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２０世紀科学イメージとしての原子力エネルギー表象　現代社会の神話としての科学表象

20世紀は科学の時代ではなく「科学神話」の時代である。本研究ではこうした科学情報の神話構造を問題設定の基盤として「原子力エネルギー表象」が誕生・発生・普及・浸透・再生産する社会的表象構造を暴きだすことを目指した。その際原子力エネルギー表象と市民社会の日常生活に浸透した科学表象の直接的関係については単著『白物家電の神話』によって、情報処理機械と人間精神の関係については単著『OL誕生物語』によって、各種機械仕掛け表象とモダンライフの関係については連載『モノ進化論』によって、それぞれ原子力エネルギー表象が発信する直接的・間接的科学神話の構造を分析した。本研究は20世紀に於ける「原子力エネルギー表象」の仮構性を表象文化論的に解明することを目指した。分析方法としては、「近代の科学神話」という枠組みの中で、とりわけ「原子力エネルギー」をめぐる大衆的科学表象に特化し、ポピュラー系科学雑誌に現れた「テキストの語り口」「図像的演出」に焦点を当て、原子力エネルギー表象が、より広範な科学信仰・進歩信仰を成立させてきた表象基盤構造と根本において同期性・根幹的連動性を有することを批判的に明らかにした。その分析作業を通じて、原子力表象・安全信仰が単独で生起してきたわけではないことを具体的に解析することにより、21世紀に求められるべき科学と大衆の新たな関係性をめぐる理論的視座を総体的な科学表象批判の観点から提言することを目指した。その結果、当該の原子力エネルギー表象もひとり20世紀初頭原子物理学の学的言説によるばかりではなく、より広義に於ける数理的・数値計測的課題についての学的・非学問的言説などが起動させるとりわけ「数学的合理性」表象の前言説的枠組みによっても極めて密接且つ錯綜した複合的表象関係をもつことが分かった。そこで本来の研究目的を果たすためにも本年度は数理的機能原則による「情報処理機器」をめぐる前言説的諸条件の実相に焦点を当てた研究活動・執筆活動を行った。具体的成果としては単行本・単著『OL誕生物語』(講談社)ならびに18本の「モノ進化論」分析等によって達成された。猶、一般財団法人「日本再建イニシアティブ」(理事長船橋洋一)主催の研究会「ライフスタイル革命委員会」に於いて(主題「ポスト3.11福島原発事故」)本研究の問題設定の視点から研究成果を一年間に亘り随時発信した。本研究は20世紀に於ける「原子力エネルギー表象」の仮構性を表象文化論的に解明することを目指している。分析方法としては、「近代の科学神話」という枠組みの中で、とりわけ「原子力エネルギー」をめぐる大衆的科学表象に特化し、ポピュラー系科学雑誌に現れた「テキストの語り口」「図像的演出」に焦点を当て、原子力エネルギー表象が、より広範な科学信仰・進歩信仰を成立させてきた表象基盤構造と根本において同期性・根幹的連動性を有することを批判的に明らかにする。その分析作業を通じて、原子力表象・安全信仰が単独で生起してきたわけではないことを具体的に解析することにより、21世紀に求められるべき科学と大衆の新たな関係性をめぐる理論的視座を総体的な科学表象批判の観点から提言することを目指す。本年度は上記の問題設定の下、とりわけ原子力発電システムとモダンライフの理念的・表象論的相互関係をあぶり出す基礎作業を行った。まず原子力発電システムに代表される遠隔地発電システムの歴史的展開と、それに対応した快適さを旨とする日常の消費生活(モダンライフ)との連動性とに焦点を絞った。具体的には1910年代以降の米国を中心に取りあげ、そもそも電気エネルギーの家庭内空間への進出とそれに伴う生活スタイルの変容・生活哲学の変移の実相を摘出した。ここまでの時点で明確にしたのは、原子力エネルギー及び原子力エネルギー表象の前史(Vorgeschichte)としての「電気時代」の黎明期、「電気仕掛けのモダンライフ神話」の誕生の表象構造である。この分析作業が欠かせないのは、20世紀後半の原子力発電表象を語るためには、20世紀初頭段階における電化神話の成立を先行的に分析する必要があるからであった。分析方法としては、「近代の科学神話」という枠組みの中で、とりわけ「原子力エネルギー」をめぐる大衆的科学表象に特化し、ポピュラー系科学雑誌に現れた「テキストの語り口」「図像的演出」に焦点を当て、原子力エネルギー表象が、より広範な科学信仰・進歩信仰を成立させてきた表象基盤構造と根本において同期性・根幹的連動性を有することを批判的に明らかにしようと試みた。

