hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
トレーサビリティ確立の手段としての安定同位体希釈／質量分析法の評価に関する研究

トレーサビリティ(究源性)体系の確立は分析化学における正確さの確保のため重要な課題であり,同位体希釈/質量分析法はこの目的のために最も適した分析法と考えられる。前年度は生物・環境試料中のガリウムのトレース分析を目的に,Ta炭化物被膜処理黒鉛管を用いる黒鉛炉原子吸光分析法および同位体希釈/質量分析法を研究した。本年度は,最近の環境基準において要監視項目の一つとして設定されたアンチモンを取り上げ,同位体希釈/質量分析法による河川水および生物標準試料中の微量アンチモンの定量法を詳細に検討した。^<121>Sbおよび^<123>Sbについて,各種鉱産の影響,検量線の直線性,同位体比を検討し良好な結果を得た。それぞれの検出限界(3σ)は9および6pptであった。同位体希釈法におけるスパイク(98.73%^<121>Sb)添加量を添加後の同位体比が0.250.50の範囲に入るように設定すると理論値と実測値がよく一致した。次に,活性アルミナ充填ミニカラム(内径1.5mm,長さ7cm)を用いてSbの濃縮効果を検討した。標準液では最大550倍,河川水実試料では14100倍に濃縮することができた。これらの基礎的検討をもとに,安定同位体をスパイクした河川水試料(3種)または生物標準試料(8種)のアンチモンを活性アルミナ前濃縮し,ICP-MS装置にオンライン接続すことによって同位体希釈/質量分析を行った。後者試料に対しては報告値とほぼ一致する値が得られた。同位体希釈法では回収率が問題とならない上,本前処理法により微量アンチモンを共存成分から分離・濃縮できるので,より正確かつ高感度な測定が可能となった。トレーサビリティ(究源性)体系の確立は分析化学における正確さの確保のため重要な課題であり、同位体希釈/質量分析法はこの目的のために最も適した分析法と考えられる。本年度は誘導結合プラズマ(ICP)分析法を用いてその評価を行うための基礎として、生物・環境試料中のガリウム(Ga)およびアンチモン(Sb)のトレース分析法を研究した。Gaはガリウムヒ素半導体や診断用放射性医薬品さらには高カルシウム血症治療薬として重要である。まず微量金属の高感度分析法として代表的な黒鉛炉原子吸光法によるGaの定量法を検討した。Gaは定沸点のハロゲン化物や酸化物として原子化以前の段階で測定系外に輝散しやすいことが知られているが、本研究では黒鉛管のTa炭化物被膜処理と、硝酸アミニウム-硝酸ニッケル-硝酸の混合マトリックス修飾剤との併用により、高感度・高精度な測定を可能とし、岩石標準試料中のGaの定量への応用した。一方、ICP質量分析法による血清試料中のGaの定量に関する研究では、NaClの存在下において塩化物イオン由来の分子イオン干渉と非分光学的干渉が問題となり、^<69>Gaよりも感度は若干劣るものの^<71>Gaで測定を行った方が前者の影響を受けにくく、さらにCo内標準法を用いることにより後者の補正が可能になることを明らかにした。続いて同位体希釈/ICP質量分析法によるアンチモン(Sb;最近の環境基準において要監視項目の一つとして設定された)の定量に関する研究を行った。スパイクとして^<121>Sb安定同位体を用い、スパイク量の最適化および活性アルミナカラムを用いるSbの前濃縮法について検討したのち、河川水及び生物標準試料中のSbの定量へと応用した(現在投稿中)。
共鳴ラマン散乱による光触媒励起状態の振動分光

太陽光を用いた水素燃料製造をめざす金属酸化物光触媒材料の開発を支える知的基盤を構築するために(1)共鳴ラマン散乱による光触媒励起状態の振動分光と(2)ペロブスカイト構造をもつタンタル酸塩にドープしたストロンチウムが電子-正孔再結合を抑制するメカニズムを検討した。ストロンチウムのドーピングによってコアシェル構造をもつNaTaO3-Sr(Sr1/3Ta2/3)O3固溶体が生成することを明らかにした。太陽光による水素燃料生成を目標として、可視光で動作する光触媒材料の探索がすすめられている。物質変換効率は10年前には考えられなかったほど高い水準に達したが、実用化にはさらなる高機能化が必要である。光触媒は(1)結晶内部で吸収した光エネルギーを(2)励起キャリア(電子と正孔)に変えて表面へ伝達し(3)反応中心での物質変換に利用する。異なる役割を果たす部分構造の集積体である光触媒は無機物質を使って人工的に構築した複雑系である。その動作機構の理解は基礎科学の重要課題であると同時に、光触媒開発を支える知的基盤を提供する意義をもつ。本研究では、複雑系の典型であるタンパクの研究に成功をおさめたラマン分光を電子励起状態にある光触媒研究に転用することをめざした。これまでにTiO2単結晶・SrTiO3単結晶・触媒学会から提供をうけた9種の参照光触媒・窒素ドープおよび硫黄ドープ酸化チタン光触媒(市販品)を計測したが、励起状態の格子振動に帰属できる信号を得ることはできていない。測定環境を還元的あるいは酸化的雰囲気に片寄せて、励起電子あるいは正孔濃度を増やした測定をおこなって検出に努めている。同時並列に実施したSrドープNaTaO3(紫外光で動作する高効率水素生成光触媒)のラマン分光では予想外の重要な成果をあげた。既報にしたがって固相合成した光触媒は860 cm-1にドーパントに由来する強いラマンバンドを与えた。従来研究によれば、B-siteを異元素で置換したペロブスカイト化合物は対称性による禁制が解けて800900 cm-1に強いラマンバンドを与える。よってペロブスカイト構造をもつNaTaO3にドープしたSr2+は、これまで想定されてきたNa+(A-siteカチオン)ではなく、Ta5+を置換することが明らかとなった。一方、水熱合成によって調製したSrドープNaTaO3は860 cm-1ラマンバンドを与えず、想定どおりSr2+がNa+を置換することがわかった。異なる役割を果たす部位(サイト)の集積体である光触媒は無機物質を使って人工的に構築した複雑系である。本研究では、複雑系の典型であるタンパクの研究に成功をおさめた共鳴ラマン分光を、電子励起状態にある光触媒研究に転用することをめざす。基底状態にある可視光動作光触媒に数mol%含まれる可視光吸収サイトの共鳴ラマンスペクトル測定には本研究以前に成功しており、光触媒の結晶格子にトラップされた励起電子と正孔の振動スペクトルを検出することが本研究の目標である。第一年次である2012年度には、He-Cdレーザーを励起源とするラマン分光器(現有)を固体粉末である光触媒計測に最適化するよう改造して、基底状態にあるTiO2単結晶・SrTiO3単結晶・触媒学会から提供をうけた9種の参照光触媒・窒素ドープおよび硫黄ドープ酸化チタン光触媒(市販品)を計測した。また、紫外光で動作する高効率水素生成光触媒であるSrをドープしたNaTaO3を計測して、過酸化物アニオンに帰属しうる860 cm-1の振動バンドを見いだす予想外の結果を得た。研究の主目的にかかげた電子励起状態にあるTiO2光触媒の格子振動を共鳴ラマン散乱によって計測することはできなかった。その原因は予想外に信号強度が弱かったためと推定している。同時並行して実施したSrドープNaTaO3光触媒の研究においては、ラマン散乱がSr2+イオンが占有するサイト(ペロブスカイト格子のAサイトまたはBサイト)を検知する有力な手段となることを見いだした。固相合成した光触媒においてはBサイトがSr2+によって置換され、水熱合成した光触媒ではAサイトがもっぱら置換されることを明らかにした。

