hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電界刺激エキソ電子放射(FSEE)に関する研究

本研究は申請者らが世界で初めて実験的検証を行った金属からのトンネル効果によるエキソ電子放射(電界刺激エキソ電子放射:FSEE)に電界イオン顕微鏡(FIM)、電界放射顕微鏡(FEM)という実空間で原子オーダーの空間分解能を有する表面測定技術を組み合わせることにより、トンネル効果によるエキソ電子放射のメカニズムを解明し、その応用に新たな知見を得ることを目的としている。FSEEは通常のエキソ電子放射と同様に表面欠陥、吸着分子、不純物の偏析などの要因が複雑に絡み合って起こる複合的な電子放射現象であると考えられることから、これまで省みられていなかった乱れのある表面の電子状態、およびこのような表面からのトンネル効果による電子放射現象に新たな理解を付け加えることができるものと考えられる。本年度は本重点領域研究のご支援を頂き、研究室現有のFSEE実験装置に冷却CCDカメラを新たに装着し、微弱なFSEE像を増幅し直接デジタル情報としてコンピューターに入力するシステムを組み上げることに成功した。そしてデジタル化したFSEE像の画像解析を行なうことにより、FSEEの放射サイトを原子オーダーで同定することに成功した。また、Arイオンによるスパッタリングを行ったWチップのFSEE、FIMならびにFEMによる試料同一箇所の原子オーダー観察の結果、FSEEの放射は表面欠陥の分布に強く依存していること、原子オーダーで正常な表面からは観察されないこと、などが明らかになった。また、FSEEの放射メカニズムに関する考察からは、Wチップに関してもA1チップと同様に二過程モデルが適用できることが明らかになった。しかしながら、一部の実験データは二過程モデルではFSEEの放射特性を説明しきれないことから、トラップ準位のエネルギー分布を考慮に入れた修正二過程モデルを提案し、特に低純度試料からのFSEE放射特性を説明できることを示した。
肝癌発生過程における発癌関連遺伝子への変異生成の分子機序の解析

慢性肝炎・肝硬変からの肝発癌過程において、炎症反応により、遺伝子編集酵素AIDがヒト肝細胞に誘導される。その結果、AIDの有するゲノム異常誘導活性を介して肝細胞のさまざまな遺伝子のゲノム配列に塩基変化とともに染色体レベルでDNAコピー数の変化が発生することが明らかとなった。慢性炎症により肝細胞に発現誘導されたAIDによるゲノム異常が、HCV感染からの肝癌の発生に重要な役割を果たしている可能性が示唆された。本研究は、肝癌の発生過程におけるAIDによる遺伝子変異の標的分子を特定することにより、肝発癌に重要な役割を果たす発癌関連遺伝子領域を同定するとともに、遺伝子変異の生成機構という観点から、ヒト肝癌発生の分子機構を解明することを目的としている。まず、AIDを発現するレンチウィルスベクターの作成を行った。AID遺伝子をクローニングし、Puromycin耐性遺伝子の組み込まれたレンチウィルス発現ベクターに組み込み、パッケージングベクターと共に293細胞に導入することにより、組換えウィルス粒子としてのAID発現レンチウィルスを作成した。次に、ヒト肝組織から樹立した初代ヒト肝培養細胞にレンチウィルスベクターを感染させ、発現マーカー分子(GFP)を用いて至適な発現条件を選定した。引き続き、AID発現レンチウィルスを初代ヒト肝培養細胞に導入し、AID活性化後の細胞からDNAを経時的に抽出し、これらのDNAサンプルを鋳型として、さまざまな各種癌遺伝子・癌抑制遺伝子をクローニングし、塩基配列を同定、遺伝子変異生成の有無の解析を行った。同時に、in vivoにおいてAID発現により肝細胞・胃上皮細胞にもたらされる遺伝子変異像を網羅的に解析する目的で、AIDトランスジェニック・マウスの肝細胞と胃上皮細胞を胎生期から経時的に分離しDNAの抽出を行った。引き続き、これらのDNAサンプルを鋳型として、発癌に深く関与しているとされる代表的な癌関連遺伝子のクローニングと塩基配列の決定を行った。これまでの解析結果から、肝細胞と胃上皮細胞で共通してAIDの標的となる発癌関連遺伝子が存在するとともに、肝細胞でのみ特異的にAIDによる遺伝子変異導入が生じる遺伝子領域が存在していることが明らかとなった。まず、組換えウィルス粒子としてのAID発現レンチウィルスを作成したのちに、ヒト肝組織から樹立した初代ヒト肝培養細胞にAID発現レンチウィルスを導入した。引き続き、AID活性化後の細胞からDNAを経時的に抽出し、これらのDNAサンプルを鋳型として、さまざまな各種癌遺伝子・癌抑制遺伝子をクローニングし、CGHアレイ法を用いた遺伝子解析を行った。これまでの解析結果から、AID発現3週間後の肝細胞から抽出したゲノムでは、ほぼすべての染色体領域にわたって散在性に、多様な染色体異常が生じており、その大部分は一定の染色体領域の欠失として生じていることが明らかとなった。さらに、この染色体領域の欠失のうち一部の特定の領域については、再現性をもってAID発現により時間依存性に欠失領域が広がっていく現象が確認された。次に、CGH microarray法で検出された染色体レベルでの欠失領域に含まれる遺伝子群をゲノムデータベースから同定し、それぞれの遺伝子に特異的なプローブを作成し、real-time RT-PCR法により染色体異常出現領域における遺伝子発現量の定量評価を行った。興味深いことに、AID発現により欠失の生じた染色体領域には発癌に関連しうるさまざまな遺伝子が含まれており、これらの遺伝子発現がAIDによる染色体欠失の結果、大きく変化してくることが明らかとなった。本研究は、肝癌の発生過程におけるAIDによる遺伝子変異の標的分子を特定することにより、肝発癌に重要な役割を果たす発癌関連遺伝子領域を同定するとともに、炎症からの肝癌発生過程における遺伝子編集酵素の役割を明らかにすることにより、ヒト肝癌発生の分子機構を解明することを目的としている。まずはじめに、AID発現レンチウィルスを用いてヒト肝組織から樹立した初代ヒト肝培養細胞にAIDを持続発現させたところ、AID発現後の肝細胞から抽出したゲノムには、ほぼすべての染色体領域にわたって散在性に、多様な遺伝子コピー数異常が生じており、その大部分は一定の染色体領域の欠失として生じていることが明らかとなった。同様の所見は、胃培養細胞でも確認され、上皮細胞におけるAIDの持続発現の結果、突然変異のみならず遺伝子コピー数の異常が染色体レベルで惹起されることがわかった。興味深いことに、AID持続発現により胃上皮細胞では、癌抑制遺伝子CDKN2A, CDKN2Bをコードする遺伝子領域の欠失が誘導されることが確認された。一方、AIDと相同性をもつAPOBEC2を全身に発現するトランスジェニックマウスを作成し、その表現型を解析したところ、APOBEC2トランスジェニックマウスの肝細胞では、eIF4G2やPTENなど発癌関連遺伝子の転写産物に塩基変化が生成すること、またAPOBEC2発現マウスは高率に肝癌を発生することが明らかとなった。