その結果、当該の原子力エネルギー表象もひとり20世紀初頭原子物理学の学的言説によるばかりではなく、より広範に於ける数理的・数値計測課題についての学的・非学問的言説などが起動させるとりわけ「数学的合理性」表象の前言説的枠組みによっても極めて密接且つ錯綜した複合的表象関係をもつことがわかった。わけても当該表象領野と20世紀初頭比較的深く関連するものとして、各個別技術に特化した論考シリーズ「モノ進化論」に於いて、例えば「天体望遠鏡」「卓上計算機」「電話」「灯台」「科学の黙示録」等の個別技術領域が発信する表象世界が、現代の表象的礎としての20世紀初頭、当該のエネルギー表象に必ずしも可視的ではないが精妙な表象連合関係といった社会的記号性の伝播関係をもつことを明示・暗示することをえた。ドイツ文学これまでに収集した資料の分析に続き従来の分析から解明された科学的主題全般の表象構造を前提としつつも、とりわけ「原子力エネルギー」表象を中心に再収集・継続的分析をおこなう予定だったが平成20年度末に刊行された著書『ポップ科学大画報』で取り扱った「ニューク・ポップ」(「大衆向け原子力エネルギー表象」の総称)を継続発展させて「原子力平和利用」「ビキニ環礁水爆実験」「アメリカン・コミックに於ける原子爆弾」「ウォルト・ディズニーと核実験」「原子力発電」等、20世紀大衆社会・大量消費社会の構成要素とされた「核の平和利用」表象圏について一応予備的分析を進めることができたからである。本年度本研究は具体的には20世紀のドイツ・米国・日本の「科学啓蒙雑誌」(所謂「ポピュラー系科学雑誌」)の表象分析という方法を採った。そこに表出された種々の「科学イメージ」の表象分析を通じて、20世紀大衆社会が獲得するに至った科学技術観が「現代社会の神話」として、20世紀大衆社会の言説の枠組みを形成していった過程を明確にし、そうした大枠の表象圏の内部に原子力エネルギー表象を位置づけ批判的に捉えた。分析対象は専門的科学者が発信する科学知識ではなく、20世紀大衆が共有した科学イメージつまり「大衆化した科学情報(ポピュラーサイエンス)」であった。一般に科学ジャーナリズムと呼ばれる情報メディアであるが、別して19世紀後半から流行するようになった科学啓蒙雑誌というジャンルを主要な分析対象とした。本年度は欠損部分の資料収集に即刻当たることから始まったが、同時にこれまでに収集した資料の分析は既に進行しており、本年度に於いてもそれを継続・発展した。その際、従来の分析から解明された科学的主題全般の表象構造を前提としつつも、別して「原子力エネルギー」表象を中心に再収集・継続的分析を行った。具体的にはドイツ科学雑誌3誌と米国科学雑誌6誌及び日本科学雑誌3誌に掲載された同傾向の記事をテキスト分析し、写真・イラストを図像分析にかけた。とりわけ本年度はこれまでの採択課題を継承し、広義の「大衆社会の表象分析」に決定的に欠落していた側面を補うこと。即ち単に原子力エネルギーの科学史・技術史としてではなく、大衆化した科学情報という媒介項を提出することにより、大衆の価値体系を構成するに至る広義な言説の枠組みを分析するという理論的可能性を提示することであった。「20世紀は科学の時代」だと評されるが、寧ろ「20世紀は科学神話の時代」であったと言うべきである。本年度はこうしたパラダイム転換の一部を遂行できた。
回折輻射を用いた極低エミッタンスビームのビームサイズ測定