これまでNaTaO3光触媒をSr2+を含むアルカリ金属元素でドーピングするとイオン半径の類似性を根拠としてAサイト置換体が生じると信じられてきたが、これを実験的な証拠にもとづいて覆す成果である。光励起された電子と正孔が再結合する速度はBサイト置換体で遅く、Aサイト置換体で速かった。ドーピングする元素の選択ばかりでなく、ドーピングサイトの最適化が電子-正孔再結合反応を抑制して光触媒を高活性化する鍵となることが明らかとなった。平成26年度にはこれらの成果を国内学会および国際学会の招待講演などで発信した。あわせて研究成果を総括する原著論文を国際学術誌に2報投稿して掲載可となったところである。界面分子科学研究の主目標にかかげた電子励起状態にある光触媒の共鳴ラマン測定にはいまだ成功しておらず研究計画より遅れている。一方、電子基底状態にあるSrドープNaTaO3光触媒については、予想外の測定結果を得た。Sr2+ドーパントがNaTaO3のB-siteを置換することは、ドーパント添加によって電子-正孔再結合を抑制するメカニズム解明の基礎となる知見である。これらを総合して「やや遅れている」と判断した。電子励起状態にある光触媒のラマンスペクトルを計測するには十分良好な信号/雑音比を実現することが必要である。第一年次にさまざまな光触媒の基底状態を計測して、高い信号/雑音比を実現するためのノウハウを収集できた。さらに、当初計画になかったがSrをドープしたNaTaO3光触媒を計測したところ、Srドープ量に応じて過酸化物アニオンに帰属できる振動バンドが発生する予想外の結果を得た。ドーパント偏積による微粒子表面の構造変化に関する情報を得る可能性がある。電子励起状態にある光触媒からラマン信号を得るためには、測定環境を還元的あるいは酸化的雰囲気に片寄せて、励起電子あるいは正孔濃度を増やした測定を継続する。SrドープNaTaO3光触媒については、固相合成したB-site置換体と水熱合成したA-site置換体を時間分解赤外吸収分光で計測して、電子-正孔再結合反応速度と置換サイトの関係を明らかにする。第二年次となる2013年度には(2)ラマンスペクトル計測にSEMによる粒子形状観察を併用して、SrドープNaTaO3光触媒の微視的構造変化を明らかにする。また(2)研究計画に沿って励起光照射下で酸化チタン光触媒のラマンスペクトルを計測して、結晶格子にトラップされた励起電子と正孔の振動スペクトル検出をめざす。本研究で購入する予定であった真空装置の一部部品として、他の研究プロジェクトで使用を終了した物品を充てることができたため、その分の消耗品費が未使用となった。本研究で得た成果を広く世界に発信するために、2014年6月(京都)と11月(兵庫)でおこなわれる国際会議で発表するための経費に使用する。発表に必要となる補完的な追加データを取得するために博士後期大学院生を学生研究支援員として雇用し謝金を支給する。励起光照射下で微量発生する励起電子と正孔を観測するために真空・酸素ガス中・アルコール蒸気中などでの測定を可能にするガスセルを製作する。それを用いて研究計画に沿って電子励起状態にあるTiO2光触媒のラマンスペクトルを計測する。また、SrドープNaTaO3光触媒に関してラマン分光と走査電子顕微鏡による粒子形状観察(有償)を進めてドーパント偏積による表面構造変化の微視的理解を進める。
筋力障害者リハビリ用触覚提示装置および制御システムの開発