AID, APOBEC2はいずれも肝炎ウィルス感染や炎症性サイトカイン刺激により肝細胞に発現誘導されることから、これらの遺伝子編集酵素の持続発現が、肝癌の発生過程に必須の遺伝子異常の生成に深く関与している可能性が示唆された。
可変波長固体レーザーを用いた地球環境計測用レーザーレーダーの研究

地球温暖化、オゾン層破壊、酸性雨等の地球環境の大気環境問題は現在も緊急を要する研究課題の一つである。本研究の目的は最近開発が進んだ高出力の可変波長固体レーザーを光源として、近赤外に吸収帯を持つ各種の大気分子の分布の差分吸収レーザーレーダーで計測する可能性について研究するものである。平成4年平成5年2年間にわたる研究により次のような研究成果が得られた。1.アレキサンドライトレーザーを光源として用い、高度10kmまでの大気中のH_2O分子の差分吸収レーザーレーダーによる計測に成功し、その最適測定条件等について研究を行なった。2.さらに、広い可変波長性をもつTi:サファイアレーザーを開発し、ラマンシフターと組合せて、赤外部で3.4μmまで連続的に可変波長の新しい光源を開発した。3.HITRANデーターベースを用い、各種地球環境関連分子の計測可能性について、シミュレーション解析を行ない、CO_2,CO,CH_4,N_2O等のガスの差分吸収レーザーレーダー観測についてその特性を明らかにした。以上の結果ほぼ当初の目的は達成できた。今後は上の研究成果をもとに、当面メタンガス分布の23μm帯での差分吸収レーザーレーダー計測を実現して行きたいと考えている。地球温暖化、オゾン層破壊,酸性雨問題等の地球環境の大気環境問題は現在最も緊急を要する研究課題の一つである。本研究の目的は最近開発が進んだ高出力の可変波長固体レーザーを光源として,近赤外域に吸収帯を持つ各種の大気分子の分布の差分吸収レーザーレーダーで計測する可能性について研究するものである。これまでに次の研究成果が得られている。1.アレキサンドライトレーザーを光源として用い、高度6kmまでの大気中H_2Oの分子の差分吸収レーザーレーダーによる計測に成功した。2.さらに、広い可変波長性を持つTi:サファイヤレーザーを開発し,ラマンシフターと組合せて,近赤外域で可変波長の新しい光源を開発した。HITRANデータベースを用い,各種地球環境関連分子の計測可能性について,シュミレーション解析を行なった。今後は,このシュミレーションをさらに進め,水蒸気以外の分子のレーザーレーダーによる検知可能性を検討してゆくと同時に,上述のTi:サファイヤレーザーシステムを用いて,それらの吸収スペクトルの計測を行なってゆく予定である。2.さらに、広い可変波長性をもつTi:サファイアレーザーを開発し、ラマンシフターと組合せて、赤外部で3.4mumまで連続的んに可変波長の新しい光源を開発した。今後は上の研究成果をもとに、当面メタンガス分布の23mum帯での差分吸収レーザーレーダー計測を実現して行きたいと考えている。
室内実験を用いたデータ同化手法の開発-地震発生予測を目指して-

本研究では,物理モデルを用いた地震発生の予測を目指して,室内実験系での模擬地震を用いて,データ同化手法を開発している.データ同化とは,断層の固着滑りを表現する物理モデルを構築し,観測データによりモデルの未知パラメタを推定し,将来予測をするといった手法である.そのために,本研究期間内においては,実験装置の立ち上げとデータ取得,物理モデルのシミュレーションのための数値計算コードの開発を行った.また,そのシミュレーションコードを用いて実際の地震のモデル化を行った.本研究では,物理モデルを用いた地震発生の予測を目指して,室内実験系での模擬地震を用いて,データ同化手法を開発している.データ同化とは,断層の固着滑りを表現する物理モデルを構築し,観測データによりモデルの未知パラメタを推定し,将来予測をするといった手法である.そのために,本研究期間内においては,実験装置の立ち上げとデータ取得,物理モデルのシミュレーションのための数値計算コードの開発を行った.また,そのシミュレーションコードを用いて実際の地震のモデル化を行った.本研究は,実験室で固着滑り(スティック-スリップ),すなわち模擬地震サイクルを発生させ,その現象に対してデータ同化の手法を適用することで,ある時点までで得られたデータを用いて将来の滑り,すなわち模擬地震の発生予測を行うことを目的としている.本年度は,研究開始初年度として,実験装置の立ち上げ準備,ならびにデータ同化に使用する力学モデルの挙動を計算するためのシミュレーションコードの開発を行った.実験装置の立ち上げに関しては,既存の載荷装置に目立った障害のないことが確認でき,測定機器を準備している段階である.測定装置の項目に,当初予定していた,滑り面近傍に設置する歪み計,および滑り面をはさんで設置する変位計に加えて,光学的に試料の挙動を撮影できる高速度カメラを設定し,準備を進めている.光学撮影のために,光透過性のあるアクリル試料を用意するとともに,微粒子を封入した高速回転剪断実験装置を用いて撮影試験を行った.高速カメラの導入により,歪み計,変位計では捉えることが容易でない,破壊や波動が伝播する様子そのものを時空間で連続的に捉えられるものと期待される.シミュレーションコードに関しては,境界積分方程式法を用いて,準静的過程と動的過程を統合したフレームワークにおいて,ゆっくりとした応力の蓄積過程と急激な地震時滑りという,閉じた地震サイクルを表現できるところまで開発が進んだ.この計算コードは,研究効率を高めるために所属機関における業務である,2008年岩手・宮城内陸地震の研究のために開発しているものと共通化を図った物である.コードは,単純な摩擦構成則を扱えるようになっている.本研究では,室内実験で観察される固着滑り現象を地震現象に見立て,そのデータと物理モデルのシミュレーション結果を同化することで,モデルパラメタの推定と予測をしようとしている.本年度は,多自由度有限サイズの断層を再現できる大型剪断試験機と,一自由度系である回転剪断試験機を用いて,固着滑りに関するデータを取得することができた.また,有限サイズ断層モデルの挙動をシミユレートするアルゴリズムの拡張を行った.大型試験機を用いたデータ取得においては,断層面(二つの岩石試料の接触面)に沿って可変制御できる法線応力を,一様に載荷した一つのアスペリティーを設定する場合を実行し,断層面に沿って設置した歪み計により,固着滑りのサイクルのデータを多数回収録することができた.取得された記録では,固着時には断層滑りがほとんど無いことを示す,時間的に一定の歪み増加が観察され,滑りの直前のある期間には歪みの緩やかな減少が観察された.後者は,前駆滑りの発生に対応しており,ある種の摩擦構成パラメタの値に敏感な現象であるため,それが実際に観察されたことは,データ同化によりパラメタ値を推定するのに好都合であることを示している.回転試験機を用いたデータ取得においては,多数のガラス製の球体材料で構成する層を上下から回転板で挟み込んで剪断する条件で実験を行い,回転角とトルクを記録した.この系の摩擦特性は,多数の球体の相互作用が規定し岩石の接触摩擦とは異なるが,やはり同様な固着滑りサイクルが得られた.このことは,系の詳細に寄らず,巨視的構成則パラメタで記述される単純なモデルを用いて,データ同化が実行できる可能性のあることを示していると考えられる.また,本研究と共通化したシミュレーションコードを用いて,自然地震のモデル化を行い,2辺の論文を国際誌で発表した.また,回転剪断装置で行った,測定と解析の結果を国際学会で発表した.
口腔癌におけるEGFR異常発現および口腔癌抑制遺伝子候補doc-1に関する研究