回折輻射の理論的な研究は1970年代に行われているが実験的には1990年代に入って初めて測定されたもので実験的研究は十分に行われていなかった。また、本研究課題で用いる可視光領域の非干渉回析輻射光は本研究グループによって2002年度に世界で始めて測定され、その後、2004年度にはビームサイズ測定の初期データを得、国際学会において口頭発表で我々のグループの研究成果の報告などを行ってきた。これらの実験によって回折輻射を用いたビームサイズ測定の原理的な検証はできた。原理的には回折輻射を用いたビームサイズ測定はビームがターゲットを一度通過しただけでビームサイズ測定を行うこと(シングルショット測定)が可能である。本年度はこのシングルショット測定を可能にするための測定器系の構築とビームテストを行った。ビームサイズ測定は回折輻射の強度角度分布を測定する必要がある。シングルショット測定ではこの強度角度分布を一回の測定で得なければならず、かつ放出される回折輻射は微弱であるため高感度の多チャンネル測定器が必要である。そのためにわれわれは冷却CCDカメラを測定器として採用した。CCDを用いることにより以前の測定方法よりも角度分解能の向上も図れた。また、イメージインテンシファイアを用いて回折放射光を増幅することでさらに測定感度を向上させた。実験においてこの測定器系を用いてシングルショットで回折輻射光の二次元分布を測定することに成功した。また、角度分解能が向上したことにより標的が理想的な形状ではなく、10ナノメートルレベルで歪んでいることが示唆された。これらのことは今後の回折輻射ビームモニタの利用において重要な基礎データを与えることができたと考える。また、本研究課題で用いる可視光領域の非干渉回折輻射光は本研究グループによって2002年度に世界で始めて測定されたものである。この本グループの研究によって回折輻射の基本的性質を確認することができたが測定エリア近傍の偏向電磁石からの放射光と回折輻射が干渉を起こし光の放出角度に対する強度分布がゆがんでしまうことがわかっている。本年度、ビームサイズ測定のたあに以下のことを行った。はじめにビームサイズ測定用のスリットターゲットの製作を行った。ターゲットには高い表面精度、300ミクロン程度の薄さ、スリットの加工精度が要求される。これを達成するために精密加工されたシリコン基板上に金属膜を蒸着させることで解決した。次に以前の実験で観測された放射光による干渉を解決することを行った。放射光はターゲットから10mほど離れた偏向電磁石から放射されるのでターゲット上では大きな垂直方向のサイズをもつのでターゲットの上流にビームに対して影響が出ない程度の穴を持つマスクを導入した。マスクからも回折輻射が放出され干渉を起こす可能性がるためマスクの素材として絶縁体であるセラミックを使用し回折輻射の放出を抑制した。マスクを用いて回折輻射の測定を行った結果、干渉は非常に強く抑制されており放射光の混入がほとんどないことを確認した。この実験条件の下、実験的によく理解されている遷移放射光を用いてスリットから放出される回折輻射を評価したところ理論とよい一致をしていることが確認された。次に前後に設置されたワイヤースキャナーで確認を行いながらビームサイズを偏向して回折輻射の測定を行ったところビームサイズに対して応答があることが確認された。本成果は現在投稿に向けて論文の製作を行っている。しかしながらターゲット上でのビームサイズを正確に求めることが現在の装置系では測定することができない。また、放射光のバックグランドはかなりの部分が抑制されているがまだ残っており、今後より精密な実験を行ううえで問題になる可能性があることがわかった。平成16年度以降これらの問題を解決していくことが課題となる。昨年までの研究によって測定点でのビームサイズの変化に対して回折輻射が変化することが測定されていたが測定点におけるビームサイズは他地点に設置されてビームモニターからの測定値を用いて求めており直接的に測定点におけるビームサイズを求めることはできなかった。そこで、本年度始めに回折輻射のターゲット部に10ミクロンのタングステンワイヤーを張り、ワイヤースキャナーとして用いることでターゲット部でのビームサイズを直接測定できるようにした。この改良により直接的に回折輻射によって求めたビームサイズとの比較が可能になった。ビームサイズが10ミクロンを切る様な領域において回折輻射で求めたビームサイズはワイヤーによって測定したビームサイズよりも大きな値を示したが他の領域においては両者の測定は一致した。これは回折輻射の測定に放射光によるバックグランドがわずかながら混入しており小さなビームサイズ領域ではこの影響が出てきているものと考えられる。

また本年度は二つの金属面に角度をつけた新しいターゲットを用いて新しい回折輻射を用いたビームサイズ測定の基礎実験を行った。この測定方法は二つの回折輻射の発光点の位相差を用いてビームサイズを測定するものであり、理論から計算される干渉を確認することができた。今後、ビームサイズを変化させての応答等ビームモニターとしての評価を行う。回折輻射の理論的な研究は1970年代に行われているが実験的には1990年代に入って初めて測定されたもので実験的研究は十分に行われていなかった。また、本研究課題で用いる可視光領域の非干渉回析輻射光は本研究グループによって2002年度に世界で始めて測定され、その後、2004年度にはビームサイズ測定の初期データを得、国際学会において口頭発表で我々のグループの研究成果の報告などを行ってきた。これらの実験によって回折輻射を用いたビームサイズ測定の原理的な検証はできた。原理的には回折輻射を用いたビームサイズ測定はビームがターゲットを一度通過しただけでビームサイズ測定を行うこと(シングルショット測定)が可能である。本年度はこのシングルショット測定を可能にするための測定器系の構築とビームテストを行った。ビームサイズ測定は回折輻射の強度角度分布を測定する必要がある。シングルショット測定ではこの強度角度分布を一回の測定で得なければならず、かつ放出される回折輻射は微弱であるため高感度の多チャンネル測定器が必要である。そのためにわれわれは冷却CCDカメラを測定器として採用した。CCDを用いることにより以前の測定方法よりも角度分解能の向上も図れた。また、イメージインテンシファイアを用いて回折放射光を増幅することでさらに測定感度を向上させた。実験においてこの測定器系を用いてシングルショットで回折輻射光の二次元分布を測定することに成功した。また、角度分解能が向上したことにより標的が理想的な形状ではなく、10ナノメートルレベルで歪んでいることが示唆された。これらのことは今後の回折輻射ビームモニタの利用において重要な基礎データを与えることができたと考える。
日本民法典改正を視野に入れた民法改正をめぐる国際的状況の比較研究

民法典改正をめぐる国際状況を把握するために、年6回の研究会を開催し(うち、1回は合宿研究会)、各国の民法改正状況を把握するとともに、日本民法の改正のあるべき方向を検討した。その結果、2008年3月はじめに、各国私法のハーモナイゼーションを目的とするