅速に(1,000コピーを1115分)検出でき、またtrh1遺伝子とtrh2遺伝子を区別することなく検出できるシステムも開発した。
メディアにおける“間(ま)"の心理学的研究

1.聴取時の呼吸測定実験種々の音を聴取中の呼吸測定を行った.用いた音は全部で7種類である.宮下富実夫作曲「地球瞑想」は心理的リラックスを目的に作られた音楽である.これを聴いた被験者全員が「快い」と評定している(7段階尺度で6).これを聴取中の被験者の呼吸は非常に穏やかであることがわかる.心理音「精神を圧する感じ」は被験者の評定平均値が3.5で,どちらかといえば不快な印象を与える音である.これを聴取中の呼吸は不安定な波形変化を見せている.鬼太鼓座による「三国幻想曲」は迫力溢れる勇壮な太鼓の音が響くリズミカルな演奏である.聴取中の呼吸も大きく,波形は規則的に躍動している.このように,音楽の与える印象と呼吸波形の間には密接な関係のあることがわかる.2.対面朗読中の話し手と聞き手の呼吸対面状態で,母親が子に宮沢賢治作「オッペルと像」,「ドングリと山ねこ」を読み聞かせている時の両者の呼吸を測定した.“間"の箇所において,息を止める,“間"と同期をとるなど呼吸波形に顕著な変化が見られた.また,それ以外の箇所でも話し手と聞き手の呼吸波形の変化点が一致する箇所が多く見出された.情報の与え手と受け手の間に呼吸を介したコミュニケーションが存在することを示唆するものといえよう.話の内容が持つ論理的意味情報や感性情報に加えて,呼吸の一致から生じる感性情報のコミュニケーション,これが「語り」や会話の魅力の一因となっているのであろう.そのような一致を導き出すのに“間"が大きく貢献しているといえる.1.聴取時の呼吸測定実験種々の音を聴取中の呼吸測定を行った.用いた音は全部で7種類である.宮下富実夫作曲「地球瞑想」は心理的リラックスを目的に作られた音楽である.これを聴いた被験者全員が「快い」と評定している(7段階尺度で6).これを聴取中の被験者の呼吸は非常に穏やかであることがわかる.心理音「精神を圧する感じ」は被験者の評定平均値が3.5で,どちらかといえば不快な印象を与える音である.これを聴取中の呼吸は不安定な波形変化を見せている.鬼太鼓座による「三国幻想曲」は迫力溢れる勇壮な太鼓の音が響くリズミカルな演奏である.聴取中の呼吸も大きく,波形は規則的に躍動している.このように,音楽の与える印象と呼吸波形の間には密接な関係のあることがわかる.2.対面朗読中の話し手と聞き手の呼吸対面状態で,母親が子に宮沢賢治作「オッペルと像」,「ドングリと山ねこ」を読み聞かせている時の両者の呼吸を測定した.“間"の箇所において,息を止める,“間"と同期をとるなど呼吸波形に顕著な変化が見られた.また,それ以外の箇所でも話し手と聞き手の呼吸波形の変化点が一致する箇所が多く見出された.情報の与え手と受け手の間に呼吸を介したコミュニケーションが存在することを示唆するものといえよう.話の内容が持つ論理的意味情報や感性情報に加えて,呼吸の一致から生じる感性情報のコミュニケーション,これが「語り」や会話の魅力の一因となっているのであろう.そのような一致を導き出すのに“間"が大きく貢献しているといえる.
ファミリービジネスにおける女性後継者への承継プロセスと先代との関係についての考察

本研究は以下の6つを明らかにすることを最終的な目的とし、本年度は来年度以降の本調査のための基礎を作ることが最も重要な課題である。1)女性後継者がマネジメント能力を磨く為にどのようなキャリア・経験やネットワークが有効か2)女性後継者にとって承継前、承継中、承継後の父親である社長もしくは前社長との関係はどのようなもので、どの要素がその後の経営に影響を与えるか3どのように自分の後継者としての正当性を社内外に示し、信頼を獲得するのか。4)父親(先代)はどの時点で腹をくくり後継者を娘に決めるのか。それをもたらす要素は何か。5)父親(先代)の承継前、中、後の後継者との関わり方はどのようなものか。6)承継中に父親は自ら人的ネットワークなどの非金銭的資産をどのように娘に承継するのか。これら全てを見通すために本年度は来年度の本調査までの準備期間として、新しい女性後継者研究のフレームワーク作りの期間とした。第一段階として1)欧米における女性後継者研究の徹底的な文献調査ならびに、日本における承継プロセス研究における文献調査2)この時期に比較対称の軸足を持つために、1を踏まえた後に予備調査として男性の後継社長のインタビュー調査を行った。インタビュー先として、長崎文明堂、長崎北病院、鹿児島清明、鹿児島商工会議所、鹿児島県庁、徳島県庁など、地方都市の承継問題がどのようになっているのか聴き取り調査をおこなった。インタビュー調査では過去を正確に思い出して語ってもらい信憑性を担保するために当時のメモや日報などを持参し横に置きながら調査を進めた。プロセスそのものについては、男性の場合と実際に比較するために文献研究と並行して、男性後継社長に対しての調査を数件行いベンチマークとした。概ね順調である。基盤となる理論の構築上、定性調査の追加調査を今年度におこなう。本年度は日本青年会議所の各支部、各地商工会議所を通じての量的調査:前段階で行った調査結果を踏まえた仮説の検証のため、アンケート調査を行う。その後、再度考察と確認のための質的調査をおこなう。その目的は1)アンケートの分析をした上で、考察からの疑問点について追加のインタビュー調査を行い、これまで得た仮説や考察結果についての確認を行う。2)この時期に中間報告として学会発表を行う本研究は以下の6つを明らかにすることを最終的な目的とし、本年度は来年度以降の本調査のための基礎を作ることが最も重要な課題である。概ね順調である。2)この時期に中間報告として学会発表を行う全員での学会発表が、論文の遅延でできずその分の旅費が差異として計上された。
放射線がん治療におけるバイスタンダー効果の機構解明