本研究では,握力障害者リハビリテーション用力覚提示デバイスならびに制御システムの開発を行った.本装置はDCモータと歯車減速機,ロータリーエンコーダ,計測・制御用パソコンなどの組み合わせからなり,モータの反力をPCでコントロールすることにより,各指(5指)の加圧力ならびに総合力としての握力をトルクとして指示することができる.具体的には,(1)レバーを握ることにより握力を回転力に変え,モータの反力を任意にコントロールしてレバーに取付けられた軸に負荷トルクを与える,(2)トルクの検出だけでなく,小型圧縮型ロードセルを用いて各指(5指)の加圧力測定も行える,(3)レバーの握り角度はロータリーエンコーダで検出する.(4)レバーの握り角に対応してCG画像が変化し,無味乾燥なリハビリにモチベーションと楽しさを与える.(5)本装置を使用して健常者の握力低下の状況(筋肉疲労)なども測定できることがわかった.本リハビリシステムの使い勝手や機能について,関西医科大学付属滝井病院総合リハビリセンターの医師・作業療法士・被験者から意見を求めた.その結果,各指の加圧力が正確に測れる,正確なトルクや握り角度の測定ができる,反力の調整が自由に行える,などの評価を得たが,リハビリシステムとしては,(1)装置が大きく,高価すぎる,(2)レバーが握れるとは限らない,(3)装置の使い勝手が悪い,(4)機械としてのイメージが強い,(5)CGはあまりインパクトが無い,など否定的な意見が多かった.その結果,本装置の改良よりも,同リハビリセンターの医師と共同で,医療現場に密着した,患者にやさしい握力リハビリシステムの開発を優先し,空気圧利用方式の試作機を完成させた.新しいシステムは,2個の柔軟なボールとポンプ,圧力計,A/Dコンバータ,ノートPCなどから構成されている.患者,作業療法士からも好評で,患者の握力のデータも収集できるようになった.本研究では,握力障害者リハビリテーション用力覚提示デバイスならびに制御システムの開発を行った.本装置はDCモータと歯車減速機,ロータリーエンコーダ,計測・制御用パソコンなどの組み合わせからなり,モータの反力をPCでコントロールすることにより,各指(5指)の加圧力ならびに総合力としての握力をトルクとして指示することができる.具体的には,(1)レバーを握ることにより握力を回転力に変え,モータの反力を任意にコントロールしてレバーに取付けられた軸に負荷トルクを与える,(2)トルクの検出だけでなく,小型圧縮型ロードセルを用いて各指(5指)の加圧力測定も行える,(3)レバーの握り角度はロータリーエンコーダで検出する.(4)レバーの握り角に対応してCG画像が変化し,無味乾燥なリハビリにモチベーションと楽しさを与える.(5)本装置を使用して健常者の握力低下の状況(筋肉疲労)なども測定できることがわかった.本リハビリシステムの使い勝手や機能について,関西医科大学付属滝井病院総合リハビリセンターの医師・作業療法士・被験者から意見を求めた.その結果,各指の加圧力が正確に測れる,正確なトルクや握り角度の測定ができる,反力の調整が自由に行える,などの評価を得たが,リハビリシステムとしては,(1)装置が大きく,高価すぎる,(2)レバーが握れるとは限らない,(3)装置の使い勝手が悪い,(4)機械としてのイメージが強い,(5)CGはあまりインパクトが無い,など否定的な意見が多かった.その結果,本装置の改良よりも,同リハビリセンターの医師と共同で,医療現場に密着した,患者にやさしい握力リハビリシステムの開発を優先し,空気圧利用方式の試作機を完成させた.新しいシステムは,2個の柔軟なボールとポンプ,圧力計,A/Dコンバータ,ノートPCなどから構成されている.患者,作業療法士からも好評で,患者の握力のデータも収集できるようになった.特注した身体障害者用触覚提示装置および制御システム一式が9月下旬に納入された.この装置は脳梗塞等で手指の屈伸機能や握力が低下した患者のリハビリテーション用あるいは握力向上を目指す健常者のトレーニング用にも使用可能なシステムの開発を目指したものである.当初の数ヶ月間は装置の性能評価のため,各種の予備実験を行った.その結果,コアレスモータの制動トルクは非常に小さく,それを補うために設置されたパウダーブレーキの精密な制御は困難であることがわかった.すなわち一定の制動力をレバーに付与することはある程度可能であるが,レバーの握り角に対する曲線的負荷の付与は難しくまた,レバーの原点への復帰も困難であることがわかった.このため,パウダーブレーキを取り外し,減速比1/196の2段遊星歯車減速機をモータに取り付け,モータのみによる制動トルクでレバーにブレーキ力を与えるように改良し,それに伴いトルク制御システムにも改良を加えた.その結果,最大制動トルクは10Nm程度と小さくはなったが,制動トルクはかなり自由に付与できるようになった.すなわち,レバー握り角に対し,モータのデューティを0から100まで変えることにより任意の一定負荷を与えること,直線的に増加あるいは減少させること,曲線的に制御すること等が可能となった.また握りこんだあとの原点復帰も自動的に行えるように改良した.これらの結果は2004年4月の日本機械学会機素潤滑設計部門講演会で発表する予定である.本研究では,単純で安価な握力障害者リハビリテーション用力覚提示デバイスの開発を行っている.このシステムはDCコアレスモータと歯車減速機,計測・制御用パソコンなどの組み合わせからなっている.

本年度は5指の把持力を詳細に測定できるように装置を改良すると共に握り角度の出力信号がより高精細になるよう改良した.具体的な改良点や明確になった点は以下のとおりである.(1)出力トルクの検出だけでなく,小型圧縮型ロードセルを用いて各指(5指)の握力測定が行えるようにするとともに,レバー握り角度の出力を0.1度刻みになるよう改良した.(2)電磁ブレーキに替え,1/200歯車減速機をDCモータに直結することによりトルク制御を容易にした.このトルク制御システムの動作特性を調べた結果,PCで制御した値とモータの出力トルクの値はDutyの値が小さいとき入力値と出力値が比例しない場合があるが,Dutyが20%以上ではほぼ比例することが分った.また,レバーの握り速度によりトルクの変化がみられたが,0.1rad/s以下の角速度であれば安定した出力トルクが得られることが分った.(3)リハビリテーションを楽しく行うために,機構に連動して変化するコンピュータグラフィックスの更なる改良をおこなった.(4)本装置を使用して健常者の握力低下の状況を測定した.被験者の筋力を疲労させるためにハンドグリップを1分間で約40回を一定の間隔で握った後,Dutyを高く設定して,1分間のレバーの握り角度を測定した.7,8分後から握力が下がりはじめ,当初の2/3程度の角度しか握れなくなることが分った.平成17年度から関西医科大学医学部付属病院総合リハビリテーションセンターの協力を得,同センターの入院ならびに通所中の上肢運動機能障害者に被験者になっていただくことになった.また同センターの医師・作業療法士・被験者から本リハビリシステムの使い勝手や機能についての意見を求めることができた.その結果,リハビリシステムとしては,(1)装置が大きく,高価すぎる,(2)障害者により本システムのようなレバーが握れるとは限らない,(3)装置が固定されているので使い勝手が悪い,(4)機械としてのイメージが強い,(5)CGはあまりインパクトが無い,など否定的な意見が多かった.反面,各指の加圧力が正確に測れる,正確なトルクや握り角度の測定ができる,反力の調整が自由に行える,など握力測定装置としてなら一定の評価ができる,との意見があった.この結果,現行システムの改良に加え,今年度から同リハビリセンターの医師や被験者の意見を参考にしながら,より医療現場に密着した,患者にやさしいソフトタッチの軽量握力リハビリ装置を開発することにした.新しいシステムは空気圧利用法式とし,市販されている2個の柔軟なボール(軟式テニスボール,ゴムボール,軟質プラスチックボールなど)と空気ポンプ,圧力計,A/Dコンバータ,ノートパソコンなどから構成されている.このシステムで被験者の障害を有する手と健常な手に握られた各ボールの空気圧をA/D変換し,パソコン上に表示された圧力波から最大圧力や加圧速度を計測した.これらのデータから圧力の状態変化がかなり綿密に検出されること,健常な手のボールで障害を有する手のボールを膨張・収縮させるリハビリシステムとしても使えることを確認した.
塩基配列変化を指標とした環境変異原スクリーニングシステムの確立