1)ヒト口腔癌細胞株及び正常角化培養細胞よりtotal RNAを抽出し、EGFRのアミノ酸の翻訳領域をRT-PCRにより増幅した後、mutationの有無を詳細に検討すると、まず癌細胞株においてのみ遺伝子配列の2073番目の塩基がAからTに変異するsilent mutation(コードされるアミノ酸は変化しない)を見い出した。これは制限酵素Bsrlのあらたな切断(認識)部位となるため、これを利用した癌の診断の可能性を検討中である。またEGFRの膜貫通ドメインとキナーゼドメインを欠いた約1.5kbのtruncated EGFR mRNAが存在することを見い出した。このtruncated EGFRの機能解析については現在進行中である。2)口腔癌抑制遺伝子候補doc-1の遺伝子産物であるpDoc-1蛋白はDNA polymerase α/primaseと相互作用することにより、細胞のDNA合成の抑制に関与している可能性が示唆された。In vitro DNA repliation assayで、pDoc-1はDNA replicationのelongation phaseよりはinitiaion stepに影響を与えることでDNA replicationを50%まで抑制することがわかった。さらにDoc-1蛋白のDNA polymerase α/primase結合ドメインはN末端の6個のアミノ酸(MSYKPN)にあることがわかった。一方、pDoc-1はcyclin-dependent kinase 2(CDK2)とも相互作用することを見出した。さらにpDoc-1は非リン酸化型の単量体CDK2と結合することを特定した。pDoc-1のC末端側(109-111)の3個のアミノ酸(TER)がCDK2との結合に不可欠であることがわかった。ヒト口腔癌細胞株SCC15,25,66および正常角化細胞OKB2,OKF4を用いた変異の検出により3つの口腔癌細胞株に共通する2ヵ所のpoint mutationをEGFRの膜貫通領域周囲の部位に認めたが、そのbase changeはアミノ酸の変化は伴わないsilent mutationであった。しかしながらそれによりBsrIおよびPstIなどの制限酵素切断による認識配列を変えるため、診断学的に有効なbase changeである可能性が残されており、さらなる口腔癌細胞株数種と外科手術切除材料を加えて検討中である。また約2kbのdeletion mutationをもった約1.4kbのEGFR mRNAをSCC15,25,66より共通に見い出し、塩基配列を調べたところ膜貫通ドメインおよびチロシンキナーゼドメインを欠いた新しいタイプの変異である可能性が示唆され、手術材料などを用いてその存在を確認、検討中である。2.口腔癌抑制遺伝子候補doc-1の蛋白レベルでの機能解析:doc-1遺伝子産物(pDoc-1)の機能解析を行う手始めとして、大腸菌に発現させたGST-Doc-1融合蛋白を抗原としてモノクローナル抗体の作成を進めている。これまでにpDoc-1蛋白の異なる部位を認識する抗体を産生する数十種類のハイブリドーマのクローンがとれた。これらのうち免疫沈降に有効な抗体を産生するクローンを選別中である。またGST一Doc-1融合蛋白とtotal cell lysateを用いたpull down assayを2次元電気泳動を組み合わせて分析することを検討中であるが、それぞれのassay系のbufferの違いを克服するための予備実験を行っているところである。1)口腔癌におけるEGFR遺伝子の異常発現について:ヒト口腔癌細胞株および正常角化培養細胞を用いた検索において、癌細胞株においてのみ遺伝子配列の2073番目の塩基がAからTに変異するpoint mutationにより、制限酵素BsrIのあらたな切断部位をうみだし、これを利用した癌の診断の可能性について検討していたが、手術材料を用いた検索においても同じ結果が得られた。一方、癌細胞株におけるEGFRの膜貫通ドメインを欠いた約1.4kbのdeletion mutationEGFR

遺伝子の存在についても示唆されていたが、抗EGFR抗体を用いた蛋白レベルでの検索により、癌細胞のみならず、正常の細胞にも発現していることがわかった。以上の詳細については論文において報告した(Cancer Res 59,4142,1999)。2)口腔癌抑制遺伝子候補doc-1の蛋白レベルでの機能検索については、以前より予備的な実験において、pDoc-1蛋白がDNA polymerasea/primaseと相互作用することで、DNA合成および細胞増殖を抑制する作用をもつ可能性が示唆されていたが、さらに詳細な追加実験を行い、論文においてその詳細を発表した(FASEB J,2000(in press))。なおpDoc-1に対するモノクローナル抗体のひとつであるD12-18が認識する約24kDaの蛋白についてpDoc-1が修飾されたものなのか、あるいは全く別の蛋白であるのかについて明かにするためp24の精製を試みているが発現量が究めて微量のため、まだ成功していない。しかしながら2次元電気泳動とwestern blottingの結果よりpDoc-1およびp24とも塩基性蛋白である可能性が示唆され、同一のものでなくとも究めて類似した蛋白であると考えている。また膜貫通ドメインを欠く変異型Epidermal growth factor receptorの機能解析についても着手しているが、いまだ十分な結果は得られてない。(1)Epidermal growth factor receptor(EGFR)mRNAのアミノ酸翻訳領域における口腔癌に特異的なbase change(A→T)(2073番目の塩基)が存在することを報告したが、mRNAにおいてその変異を認めた細胞株についてgenomic DNAレベルで調べてみると、実はそのbase changeは認めず、正常型と同一であった。すなわち口腔癌においてはgenomic DNAは正常型であるが、transcriptionの段階でA→Tの変異がおこるRNA editionが起っている可能性が示唆された。このRNA editionは比較的新しい概念であり、A→Tの変異を起こす酵素については同定がなされてないが、癌化の過程と関連している可能性が考えられ、今後の新たな課題のひとつとして検討していきたい。(2)口腔癌抑制遺伝子候補doc-1の遺伝子産物pDoc-1について特異的抗体を作成してきたが、その過程でpDoc-1の約2倍のサイズのバンド(P24)がウェスタンブロットで検出されることを報告してきたが、その後の検討の結果、これはpDoc-1の2量体であることが強く示唆された。興味あることに単量体のpDoc-1は核内に多く存在するのに対して、2量体と考えられるp24は主にサイトゾールに存在することがわかった。
ヒト子宮内膜におけるERa転写因子