本研究は放射線誘発バイスタンダー効果に線質依存性があるか評価することを目的とした。そのために放射線により生成されるヒドロキシラジカルを、チオ尿素で消去することで異なる線質を模擬した。ヒト肺がんA549細胞にチオ尿素有(TU+)・無(TU-)条件でX線照射し、同一生存率を示す線量に対するバイスタンダー効果を評価する為、細胞生存率からLQ Modelで生存率曲線を求めた。またチオ尿素によるOHラジカル捕獲効率を活性酸素種蛍光試薬の蛍光量から測定した。その結果同一生存率において、TU+はTU-に対して約45%のOHラジカルを消去し、鉄イオン(500 MeV/n)に相当した[Maeyama et al, Radiat Phys Chem, 2011]。上記の生存率曲線を基に、本年度は、バイスタンダー因子ならびにバイスタンダー効果の指標として、プロスタグランジン(PGE2)及びその代謝に関与するシクロオキシゲナーゼ-2(COX-2)の発現について線質依存性があるかを評価した。はじめに、X線をA549細胞に1, 3, 5, 8 Gy照射したところ、COX-2およびPGE2の産生量は、5 Gyで最大を示した。それに対し、TU+条件でのX線照射(5 Gy)を行った場合、有意なCOX-2とPGE2の抑制が見られた。これは同一生存率を示すチオ尿素有の8 Gyにおいても、同様であった。以上の結果から、放射線誘発バイスタンダー効果には線質依存性が存在することが明らかになった。そして、COX-2とPGE2を指標とした場合、放射線の線質のうち、間接作用と直接作用の量や割合が、バイスタンダー効果(因子)の発現および伝播の決定に重要な役割を担っていることが判明した。これらの成果はJournal of Radiation Researchに投稿し、掲載された。実験計画書ならびに今後の研究の推進方策として提案した実験の1-5について実施する事ができた。1X線照射細胞・バイスタンダー細胞のCOX-2発現およびPGE2の産生について、TU-、TU+条件の両方で調べる事で、COX-2とPGE2発現には線質依存性がある事が分かった。更に2バイスタンダー細胞のCOX-2発現因子としてPGE2が関与する事を調べる為、A549細胞にPGE2を添加した所、1時間後から有意なCOX-2発現が起こる事を示した。次に3照射細胞・バイスタンダー細胞におけるCOX-2の発現経路を探索する為、COX-2上流のAktとERKのリン酸化について評価を行った。現在迄の結果として照射細胞においてTU+条件はTU-条件と比較して有意にAktとERKのリン酸化が抑制された。しかし、バイスタンダー細胞側のCOX-2発現についてはTU-とTU+条件で差が見られなかった事から、線質に応じてバイスタンダー応答(COX-2発現)経路が異なる事が示唆された。異なる線質によるバイスタンダー応答・機序を調べる為4陽子線マイクロビームを用い、異種細胞(がんA549細胞+正常WI-38細胞)ならびにがん細胞(A549細胞)のみの2つの条件でA549細胞への狙い撃ち照射を行った。その結果、A549細胞へのバイスタンダー効果は培地介在性経路を介し伝播する事を見出した。この成果はRadiation Protection Dosimetryに掲載された。そして5量研の重粒子線がん治療装置HIMACを用いて治療に用いられる炭素線13 keV/um(皮膚表面)と70 keV/um(がん患部)を細胞に照射し、バイスタンダー効果の線質依存性についてCOX-2を指標に評価を行った。現在までに13 keV/umと70 keV/umの炭素イオン照射によるバイスタンダー応答に線量依存性が存在するという結果を得た。本課題のこれまでの研究成果によって、バイスタンダー効果に線質依存性があることを明らかにすることができた。今後は、バイスタンダー効果機序の解明を目指し、照射細胞・バイスタンダー細胞のCOX-2発現経路について調べていく。そのために、今回明らかになったAkt、ERK活性が関与するCOX-2転写因子であるcAMP Response Element Binding protein(CREB)およびNuclear Factor-kappa B(NF-κB)の活性について、X線照射(1-8 Gy)、TU-、TU+条件で調べていく。さらに、マイクロビーム照射装置を用いた陽子線照射によって、A549細胞へのバイスタンダー効果因子には培地介在性経路がメインの経路であることを見出した。今後、陽子線マイクロビームを用いてバイスタンダーA549細胞にCOX-2発現が起きるかどうか、そして、バイスタンダー細胞へのCOX-2発現に線量・線質依存性が存在するかどうか、1か所あたりの照射線量を変えて照射を行うことで解析していく。また、現在量研重粒子線がん治療装置HIMACを用いて、炭素線13 keV/um(皮膚表面)と70 keV/um(がん患部)を細胞に照射し、バイスタンダー効果の線質依存性についてCOX-2を指標に評価を行っているが、TU+条件における直接作用比は鉄イオン(500 MeV/n)相当であることが示されていることから、本研究において実際の鉄イオン(500 MeV/n)照射を行い、バイスタンダー応答の線質依存性が見られるか検討する。本研究はバイスタンダー効果に線質依存性があるか評価する事を目的とした。