変異体アッセイシステムの改編;大腸菌supF遺伝子は、終止コドンUAGをチロシンと読み替えるアンバーサプレッサーtRNAを作る遺伝子である。supF^+の変異を鋭敏便に検出するために、大腸菌宿主を以下の手順で改良改変した。抗生物質ナリジンシン酸(nal)抵抗性gyrA遺伝子のアンバー変異、乳糖分解lacZ遺伝子のアンバー変異、抗生物質ストレプトマイシン(Sm)抵抗遺伝子rpsLのアンバー変異の3種類のアンバー変異を持つプラスミドを作成し、三重の選択をできるようにし、変異体同定を一層簡素化した。この系での自然突然変異頻度は5×10^<-8>5×10^<-7>であった。この系を用いて、鉄イオンの細胞への取りこみ変異が、8-ヒドロキシグアニン由来の変異を多数誘発することを明らかにした。哺乳類培養細胞やマウスへのsupF遺伝子の導入を行っている。最後に実験マニュアルを作成した。活性酸素誘発突然変異のスペクトル;上記実験系を用い、チミングリコール等の活性酸素性塩基損傷修復に関わる大腸菌遺伝子、nthおよびneiの変異株での自然突然変異を調べた。GC→ATの変異が大部分を占め、5-ヒドロキシシトシンも重要な変異塩基損傷である可能性を指摘した。コバルト(II)はDNAに直接結合する可能性が指摘されていたが、DNA-Co(II)複合体形成に依存し、欠失突然変異が増大していた。環境化学物質の変異原性の検定には、Ames試験が用いられているが、この方法では、突然変異スペクトルを調べることは出来ない。突然変異スペクトルを評価する簡便なシステムを作ることを計画し、そのシステムを用いて実証的研究を行うことを目的とした。平成7年度は、1)実験系を開発すること、2)活性酸素誘発突然変異スペクトルを求めること、3)コバルトイオン誘発突然変異スペクトルを求めることの3点を目標とした。実験系の開発という当初の目的はほぼ100%達成することが出来た。我々の実験系では、supF^+→supF^-の変異を持つものだけが生育できるような二重の選択を行っている。この実験系を用い、過酸化水素、α-線、プロトン等の活性酸素類の係わる変異原の突然変異スペクトルを求めた。その結果活性酸素類は、共通して8-ヒドロキシグアニン付加体を作り、DNA複製に伴い、誤対合を起こし、GC→TAトランスバ-ジョン変異を起こすことが明かとなった。また活性酸素類は、8-ヒドロキシグアニン以外の未知の付加体を作り、GC→CGトランスバ-ジョンの原因となっていることを明らかにした。未知の付加体の修復に係わる遺伝子変異体を作成し、変異スペクトルを求めることで、その実体を明らかにしたい。コバルトイオンによる変異スペクトルも最近明らかにすることが出来た。現在論文作成中である。変異体アッセイsystemの改編;大腸菌supF遺伝子は、終止コドンUAGをチロシンと読み替えるアンバーサプレッサーtRNAを作る遺伝子である。supF+→supF-の変異を鋭敏に検出するために、大腸菌宿主を以下の手順で改良改変した。従来の抗生物質ナリジクシン酸(nal)抵抗性と、乳糖分解を組み合わす方法は、その有効性を100%確信したが、抗生物質ナリジクシン酸の寒天培地上での寿命が12日と変異の出現の時間に較べて比較的短いという欠点があった。そこで、nalと同様の仕組みでsupF+→supF-をアッセイできる抗生物質ストレプトマイシン(Sm)抵抗遺伝子rpsLのアンバー変異を、gyrAアンバー変異を持つプラスミドに共存させ、三重の選択をできるようにし、変異体同定を一層簡便化した。この系での自然突然変異頻度は5x10^<-8>5x10^<-7>であった。この系を用いて、哺乳類培養細胞やマウスへのsupF遺伝子の導入を行っている。

活性酸素誘発突然変異のスペクトル;上記実験系を用い、チミングリコール等の活性酸素性塩基損傷修復に関わる大腸菌遺伝子、nthおよびneiの変異株での自然突然変異を調べた。GC→ATの変異が大部分を占め、AT→GC変異は全く観察されず、チミングリコールの変異原性は否定できた。また、非常に低い頻度の突然変異を鋭敏に検出できるこの実験系の有意さを改めて認識した。コバルト(II)およびマンガン(II)誘発突然変異の解析を続けている。変異体アッセイsystemの改編;大腸菌supF遺伝子は、終止ゴドンUAGをチロシンと読み替えるアンバーサプレッサーtRNAを作る遺伝子である。supF^+AEsupF^-の変異を鋭敏に検出するために、大腸菌宿主を以下の手順で改良改変した。抗生物質ナリジクシン酸(nal)抵抗性gyrA遺伝子のアンバー変異、乳糖分解lacZ遺伝子のアンバー変異、抗生物質ストレプトマイシン(Sm)抵抗遺伝子rpsLのアンバー変異の3種類のアンバー変異を持つプラスミドを作成し、三重の選択をできるようにし、変異体同定を一層簡便化した。この系での自然突然変異頻度は5x10^<-8>5x10^<-7>であった。子の系を用いて、鉄イオンの細胞への取り込み変異が、8-ヒドロキシグアニン由来の変異を多数誘発することを明らかにした。哺乳類培養細胞やマウスへのsupF遺伝子の導入を行っている。実験マニュアルを作成した。GCAEATの変異が大部分を占め、5-ヒドロキシシトシンも重要な変異塩基損傷である可能性を指摘した。コバルト(II)はDNAに直接結合する可能性が指摘されていたが、DNA-Co(II)複合体形成に依存し、欠失突然変異が増大していた。
次世代リチウムイオン電池の創成にむけたＬｉ２Ｓナノ構造電極の開発

Li-S電池は、理論電気容量が高く、低コストであるため、将来の電気自動車、大型固定エネルギー貯蔵装置、およびスマートグリッドのための電池として有望視されている。しかしながら、Li-S電池の実用化に向けて2つの課題がある。一つは硫黄のe-/Li+絶縁性、もう一つは、最終放電生成物であるLi2S2 / Li2Sおよび中間生成物であるポリスルフィド(Li2Sx)の溶解性である。その結果として、硫黄利用効率が低くなり、容量が急速に減少する。したがって、正極あるいは正極とセパレータ間の中間層として、高いe-/Li+導電性を有したポリスルフィドバリア材の開発が必要である。本研究では、Li-S電池の正極から放出されたポリスルフィドを取りこみ再利用するため、新規な正極/セパレータとしてマクロ孔/メソ孔Co-N-Cコンポジットを提案した。電気化学測定により、多層カーボンナノチューブと硫黄を複合化させたMWCNT/S-70 wt%を修飾したセパレータを用いると、非常に高い初期放電容量(0.2 C条件で1406 mAh g-1、1 C条件で1203 mAh g-1)を示し、また、クーロン効率は100%であった。100サイクル後も828.4 mAh g-1 (1 C)と高い可逆容量を示した。Co-N-C界面にはLiと親和性が高いNサイトおよび硫黄と親和性の高いCo-N結合種が多く存在する。これらのサイトはN-Li-SおよびS-Co種を形成し、熔解したポリスルフィドの高い吸着容量と吸着速度を可能とする。Co-N結合のCoイオンのサイトは、取り込んだポリスルフィドの可逆的レドックス反応を促進させる。これらの結果より、マクロ孔/メソ孔Co-N-C修飾セパレータが将来有望なLi-S電池として期待できる。29年度が最終年度であるため、記入しない。
CoP-AAEの構築による心と体を育む動物介在教育プログラムの開発