ERαは増殖期の腺上皮内に強く発現するc-Junとbcl-2プロモーターに存在する二つのAP-1 motifへの結合を強める作用が認められた。一方、分泌期に発現が低下するc-Junに対して、ERαの存在にも関わらずc-Jun/bcl-2プロモーター複合体の存在が認められなかった為、c-Junによるbcl-2の転写制御はc-Junに対するERαの作用を受けると示唆される。その上、c-Jun/bcl-2プロモーター複合体にはリン酸化されたc-Jun(Ser 73)が不安定に存在する事から、この増殖期特異的に存在するERαの作用は非リン酸化c-Junとリン酸化されたc-Jun(Ser 73)に深く関わることが考えられる。更に、c-Junのプロモーターに存在する複数のERE結合領域の一つは増殖期の子宮内膜腺上皮の核内抽出物とDNA/ERα複合体を特異的に形成し、分泌期の核内抽出物とDNA/ERα複合体が検出されなかったことから、ERαは直接にc-Junの転写を制御するを明らかにした。以上の結果から、ERαは直接にc-Junの転写を制御する一方、c-Junに結合する事によって、ヒト子宮内膜腺上皮で増殖期特異的に発現するBcl-2の転写を制御すると考えられる。ERの機能を制御すると思われるリン酸化p-Akt(Thr 308)は、増殖期の腺上皮細胞核内に強く発現し、分泌期ではその発現は消失した。一方、異なる部位のリン酸化p-Akt(Ser 473)は、増殖期では内膜のらせん動脈の平滑筋にのみ発現が見られたが、分泌期では腺上皮の細胞質に強く発現した。つまり、p308AKTは増殖期の腺上皮細胞核内で機能し、分泌期に移行するとp-Akt(Ser 473)が細胞質内で機能するようになると示唆された。一方、リン酸化ERを観察すると、p-ERα(Ser 167)は全く発現していなかったが、p-ERα(Ser 104)αとp-ERα(Ser 118)は増殖期・分泌期ともに細胞核内で強く発現していた。Ishikawa細胞株を用いて観察したところ、p-ERα(Ser 104)αとp-ERα(Ser 118)およびp-ERα(Ser 167)は細胞核内で強く発現しており、正常な腺上皮細胞とは異なるリン酸化ERが存在することを明らかにした。AKTあいはIP3Kのアンタゴニストを投与したところ、その発現が弱くなったとともに、ミトコンドリアの膜電位の低下と細胞膜表面におけるホスファチジルセリン(PS)の出現を認め、この時にエストロゲンを投与すると、これらの変化が有意に抑制された。また、アンタゴニストを投与した細胞の溶解物を用いて測定したところ、Capase-3とCapase-9活性の上昇が認められた為、リン酸化p-Erα(Ser 104)とp-Erα(Ser 118)およびp-Erα(Ser 167)を脱リン酸化することによって、ミトコンドリア経路を介してアポトーシスが誘発されたと考えられた。以上の結果から、正常なヒト内膜腺上皮細胞において、異なるリン酸化ERは月経周期ごとに機能し、リン酸化ERを調節するPI3KとAKTの機能が低下すると、アポトーシスが誘導されることを明らかにした。

一方、リン酸化ERを観察すると、p-ERα(Ser 167)は全く発現していなかったが、p-ERα(Ser 104)αとp-ERα(Ser 118)は増殖期・分泌期ともに細胞核内で強く発現していた。Ishikawa細胞株を用いて観察したところ、p-ERα(Ser 104)αとp-ERα(Ser 118)およびp-ERα(Ser 167)は細胞核内で強く発現しており、正常な腺上皮細胞とは異なるリン酸化ERが存在することを明らかにした。AKTあいはIP3Kのアンタゴニストを投与したところ、その発現が弱くなったとともに、ミトコンドリアの膜電位の低下と細胞膜表面におけるホスファチジルセリン(PS)の出現を認め、この時にエストロゲンを投与すると、これらの変化が有意に抑制された。また、アンタゴニストを投与した細胞の溶解物を用いて測定したところ、Capase-3とCapase-9活性の上昇が認められた為、リン酸化p-Erα(Ser 104)とp-Erα(Ser 118)およびp-Erα(Ser 167)を脱リン酸化することによって、ミトコンドリア経路を介してアポトーシスが誘発されたと考えられた。以上の結果から、正常なヒト内膜腺上皮細胞において、異なるリン酸化ERは月経周期ごとに機能し、リン酸化ERを調節するPI3KとAKTの機能が低下すると、アポトーシスが誘導されることを明らかにした。正常なヒト子宮内膜腺上皮におけるエストロゲンリセプター(ER)の転写と機能制御因子について、我々はまず免疫組織染色法を用いて検索した。また、これらの結果を検証するため、ERの反応性を有する子宮内膜癌細胞株(Ishikawa Cell)を用いて、ERの機能調節に重要な因子に対するアゴニストまたはアンタゴニストを投与し、細胞の反応を観察した。ERの機能を制御すると思われるリン酸化p308AKTは、増殖期の腺上皮細胞核内に強く発現し、分泌期ではその発現は消失した。一方、異なる部位のリン酸化p473AKTは、増殖期では内膜のらせん動脈の平滑筋にのみ発現が見られたが、分泌期では腺上皮の細胞質に強く発現した。つまり、p308AKTは増殖期の腺上皮細胞核内で機能し、分泌期に移行するとp473AKTが細胞質内で機能するようになると示唆された。一方、リン酸化ERを観察すると、p167ERαは全く発現していなかったが、p104ERαとp118ERαは増殖期・分泌期ともに細胞核内で強く発現していた。Ishikawa細胞株を用いて観察したところ、p104ERαとp118ERαおよびp167ERαは細胞核内で強く発現しており、正常な腺上皮細胞とは異なるリン酸化ERが存在することを明らかにした。また、アンタゴニストを投与した細胞の溶解物を用いて測定したところ、Capase-3とCapase-9活性の上昇が認められた為、リン酸化p104ERαとp118ERαおよびp167ERαを脱リン酸化することによって、ミトコンドリア経路を介してアポトーシスが誘発されたと考えられた。ヒト子宮内膜腺細胞におけるERαプロモーター領域の転写活性を検討する為に、luciferaseレポーターベクターを構築した。まず、翻訳開始点のすぐ上流の長さ3500ベースのERα遺伝子プロモーター領域を、レポーターベクターpGL2-Basicのluciferase上流に組み込んだ。
環境調和型one-pot反応系の構築を目指した新規不均一系触媒の開発