本研究は,「CoP-AAE:動物介在教育のための実践コミュニティ」の構築による心と体を育む動物介在教育プログラムの開発を目指すものである。日本では、幼稚園などで動物を飼育して、子供達の情操教育に生かすという伝統があるが、実際には、幼稚園の教育の知識不足などから、効果的な教育が実施されず、その結果、飼育動物の福祉も脅かされている。そこで本研究では、Copの構築を通した異分野の共同研究と相互交流により、幼稚園のための動物介在教育プログラムを完成させた。スウェーデンは、国土の73.5%が森林に覆われた人口935万人の福祉国であり、人々と自然との共生は国家の理念として古くから位置付けられている。もちろん、この理念は就学前教育においても教育プログラムの中核に位置づけられており、自然は基よりそこに生きる動物を介在させた教育についても重視されている。このような就学前教育において動物を介在させる教育、いわゆる「動物介在教育」は、わが国においても、子ども達の道徳的、精神的、さらには、人格的な成長を養うという点において長年重視されており、需要の高い教育プログラムの一つとなっている。本調査は、これらわが国の動物介在教育に対して、先進的な取り組みを行っているスウェーデンの実践から新たな知見を得ることを目的に実地調査を行うに至った。本調査で訪れた保育施設は、豊かな自然の中で子ども達が多くの動物や昆虫と触れ合っている様子が見受けられた。中でも注目したいのは、これらすべての過程においては、動物と子どもとの2者間の関係のみならず、これらの関係に自然を加えることで3者間の関係からこの営みがとらえられていたということである。わが国の就学前教育における「動物介在教育」においては、子どもと動物との2者間の関係に焦点が当てられるのが一般的であり、その背景にある自然についてはこれまであまり焦点が当てられてはこなかった。この点に対して、スウェーデンの動物介在教育はわが国に対して新たな視点を与え得るものになると考える。今後、わが国の動物介在教育における実態をより詳しく分析すると共に、従来のプログラムに「自然」という観点をいかに内包させていくのかについての課題を得た。本研究は,動物介在療法の流れを汲む「動物介在教育」を通して,「いのち」の大切さ,他者への思いやり,自然環境への配慮を教えることで,肉体的にも精神的にも健康な子どもたちを育てることを目的としている。具体的には,様々な分野の専門家が研究分担者・研究協力者として参加する「CoP-AAE:動物介在教育のための実践コミュニティ」の構築を通して,幼稚園で実践可能な「子どもたちのための心を育む動物介在教育プログラム」の開発に取り組むことを目的とした。「動物介在教育」(Animal Assisted Education : AAE)とは,生き物を介して,命の大切さや他者への思いやり,自然環境に対する興味,生き物に関する理科的知識を育む教育のことである。実践コミュニティ(Community of Practice : CoP)とは,あるテーマに関する関心や問題,熱意などを共有し,その分野の知識や技能を,持続的な相互交流を通じて深めていく人々の自発的な集団のことである。実践コミュニティの構築を通して,組織あるいは職位を超えてさまざまな人々が交流することを促し,貴重な知識を有効に活用し,与えられた課題を組織的に解決することが可能となる。本年度は,昨年度から継続して「動物介在教育のための実践コミュニティ(CoP-AAE)」のメンバーと研究交流を行うとともに,「自然体験を通した教育の実践と効果の検証」「動物の訪問による命の教育」「動物飼育・世話体験を通した共感教育」についての共同研究を行った。その成果については,「ヒトと動物の関係学会」「日本理科教育学会中国支部大会」「子ども環境学会」で発表を行うとともに,広島大学の研究紀要に掲載した。また,研究成果の一部を,幼児教育のための研修会及び研究会の招待講演において公表した。本研究は,「CoP-AAE:動物介在教育のための実践コミュニティ」の構築による心と体を育む動物介在教育プログラムの開発を目指すものであり、その核となるそれぞれの研究分担者と研究協力者が共同することによって「子どもたちのための心を育む動物介在教育プログラム」に関する研究を実施するものである。特に平成23年度は,帝京科学大学の木場氏と広島大学の森元氏を研究分担者に加えることにより「飼育動物を通した動物介在教育プログラム」「動物を含む自然環境を通した教育プログラム」「犬の訪問活動を通した動物介在教育プログラム」の研究を行い、幼稚園の現場に対応できるプログラムの開発を試みた。一方で、実践コミュニティの構築については、研究代表者と分担者が所属する広島大学の農学系の学生(飼育動物や家畜に関する専門知識を有した学生)、研究分担者が所属する福山平成大学の教育学系の学生(将来的に幼稚園・保育園で保育者を目指す学生)、研究協力者が所属する広島アニマルケア専門学校の学生(犬の訓練に関する専門知識を有した学生)、広島大学附属三原幼稚園の保育者が相互に交流できるシステム作りができた。このCoPにより、これまでには不可能であった異分野間の共同研究と相互交流が可能となった。

また、これらの研究成果の一部を、国内学会及び国際学会で発表するとともに、幼稚園などの保護者と保育者を交えた研修会でも報告することができた。さらに平成24年後半には、これらの研究成果を基に、幼稚園,保育園,小学校の教員及び保護者向けに「幼児のための動物介在教育ハンドブック」あるいは「幼児のための動物介在教育入門書」を出版する予定しており、原案を作成中である。
肺癌症例における免疫チェックポイント阻害剤有害事象とHLAタイプとの関連について