本申請研究では、環境調和型one-pot反応系を可能とする層状粘土鉱物の特性を生かした新規不均一系触媒の開発を目的としている。one-pot合成は従来の多段階を要する合成法と比べ、中間体の単離の手間を省き、試剤、反応時間、エネルギー等を最小にすることができるため、効率的な化学プロセスの開発に極めて有効な手法である。さらに、ハイドロタルサイト表面に単核・3価のRh種を固定した、Rh表面固定化ハイドロタルサイト(Rh/HT)の開発にも成功した。Rh/HT触媒はフェニルホウ酸の不飽和カルボニル化合物への1,4-付加反応を極めて迅速に進行させる不均一系触媒となる。また、ハイドロタルサイト表面塩基点とRh種の蝕媒作用を協奏的に組み合わせることで、one-potでアルドール反応と上記の1,4-付加反応を進行させることができ、アミノ酸原料である2-シアノ-3,3'-ジフェニルプロピオン酸エチルが高収率で得られることを見出した(Tetrahedron Letters,2006,47,5083)。本申請研究では、研究計画調書でも述べたように、環境調和型one-pot反応系を可能とする層状粘土鉱物の特性を生かした新規不均一系触媒の開発を目的としている。しかしながら、複数の反応を同時に進行させるにはクリアしなければならない様々な問題があり、特に用いる試剤同士の反応による失活は大きな難点である。平成17年度の研究では酸と塩基のように互いに反応し失活する活性点を天然鉱物の特性を生かして固体内部に固定、中和反応を防ぎ、酸・塩基反応が同一反応器内で連続的に進行する反応系の開発を行った。具体的には、固体酸触媒Ti交換モンモリロナイト(Ti^<4+>-mont)の3-20Åの層間に存在するH^+酸点と、平均粒径40μmのハイドロタルサイト(HT)粒子表面の塩基点との接触はないと考え、固体酸Ti^<4+>-montと固体塩基HTをone-potで用いる酸塩基連続反応系の開発を試みたところ、種々の酸塩基反応がone-potで進行することがわかった(J.Am.Chem.Soc.2005,127,9674)。また、当研究室ではこれまでに、Ru表面固定化HT(Ru/HT触媒を用いるニトリル化合物のα-アルキル化反応を報告しているが、Ru/HTを用いる反応系では配位性の強い、高活性なニトリル化合物のアルキル化反応を進行させることができなかった。そこで、Pdナノ粒子をHT表面に固定化したPdnano/HT触媒を新たに開発し、Pd種と塩基点を活性種とする連続反応を進行させて高活性なニトリル化合物のアルキル体の合成に成功した(Tetrahedron Lett.2005,46,5507)。
掌蹠膿胞症患者におけるレンサ球菌に対する免疫応答

掌蹠膿胞症(以下PPP)患者において口蓋扁桃摘出後,皮疹の改善が認められることは,臨床的に知られている。これまでPPP患者血清中の溶連菌特異的抗体の増加が報告されており,PPPにおける免疫応答の異常が疾患と関連していることが示唆されている。我々はPPPの発症機序を探るためにPPPと慢性扁桃炎(以下RT)から摘出された扁桃リンパ球を用いて溶連菌に対する免疫応答を検討した。扁桃リンパ球をα溶連菌またはβ溶連菌の菌体成分で刺激するとIL-1,IL-6,TNF-α,IFN-γ等のサイトカインが誘導された。しかし,PPPではβ溶連菌に対してはRTと同様のサイトカイン産生を認めたのに対し,α溶連菌に対してはRTよりもサイトカイン産生量が有意に増加していた。次に溶連菌に対する血清免疫グロプリンの反応性を検討した。Western blotではβ溶連菌に対するPPP患者血清免疫グロプリンはRTと同様の反応性を示したが,α溶連菌に対してはPPP患者血清免疫グロプリンのみで反応する2531kDaのバンドを認めた。これらの結果は溶連菌,特にα溶連菌に対する免疫反応がPPPとRTで異なり,PPP発症に関与する可能性を示唆しているものと思われる。掌蹠膿疱症(以下PPP)患者において、口蓋扁桃摘出術後、皮疹の改善が認められることは、臨床的に知られている。これまでPPP患者血清中の溶連菌特異的抗体の増加が報告されており、PPPにおける免疫反応の異常が疾患と関連していることが示唆されている。我々はPPPの発症桟序を探るためにPPPと慢性扁桃炎(以下RT)から摘出された扁桃のリンパ球を用いて溶連菌に対する免疫応答を検討した。扁桃リンパ球をα溶連菌またはβ溶連菌の菌体成分で刺激すると、IL-1、IL-6、TNF-α、IFN-γなどのサイトカインが誘導された。しかし、PPPではβ溶連菌に対してはRTと同様の産生を認めたのに対し、α溶連菌に対してはRTよりもサイトカイン産生量が有意に増加していた。次に溶連菌に対する血清中免疫グロブリンの反応性を検討した。ウエスタンブロットでは、β溶連菌に対するPPP血清IgはRTと同様の反応を示したが、α溶連菌に対しては、PPP血清Igのみで反応する2531KDaのバンドを認めた。これらの結果は溶連菌、特にα溶連菌に対する免疫応答がPPPとRTで異なり、PPP発症に関与する可能性を示唆しているものと思われる。
臨床看護師の職場におけるソーシャル・キャピタルと健康に関する研究