HLA class I及びclass II分子のタイプにより、それぞれに親和性の高い自己抗原が存在し、その自己抗原が提示されることで自己免疫応答が惹起されると考えられている。すなわち、HLAクラスI及びclass II分子のタイプは免疫応答に重要な役割を果たしており、免疫チェックポイント阻害剤の副作用の種類と程度を予測する因子になり得ると仮説を立て、検証することとした。平成30年度に免疫チェックポイント阻害剤を投与した肺癌症例6例の末梢血リンパ球より、HLA class I及びclass II分子のタイプを次世代シークエンサーを用いて解析した。3年間症例で約100例の集積を行い、HLA class I及びclass II分子のタイプと有害事象を調べる。得られたHLA class I及びclass IIタイプと臨床因子と比較を行う。免疫チェックポイント阻害剤投与症例のうち有害事象を認めた症例においては、有害事象ごとに有意に多いHLA class I及びclass IIタイプを同定する。また、重度の有害事象を起こした症例を調べ、有意に多いHLA class I及びclass IIタイプがあるか明らかにする。追加事項として、症例の無増悪生存期間、全生存期間、奏効率を解析し、HLA class Iタイプとの相関も解析追加する。もし、明らかな相関が認められない場合、腫瘍組織の免疫染色を行い、それぞれのHLA class I分子発現強度を解析し、関連を調べる。免疫チェックポイント阻害剤による純粋な有害事象と効果を確認するため、免疫チェックポイント阻害剤単剤投与した症例のみを対象としている。しかし、2018年秋より免疫チェックポイント阻害剤と細胞障害性抗癌剤の併用療法が認可されたため、免疫チェックポイント阻害剤単剤投与症例が減少したものと考えられる。免疫チェックポイント阻害剤による純粋な有害事象と効果は確認する必要があると考えており、今後も免疫チェックポイント阻害剤単剤投与のみのデータを集積していく。今後も免疫チェックポイント阻害剤と細胞障害性抗癌剤の併用療法を行う症例が存在するため、目標の100例集積するため症例登録期間を2、3か月延長することも検討している。当院呼吸器内科からの登録が1例のみであり、症例集積を呼びかけていく。免疫チェックポイントの阻害剤の純粋な有害事象と効果を判定するため、対象を免疫チェックポイントの阻害剤単剤投与を行った症例のみを対象としたが、2018年秋より免疫チェックポイント阻害剤と細胞障害性抗癌剤との併用療法が認可された。そのため、免疫チェックポイント阻害剤単剤投与症例が減少した。そのため、症例集積がやや遅れており、HLA遺伝子タイプの検索に要する費用が少なかった。呼吸器内科にも積極的な症例集積を呼びかけ、症例集積を促進する。症例数が増えることで、繰り越した研究費を使用する予定である。
分光計測による光触媒反応効率決定因子の解明

本研究では、分光技術を駆使して、水を原料とする固体光触媒反応における反応効率決定要因である、(1)電子と正孔の生成効率、(2)電荷寿命(再結合時間)そして(3)表面における水の存在状態、について、系統的な検討を行い、新規光触媒における反応効率の決定因子を解明することを目的とする。目的(1)(2)に関してはレーザー過渡吸収分光法、特にマイクロ波領域での過渡吸収分光装置の改良を行った。実際の試料は粉末状であり、これに特化した試料ホルダーや測定共振器の最適化が課題となった。最適化後、種々の市販酸化チタン製品について系統的な検討を行った。これにより過渡吸収信号と試料粒径や結晶構造との相関を明らかにした。また、班内共同研究として可視光応答性の水素発生用新規光触媒材料においても検討を行い、材料の作製方法が触媒反応活性に及ぼす効果について議論できる結果を得た。光触媒反応の標準反応として用いられているメチレンブルーの分解反応について詳細な検討を行った。具体的には、まず色素の吸着等温線を求め、ラングミュア型の吸着等温線とは異なるタイプの等温線となることを見出した。反応機構解析を行ったところ、色素の吸着速度が律速となっていることを見出した。さらに吸着水分子が色素の集合構造に影響を与えることを見出した。高感度近赤外吸収分光法を用いて、酸化チタン表面の吸着水分子の直接検出を試みたが、現在のところ明瞭な信号は観測できていない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では光触媒反応の反応機構を決定する因子を解明するために、(1)レーザー分光計測による電子・正孔の生成効率や再結合時間の評価、(2)高感度分光技術を駆使した触媒表面に吸着した分子の挙動、の課題について取り組んでいる。(1)の課題については、種々の光触媒材料において、マイクロ波を用いた非接触光伝導度評価法を確立した。この技術はパルスレーザーによって光触媒中に発生する電子と正孔をマイクロ波電場で動かすことで、電荷の動きの抵抗ロス、つまり電気伝導度を評価する手法である。これまで多くの研究ではフィルム状の試料を用いていたが、多くの光触媒材料が粉状の試料であることに留意し、粉状試料において高い感度で計測できる測定技術を確立した。そしてまず、物性・反応活性が詳しく調べられている市販の酸化チタン光触媒材料10種類について系統的な評価を行った。特に信号強度の励起光密度依存性に注目して解析を行った。その結果、信号の大きさ、時間発展挙動は光触媒ごとに非常に大きく異なっており、本手法が光触媒中の電荷の挙動の特徴をとらえる技術として非常に優れていることが分かった。さらに光触媒活性との相関についても検討を進めている。さらに東京理科大、東北大との班内共同研究を推進し、それらのグループで新たに合成された新しい硫化物光触媒についても予備的な測定を行った。信号の挙動は試料の作製方法にも大きく依存しており、本手法の有効性を示すことができた。(2)の課題については近赤外波長領域での高感度吸収分光計の構築を行った。光源や光学系を最適化することにより、吸光度として0.0001の信号をとらえることができるようになった。近赤外波長領域には分子の振動の倍音や結合音に起因する信号が得られるため、吸着分子の吸着構造に関する詳細な情報が得られると期待できる。(1)の課題「レーザー分光計測による電子・正孔の生成効率や再結合時間の評価」については、これまで膜状試料で計測を行ってきたが、多くの光触媒材料が粉状であるため、粉状の試料での計測に最適化した測定技術を確立した。

それにより、プロジェクトグループ内で新しく開発された種々の高機能光触媒の評価に対応できるようになった。すでに東京理科大学と東北大学の研究グループとの共同研究を開始し、有意義な結果を得ることができている。今後、さらに多くの新材料の評価に生かしていくことができると思っている。また得られる信号から得られる情報を増やすためには物性や構造がよくわかっている試料での計測が欠かせない。そこで市販の標準的な酸化チタンにおける系統的な計測を行い、マイクロ波伝導度法によって得られる信号と光触媒反応活性との相関について注意深く調べている。(2)の課題「高感度分光技術を駆使した触媒表面に吸着した分子の挙動」については平成25年度には基本的な高感度吸収分光計を構築することができた。これは可視光領域(400-800 nm)だけではなく、近赤外領域(800-1600 nm)での測定も可能な装置としてあり、光触媒材料表面に吸着した分子の振動スペクトル情報を得ることが可能である。光源の選定や光学部品の最適化を行い、計測・データ処理のアルゴリズムを改良することで、現在溶液の吸収スペクトル計測において吸光度0.0001を計測が可能となった。この計測精度は光変調分光を行う上で十分な性能であるといえる。平成26年度、(1)の課題「レーザー分光計測による電子・正孔の生成効率や再結合時間の評価」については、市販の標準的な酸化チタンにおけるマイクロ波光伝導度計測を行い、伝導度信号と光触媒活性についての相関を明らかにする。また、各試料の取り扱い、特に加熱処理の効果について検討を行い、光触媒材料の機能をより効果的に発現させる手法を探索する。加熱処理によってナノ微粒子間の接着が進行する可能性や、表面への様々な分子の吸着量を制御できる可能性があり、構造評価とあわせて機能発現の機構について考察をすすめたい。平成25年度より進めている、東京理科大と東北大との共同研究をさらにすすめ、新しい硫化物系光触媒の反応初期過程について詳細な検討を行う。とくに試料の作製法との相関を調べることで、高性能光触媒の作製技術確立へ向けた研究を展開する。これらの光触媒材料が光励起により発光することがわかってきており、発光の解析の面からも機能評価を行う予定である。現在のプロジェクト内の共同研究に加え、他の研究グループとの共同研究の可能性を広げていく。班会議等で意見交換を深め、本手法を適用できる対象を広げたい。特に有機系材料を用いた光触媒や、光電気化学反応系を研究しているグループとの共同研究の可能性を探る。また、(2)の課題「高感度分光技術を駆使した触媒表面に吸着した分子の挙動」については平成25年度に確立した高感度吸収分光計を基盤として光励起変調分光装置へと開発を進める。紫外線LEDを励起源に用いて各種光触媒において光によって生成する反応中間体を検出する。さらに近赤外領域に現れる吸着分子による振動バンドの検出に挑戦し、光反応によって吸着種が反応する様子の検出を目指す。
Knots, Floer homology, and combinatorics

2018年度前半は、ジョージア工科大学からの訪問研究員のCamden Hineとの共著論文を提出した。また、エトヴォシュ大学のLilla Tothmereszとの共著論文も提出した。京都大学のYoungjin Bae、ポステック大学のByunghee Anが東工大に来た折には、ruling invariants of Legendrian graphsの研究を進め、今なお進行中である。さらに、ナント大学のAndrei Pajitnovを訪れた際には、the Morse-Novikov numberof special alternating linksについて共に研究した。8月から3月まではマサチューセッツ工科大学の訪問研究員として研究活動を行った。受入教員であるAlexander Postnikov教授、Olivier Bernardi氏と3人でpolynomial invariants of hypergraphs and polymatroids、およびHomfly polynomialについての研究を集中的に行った。また、Gleb Nenashev氏とはdissections of root polytopes、David Treumann氏とはLegendrian submanifolds and constructible sheavesについての研究をした。こうした一連の研究の結果は、ちょうど9月から12月までマサチューセッツ工科大学を訪問していた指導学生で博士課程在籍中の中兼啓太氏によっても進捗した。最終的に、ボストン近郊で計6回のセミナー発表を行うことができた。3月末には、ハワイ大学で行われたアメリカ数学会のSpring Central and Western Joint Sectional Meetingにも参加し、2回の研究発表を行った。複数の論文が現在査読中である。共同研究のペースを落とさず、これまでの議論を論文としてまとめる。2017年度の主な実績は以下の2点に集約される。一つ目はLillaTothmeresz氏との共同研究である。2017年度末までに、われわれは共著論文をほぼ完成させた。Tothmeresz氏との共著論文では、多項式の不変量を定義するために、リボン構造を使ったBernardiの理論を用いて、グラフからハイパーグラフへと拡張した。そして、さらにそれを二部グラフのルート多面体ーこれはハイパーグラフから自然に作り出されたものであるのだがー、に関するPostnikov氏の画期的な研究へと結び付けた。つまり、Bernardiのプロセスを、ルート多面体の解体を単体としてみなすこととしたのである。これは、私の発明である、いわゆる内的多項式の、新たな、且つよりトポロジー的な定義を生み出すものと考えられるとともに、本研究課題の中心と位置付けられる。二点目はDaniel Mathews氏との共同研究である。我々は、既に共著論文を仕上げ、それを査読付国際ジャーナルへ投稿済である。このMathews氏との共著論文では、特殊な交代絡み目の標準的ザイファート曲面の補足において、きつい接触構造を数え上げた。これらの幾何学的対象は、低次元トポロジーと代数的組み合わせ論の新たな連結を見つけようとするときに最も関わる概念であり、さらに、両分野にまたがる定理の発見でも役に立つとされる、組み合わせ論的に定義された「ハイパーツリー」と言える。共同研究が順調に進んでいて、予定通り論文を投稿することができている。コンピューターとプリンターを買う予定でいたけれども、2017年度は古いコンピュータで我慢して新しいものを買わない代わりに、2018年度に在外研究に行くのに合わせて買うことにしたため。
葉緑体ピリジンヌクレオチドデヒドロゲナーゼ複合体の新規サブユニット同定と構造解明

葉緑体NAD(P)Hデヒドロゲナーゼ複合体(NDH)とは、葉緑体チラコイド膜上の、光合成に不可欠な循環的電子伝達経路を構成する複合体であり、循環的電子伝達にかかわることを近年の研究で明らかにしてきた。本研究ではNDH複合体の分子実体の解明に焦点を絞り、最近可能となった公開データベースを利用したバイオインフォマティクスを駆使して、未知サブユニットの同定を行うとともに、これまでの知見を総合した構造モデルを作成することおよび、新規同定サブユニットの機能解明を行った。葉緑体NAD(P)Hデヒドロゲナーゼ(NDH)は、葉緑体チラコイド膜上で、光合成に不可欠な循環的電子伝達経路を構成し、ストレス環境下で植物が必要とするATPの供給に寄与する。本研究では、NDHの分子実体の解明に焦点を絞り、バイオインフォマティクスと生化学を融合した独自の手法により未知のサブユニットを同定し、複合体全体の構造解明を目指す。(1)新規サブユニットの同定共発現解析および系統プロファイリングという2つのバイオインフォマティクス・スクリーニングを改変、発展させることにより更なるNDHサブユニットの探索を行っている。(2)電子受容体サブユニットの同定2-a)点変異NDF4導入シロイヌナズナの作出まずNDF4の構造をたもちつつFe-Sクラスターとの結合活性を失った点変異導入に関する類似タンパク質に関する先攻研究を参考にして点変異導入位置を決定してこれまでに、形質転換用コンストラクトを作成した。来年度は形質転換を試み、形質転換体におけるNDH活性、NDH複合体の存在様式を解析する。BN-PAGEとイムノブロット解析の組み合わせにより両者の相互作用を検証する。NDF4については抗体を作成した。今後、その力値、特異性を調べ、ウエスタン解析に用いる予定。また、平行して、葉緑体の祖先である、シアノバクテリアのNDF4およびCRR1ホモログをノックアウトした株を作成したので、これらを用いて、葉緑体進化とNDH複合体電子受容部位の関係を明らかにする。本研究では、葉緑体NDH複合体の分子実体の解明に焦点を絞り、バイオインフォマティクスと生化学を融合した独自の手法により未知のサブユニットを同定し、複合体全体の構造解明を目指す。(2)電子受容体サブユニットの同定2-a)点変異NDF4導入シロイヌナズナの作出まずNDF4の構造をたもちつつFe-Sクラスターとの結合活性を失った点変異導入に関する類似タンパク質に関する先攻研究を参考にして点変異導入位置を決定して、形質転換植物を作成した。NDF4については抗体を作成し、ウエスタン解析に利用可能な特異性をもつことを明らかにした。また、平行して、葉緑体の祖先である、シアノバクテリアのNDF4およびCRR1ホモログをノックアウトした株を作成した。変異株の解析によりCRR1は電子受容体NADPHと結合するサブユニットである可能性が示唆された。葉緑体NAD(P)Hデヒドロゲナーゼ複合体(NDH)とは、葉緑体チラコイド膜上の、光合成に不可欠な循環的電子伝達経路を構成する複合体であり、最近その分子的な実体や機能が明らかになりつつある。しかし、その複雑なサブユニット構成や電子伝達活性そのものについて未だ不明の点が多い。分子的実像がいまだ明らかでないため、なぜこのような巨大複合体を葉緑体が保持しているのかという根源的な謎の解決に踏み込めないのが現状である。本研究では、分子実体の解明に焦点を絞り、最近可能となった公開データベースを利用したバイオインフォマティクスを駆使して、未知サブユニットの同定を基盤とした構造解明を目指してきた。1)バイオインフォマティクスを利用した未知サブユニットの同定:インシリコ・スクリーニングの結果、現在までに9個の新規サブユニットを解析し報告することに成功した。また、研究競合者らと連絡して混乱したサブユニット名を統一し、複合体全体の構造がほぼ明らかになった。(2)電子受容体結合サブユニットの同定:申請者らが同定した新規サブユニットのうちNDF4は、2S-2Feクラスターをもち、電子受容サブユニットの可能性が高いと推定される。このサブユニットの電子伝達活性の有無を明らかにすべく、サイトディレクテドミュータジェネシスにより、サブユニットとしての構造を保持しながら電子伝達活性のみを欠損させた変異タンパク質をNDF4欠損株で発現させた。その結果、NDH複合体の構造を安定に保持したまま、当該S-Feクラスターを欠損した株をえることができた。これらの株では、NDH指標のひとつである光照射後のプラストキノンの一過的還元がみられたことからこの活性に当該S-Feクラスターは不要であるという結論を得た。