看護師の職場におけるソーシャル・キャピタル(NWSC)の特徴を明らかにし、NWSCの尺度原案を作成した。まず、NWSCの特徴を明らかにするために、看護師32名に面接調査を実施した。KJ法を用いて分析した結果、NWSCが高い職場は【感謝の交換】【とらわれない情報共有】【信頼する力】【強みへのアクセス】および【利他的互恵性】といった行動を駆使する看護師の能力が存在していた。また、看護師は自身の無意識的な部分に内在する【愛情の眼差し】を知覚していた。次に、NWSCの尺度原案を作成した。面接調査で得られたNWSCに関する語りを整理した後、内容妥当性を検証し、49項目からなる尺度原案を作成した。本研究は、臨床看護師の労働環境に注目して、組織における信頼感、互助性、およびネットワークなどのソーシャル・キャピタルと健康の関連を明らかにし、臨床看護師の効果的な健康支援方法の立案を目的としている。平成25年度は、1)文献検討、2)個人面接調査を行った。1)職場におけるソーシャル・キャピタルに関する国内外の研究について、現状と課題を明らかにすることを目的に文献検討を行った。その結果、(1)職場におけるソーシャル・キャピタルは、「信頼」、「互助性」、「共通の価値観」、「対人義務」、「連帯性」、および「期待」などを定量的に捉えていたこと、(2)ソーシャル・キャピタル尺度の設問内容は、「上司や同僚を信頼している」、「相互の協力や助け合う風土がある」、「結束力がある」などで、医師同士、看護師同士などの同質的な結びつき(内部結合型)や、医師ー看護師、医師ーリハビリテーション職員など異なった職種間の結びつき(橋渡し型)を定量的に把握できる尺度はないことが明らかになった。本邦において、チーム医療や恊働の重要性が高まる中、臨床看護師の職場におけるソーシャル・キャピタルを測定する際は、内部結合型や橋渡し型といったソーシャル・キャピタルの性質を考慮する必要があると考える。2)臨床看護師の職場におけるソーシャル・キャピタル尺度を開発するために個人面接調査を実施し、現在までに3名の調査を終了した。平成26年度は、職場における臨床看護師のソーシャル・キャピタル(SC)尺度の作成に向けて、病院に勤務する看護師32名に対して個人面接調査を実施し、職場のSCを促進する要因を検討した。対象者が語った内容は逐語録より16項目「」が抽出され、内容の類似性に従い分類した結果、5つのカテゴリー【】に分類された。【情報の共有】は、「他職種との情報共有の場が設けられている」、「仕事に関する情報を看護師間で共有している」、および「看護観を他のスタッフと共有している」の3項目で構成されていた。【相互扶助】は、「同僚のサポートがある」、「上司のサポートがある」、および「患者・家族のために、他職種のスタッフと協力している」の3項目で構成されていた。【信頼の知覚】は、「お互いをよく知っている」、「同僚を信頼している」、「上司を信頼している」、「他職種のスタッフを信頼している」、および「患者・家族と良好な関係を築くことができる」の5項目で構成されていた。【肯定的な姿勢】は、「職場のスタッフが好き」、「相手の意見を受け入れようという姿勢がある」、および「他職種の専門性を尊重している」の3項目で構成されていた。【キャリア形成】は、「スタッフを育てたいという気持ちがある」、および「共に成長できる仲間がいる」の2項目で構成されていた。【信頼の知覚】といったお互いを信頼している関係性や、スタッフの【肯定的な姿勢】によって、【相互扶助】活動を活性化させる。また、お互いの専門性を認め、円滑な【情報の共有】が行われると、相互学習が起き、【キャリア形成】の場といった集合的な知により、協力関係を強めると考えられる。平成26年度に実施した臨床看護師の職場におけるソーシャル・キャピタルに関する個人面接調査において、尺度原案を作成するために、対象者の語りを質的帰納的に分析したが、より多角的にソーシャル・キャピタルを抽出する必要性が生じたため、KJ法を用いて再度分析を行った。まず、逐語記録から職場のソーシャル・キャピタルに関係がありそうな内容を、適切に単位化・圧縮化して133枚のラベルを得た。次に、それら133枚に対して多段ピックアップ(個々のデータの価値を積極的に生かして最善の結果を得るために、多量のラベルを精選するための方法)を行い、45枚のラベルを精選した。最後に、それら45枚を用いてKJ法を行った結果、1)感謝の交換、2)とらわれない情報共有、3)信頼する力、4)強みへのアクセス、5)利他的互恵性、6)愛情の眼差し、という6つのグループに統合された。臨床現場において、看護師の協調行動を高めるために、看護師は他者に感謝を伝える(感謝の交換)、立場や職種の枠を越えた領域横断的な情報共有(とらわれない情報共有)、他者を信頼する(信頼する力)、他者の持つ情報・知識・技術の活用(強みへのアクセス)、他者の有益性を第一に考えた助け合い(利他的互恵性)といった行動を意識的に駆使する能力が必要である、と認識していた。また、それと同時に、他者の自身に対する肯定的な視線(愛情の眼差し)によって安心感や親密性を持つことができるといった、無意識の肯定的感触の知覚も重要である、と認識していた。

平成26年度に実施した臨床看護師の職場におけるソーシャル・キャピタルに関する個人面接調査において、対象者の語りを質的帰納的に分析したが、より多角的にソーシャル・キャピタルを抽出する必要性が生じたため、KJ法を用いて再度分析を行った。そのため、想定以上に時間を要し、平成27年度に予定してた質問紙調査の実施に至らず、次年度に持ち越すことになった。平成28年度は、臨床看護師の職場におけるソーシャル・キャピタルの尺度原案を作成するために、尺度原案の内容的妥当性を検証した。まず、平成26年度に実施した面接調査で得られた、臨床看護師の職場におけるソーシャル・キャピタルに関するラベル133項目について、重複項目の整理や表現の適切性について検討した。次に、尺度の内容が目的とした構成概念を十分に反映していることを確認するために、臨床看護師、看護管理者、看護管理学領域の研究者と尺度原案の適切性について意見交換を行い、専門的立場からの助言を得た(内容妥当性の検証)。専門家の助言から得られた項目を追加し、49項目からなる尺度原案を作成した。尺度原案は6因子構造で、【愛情の眼差し】は「上司(師長、主任など)は、心配りをもって接してくれる」、「我々の職場では、守ってくれているような雰囲気がある」など14項目で構成されていた。【感謝の交換】は「仕事をサポートしてくれたことを感謝している」、「職場のスタッフに感謝を伝えている」などの3項目で構成されていた。【とらわれない情報共有】は「同じ部署(病棟など)の看護師と仕事に関する情報を共有している」、「他職種スタッフの専門性を尊重している」、「他職種スタッフと対等に意見を交わすことができる」など16項目で構成されていた。【信頼する力】は「上司(師長、主任など)を信頼している」、「同じ部署(病棟など)の看護師を信頼している」など5項目で構成されていた。【強みへのアクセス】は「上司(師長、主任など)のサポートを受けることができる」、「上司(師長、主任など)は、看護師としての成長をサポートしてくれる」など5項目で構成されていた。【利他的互恵性】は「同じ部署(病棟など)の看護師は、家庭の事情に対して理解を示してくれる」、「私は、相手のことをまず第一に考えている」など6項目で構成されていた。看護師の職場におけるソーシャル・キャピタル(NWSC)の特徴を明らかにし、NWSCの尺度原案を作成した。まず、NWSCの特徴を明らかにするために、看護師32名に面接調査を実施した。KJ法を用いて分析した結果、NWSCが高い職場は【感謝の交換】【とらわれない情報共有】【信頼する力】【強みへのアクセス】および【利他的互恵性】といった行動を駆使する看護師の能力が存在していた。また、看護師は自身の無意識的な部分に内在する【愛情の眼差し】を知覚していた。次に、NWSCの尺度原案を作成した。面接調査で得られたNWSCに関する語りを整理した後、内容妥当性を検証し、49項目からなる尺度原案を作成した。平成26年度は、個人面接調査によって得られた尺度項目をもとに、臨床看護師を対象に自記式調査を実施し、尺度項目の信頼性・妥当性を検証する予定だったが、自記式調査まで至らなかったため、次年度に持ち越すことになった。平成28年度は、平成27年度に実施したKJ法による質的研究の結果をもとに尺度原案を作成する。次に、内容的妥当性を検証するために、病院に勤務する看護師、看護管理学領域の研究者などを対象に、尺度原案の適切性に関する質問紙調査を実施し、尺度原案の修正版を作成する。
門脈圧亢進症における外因性エストロゲンの臨床応用

【目的】肝硬変モデルラットにおいて肝血流や門脈圧に対する外因性エストロゲンの効果について検討した。【結語】今回の検討より、肝硬変モデルラットにエストロゲンを投与すると有意な門脈圧の低下および肝血流の増加が示された。それらの結果はSECsからのNO産生促進および肝線維化の改善が関与しているものと思われた。【目的】エストロゲンは血管内皮細胞からNitric oxide (NO)の産生を促進させたり、endothelin-1の産生を抑制し、血行動態の調節を行っている。肝硬変症では肝内のendothelin-1の増加やNO synthase (NOS)活性の低下がみられ、門脈圧亢進症の一因となっている。これまで我々は、肝硬変モデルラットにエストロゲンを投与することにより、門脈圧亢進症が改善することを報告した。また最近エストロゲンレセプター(ER)には、ERαとERβの2種類のサブタイプの存在が知られている。そこで今回、肝硬変モデルラットの肝類洞内皮細胞(SHC)におけるNOとERの関連について検討した。【方法】肝硬変モデルラットの作製は、Dimethylnitrosamine (DMN)を使用した。DMN処理後のラットより分離培養したSECを用いた。1ng/mLのβ-estradiolを培養上清中に24時間添加し、NO indicatorであるdiaminofluorescein-2 diacetate (DAF-2DA)とERアンタゴニストであるICI 182.780を使用してSEC内のNOの変化を共焦点レーザー顕微鏡で観察した。SECにおけるERサブタイプの同定には抗ERαおよび抗ERβ抗体を用いた蛍光抗体間接法によりその局在を観察した。また、RT-PCR法によるERαおよびERβmRNAの発現を検討した。【結果】β-estradiolの添加により培養SECにおける細胞内NOの蛍光量は非添加群に比べ有意に増加していた。さらに、ICI 182.780を同時に添加することによりその蛍光量は有意に抑制された。蛍光抗体法によるERの観察ではSEC内のERαの発現はERβに比べ著明であった。RT-PCR法によるERmRNA発現においても同様の結果を呈した。(目的)エストロゲンは血管内皮細胞からnitric oxide(NO)の産生を促進させたり、endothelin-1の産生を抑制し、血行動態の調節を行っている。肝硬変症では肝内のendothelin-1の増加やNO synthase(NOS)活性の低下がみられ、門脈圧亢進症の一因となっている。これまで我々は、肝硬変モデルratにエストロゲンを投与することにより、門脈圧亢進症が改善することを報告した。また最近エストロゲンレセプター(ER)には、ERαとERβの2種類のsubtypeの存在が知られている。そこで今回、ヒト肝硬変症における肝内エストロゲンレセプター発現の意義について検討した。(方法)ヒト肝硬変症や健常人の肝組織を使用した。光顕的に正常と肝硬変の組織におけるERαとβの免疫局在の違いを比較検討した。Western blotting、PCRにより正常と肝硬変でのERαやβの蛋白・mRNAの発現量を比較検討した。正常と肝硬変の肝組織中のNOS活性(NOS detection assay kit)を測定した。(結果)免疫組織化学による肝内ERの観察では、主に肝細胞の核にERαが局在していた。またERβは肝細胞の細胞質に観察された。WesternblottingによるERαの蛋白発現は正常肝組織に比べ肝硬変症の肝組織において有意に減少していたが、ERβについては有意差を認めなかった。正常と肝硬変の肝組織中のNOS活性については、肝硬変症においてNOS活性が減少傾向にあった。(結語)今回の検討により、肝硬変症の肝組織ではERαの蛋白発現およびmRNA発現は低下していたがERβの発現については有意差を認めなかった。
セルラーゼの起源―セルラーゼによるセルロース生合成の修復に関する研究

ポプラのセルラーゼは、セルロースの生合成が活発なところで発現し、細胞壁セルロースミクロフィブリル表層の準結晶性部分を分解した。シュクロースによって誘導され、そこにオーキシンを添加することによって更に強く発現されるようになった。シュクロースはシンクの場において、シュクロースシンターゼによってセルロース合成酵素の基質UDP-グルコースに変換される。すなわちシュクロースは、セルラーゼを誘導するとともに、セルロース合成の基質となることから、分解と合成が一致していた。加えて、セルロース生合成阻害剤(2,6-dichlorobenzonitrile)によってもセルラーゼの発現が抑えられた。セルロース合成菌(Acetobacter xylinum)を使って、セルロース合成酵素オペロン近傍のセルラーゼ遺伝子を破壊するとセルロースは合成されなくなった。この変異体に再びセルラーゼ遺伝子を入れてコンプリメンテーションを行うと、再びセルロースが生産された。生体高分子の生合成には、必ず間違いが生じる。そこで、それを修復するシステムが必要となる。DNA合成の間違いを修復するDNAポリメラーゼI、RNAのスプライシングを触媒するRNA、タンパク質のプロセシングを行うプロテアーゼやコンフォメーションを整えるシャペロンもこれらの類のものであろう。地球上で、植物は光合成によって炭素をセルロースとして固定している。固定されたセルロースは、細胞を包み込み、細胞の形・サイズを決定するための重要な生体高分子である。従って、全ての植物は、合成されるセルロースを修復しながら細胞壁骨格成分として蓄積していると結論した。セルロース分子の生合成において間違いを修復するステップは、合成開始、合成中、合成後の3段階あると考えられる。そこで本年度では、遺伝子からのアプローチを試みた。まず、セルロース合成菌(Acetobacter xylinum)のセルロース合成酵素オペロンの上流にあるセルラーゼ遺伝子をマーカーエクスチェンジ法によってノックアウトした。その結果、この微生物はセルロースの生産を停止した。次に、その変異株に、破壊したセルラーゼ遺伝子をpSA19に構築されたプラスミドとして変異株に形質転換させた。変異株は再びセルロースを合成した。セルラーゼ遺伝子は、Lacプロモーターによって高度に発現されたため、それに比例してセルロースの生産量も増加した。さらに、これにポプラのセルラーゼ遺伝子を導入してセルロースの生産を検討した。ポプラ以外にも、Tricodermaなどの強力なセルラーゼ、さらにはエンドタイプだけではなく、エキソタイプのセルラーゼをこの変異株に形質転換させて生成するセルロースを検討した。現在までに得られた全てのデータは、セルラーゼはセルロースの合成とともに保存され、進化してきたことを示している。特に、植物、動物、微生物、カビ由来の系統樹解析を行ったところ、それぞれよく保存されていることが示された。
新たに発見された一次聴覚皮質機能構造の回路基盤と機能意義