NDH構造解析のなかで最も重要な電子受容体結合サブユニットCRR1の解析がおおむね成功した点において、今年度は、時本質的な研究の進展がみられたと考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。NADPH結合サブユニットCRR1の解析を終了して論文として発表することを最大の目標とする。鉄硫黄センターを含む新規サブユニットNDF4の解析も目処をつけたい。また新規サブユニットの同定は、これまで同様にシステマティックに進めたい。
小児悪性脳腫瘍における分子標的治療を目的としたPI3Kシグナル伝達経路異常の探索

細胞内シグナル伝達機構や薬剤感受性に関わる遺伝子変化を脳腫瘍の培養細胞および臨床検体において検討し、小児悪性脳腫瘍にはこのPI3Kシグナルがあまり関与しないこと、また成人膠芽腫の薬剤耐性遺伝子調節発現におけるメチル化とmRNA発現に相関があることを見出した。また、脳腫瘍についてのデータベースを作成し、石川県始め、近県20施設に配布した。本データベースの充実により、小児悪性脳腫瘍を始めとする脳腫瘍全般に関する知見を得る準備ができた。1.当院にて経験した発症時0-14歳までの小児髄芽腫症例(男17例、女6例)について分子遺伝学的検討を行った。DNAを抽出し、direct sequencing法にてPI3-kinaseのP110-alpha subunitにおける変異の好発部位であるexon 9とexon 20について調べたが、全例で変異は認められなかった。また、異なる増殖シグナル伝達を担うbeta-catheninの変異も認められなかった。現在、EGFRの増幅、ならびにPTEN遺伝子の変異について検索中である。2.一方、成人の悪性脳腫瘍の代表である神経膠芽腫例では、105例のうち5例にP110-alpha subunitの変異を認め、さらに約3分の1の症例で、EGFRの増幅、PTENの変異などが認められた(文献)。今後、胚細胞性腫瘍、上衣腫などでも、PI3K経路の腫瘍悪性化機構、ならびに薬剤感受性などこついての検討を行う予定である。3.脳神経外科浜田潤一郎教授、林裕准教授、中田光俊講師とともに、金沢大学関連病院間での脳腫瘍症例データーベースの構築を行い、2008年4月より運用開始となった。これにより脳腫瘍の治療法、治療成績、予後について、多施設間での検討が可能となった。4.Apoptosis関連遺伝子として発見された遺伝子に、家族性の変異を持つ家系を発見した。家族性の脳腫瘍を認め、さらに小児期からの脳腫瘍が成長後に悪性化したものが含まれていたことから、当該遺伝子以外にも、何らかの遺伝子の変化がこの症例に起こったものと考えている。本人、および家族の同意を得た上で、当該遺伝子の癌化機構について現在調査を行っている。悪性脳腫瘍より得られた12の細胞株について、1)PIK3CA遺伝子変異、2)PIK3CA遺伝子増幅、3)PTEN遺伝子変異、4)EGFR遺伝子増1幅をそれぞれ検討した。1)については遺伝子変異は認められなかった。2)については、12株中6株(50%)で通常の2-5倍の遺伝子増幅をみとめた。3)については、12株中9株(75%)に何らかの遺伝子変異を認めた。4)については、遺伝子増幅を示す細胞株は認められなかった。これらの結果より、12株中10株(83%)にPI3Kシグナル伝達経路の遺伝子異常があることが明らかになった。この結果、同様の遺伝子変化を持つ脳腫瘍における抗がん剤感受性試験のモデルとなることが期待された。続いて、成人の神経膠芽腫、および小児脳腫瘍検体において同様の検討を行ったが、小児脳腫瘍では1)4)のいずれの遺伝子異常も認められなかった。そのため、上記細胞モデルは成人Gliomaへの検討に有用であることが判明した。続いて、Gliomaの薬剤感受性規定因子であるMGMTの遺伝子発現調節部位のDNAメチル化とMGMT mRNAの発現を検討したところ、非メチル化を示す検体ではMGMT mRNAの発現低下が認められることが明らかになった。脳腫瘍における、細胞内シグナル伝達機構や薬剤感受性に関わる遺伝子変化を検討し、小児悪性脳腫瘍を始めとする脳腫瘍全般に関する一定の知見を得た。また、神経膠芽腫において、715例/15年間のpopulation based studyを行い、1)年齢が上がるほどに治療機会が失われていくこと、(2)若年者の方が放射線感受性が高いこと、を示した。脳腫瘍についてのデータベースを作成し、石川県、福井県、富山県の20施設に配布し、データを収集中である。