言語などの複雑音は蝸牛において周波数分解され、空間的に表現されることが知られている。音声周波数の空間表現は大脳皮質一次聴覚野まで保存され、一次聴覚野では、一つの純音は一つの帯状の領域で表現され、この帯状の領域が等周波数帯と呼ばれる。純音が等周波数帯を活性化する理由に視床一皮質投射が考えられるが、皮質内在性の神経回路の関与も考えられる。本研究では、in vivo、in vitro光計測法などを用い、モルモット一次聴覚野において、皮質内在性の神経回路が等周波数帯に対する寄与を調べた。これまで、in vivoにおいて、モルモット一次聴覚野の等周波数帯を同定し、等周波数帯の一ケ所を電気的に興奮させる実験や、視床を化学的に破壊する実験、および皮質領野間相互作用に関する実験などで、モルモットー次聴覚野において皮質内在性神経回路が等周波数帯の形状を規定していることが示唆されてきた。これを更にテストするために、皮質以外の神経回路の影響が除外できる一次聴覚野のスライスにおける活動の伝播を等周波数帯の短軸方向(水平面スライス)と長軸方向(冠状面スライス)で比較した。一次聴覚野はin vivoの光計測で得られたマーカーで同定した。これらの実験は100x100チャネルのCMOSカメラを用いて計測した。電位感受性色素としてdi-2-ANEPEQを用いた。実験の結果、いずれの断面のスライスにおいても、皮質の2/3層において、広範な活動の伝播が見られたが、冠状面スライスにおいて、より広範な伝播が見られたので、皮質の等周波数帯における活動の伝播が皮質の内在性神経回路によることをさらに支持した。これらの結果は、モルモット一次聴覚野において、皮質内在性神経回路によって等周波数帯全体を活動が自律的に伝播できることを示している。純音が等周波数帯を活性化する理由に視床-皮質投射が考えられるが、皮質内在性の神経回路の関与も考えられる。本研究では、in vivo光計測法などを用い、モルモット一次聴覚野において、皮質内在性の神経回路が等周波数帯に対する寄与を調べた。電位感受性色素RH-795を用いて、128チャネルのフォトダイオードアレーで光計測を行った。計測した領域は3mmx3mmで、モルモット一次聴覚野よりやや小さい領域である。一次聴覚野は純音に対する応答(トノトピー)で同定した。純音刺激に対し、活動がその周波数に対応する等周波数帯で見られたが、活動は等周波数帯全体に同時に出現するのではなく、その一ヶ所(多くの場合、背側)から始まって、約10msec弱で等周波数帯全体に広がった。皮質内在性の神経回路の関与を調べるため、等周波数帯の一ケ所を電気的に興奮させた。電気刺激の直接的な効果が空間的に限局されていたが(<250mm)、電気刺激による興奮が自律的に等周波数帯全体に伝播した。また、電気刺激による興奮と純音刺激による興奮は空間的に強い相関を示した。電気刺激による興奮の伝播速度が純音刺激によるものと比べて有意に遅かったので、電気刺激による興奮の伝播が皮質内在性神経回路による可能性が示唆される。これをテストするために、イボテン酸注入により、内側膝状体を破壊した動物を用いて同様な電気刺激実験を行った。その結果、皮質における電気刺激による興奮の伝播が影響されなかった。これらの結果は、モルモット一次聴覚野において皮質内在性神経回路が等周波数帯の形状を規定していることを示唆する。
ロボットビジョンによるシネ表示CT動画像からの腫瘍性病変自動診断

CT画像の診断では、生成した横断像を連続的に表示して動画として映写し(シネ表示)、医師が3次元イメージを読影することによって病巣の有無を判断することが有効である。この医師の診断を補助できる画像解析装置(ロボットビジョン)を開発するため本年度は以下の研究を行った。1.本課題は、従来の画像処理システムとは異なるアーキテクチャをもった新しい画像処理システムの開発である。ただしこの画像処理システムは、あくまで前処理と中間処理に関わるものである。本システムにより病変部認識を行う場合、本領域に参加する専門家が開発した知的診断アルゴリズムに本システムを接続できるようにすることが重要と考えられる。そこで本領域で開発が進んでいるプラットフォームとの融合を図るために、昨年度までに開発したシステムとPCをイーサネット経由で接続するためのインターフェイスを開発した。2.昨年度までの中間処理アルゴリズムを発展させ、ラプラシアン-ガウシアンフィルターに加え、ガボール関数型のフィルターをFPGAおよびアナログ回路に実装した。このフィルターを用いて、CT画像中の血管などの細長い陰影を抽出することが可能になった。3.本特定領域で配布されたCT画像を用いて、開発されたシステムの前処理および中間処理の性能評価を行った。その結果、シネ表示画像から実時間で、エッジ強調、エッジのコントラスト、エッジの移動方向を抽出できることを確認した。また腫瘍のような比較的同心円状に現れる陰影と血管のような細長い陰影を区別することができた。今後の課題は、これらの特徴量をLANインターフェイスによってPCへと転送し、パターンマッチングなどの手法を用いて、より高度な診断ができるシステムへと発展させることである。この医師の診断を補助できる画像解析装置(ロボットビジョン)を開発するために以下の研究を行った。1.ロボットビジョンのハードウエア設計と計算アルゴリズムの開発本課題で開発する画像診断ロボットビジョンは、主として前処理用のアナログ人工網膜、中間処理用FPGA回路ボード、診断用PCの3部から構成されている。アナログ人工網膜は、本研究室において既に完成しているので、本年度は中間処理用FPGAアルゴリズム開発用ボードを完成させた。FPGAアルゴリズムにおいては、シネ表示CT動画像からのエッジ、対象物の基本的形状、その中心座標といった特徴量の抽出を完成させた。2.ロボットビジョンとPCのインターフェイス開発医用画像診断には、経験の高い医師の先見的な知識をどのように診断ソフトウエアに組み込むかが大きな問題となる。この先見的知識について本研究で開発するシステムでは、この部分をパーソナルコンピュータで実行させる。このため中間処理ボードでの処理結果を、LANを介してPCへと転送するためのインターフェイスボードとソフトウエアを完成させた。これによって、本システムを既存のデジタル画像処理技術と融合させることができる。さらに本システムが知的診断共通プラットフォームへの接続が可能となれば、本システムは実時間知的診断における専用前処理システムとして一般的に普及する道も開ける。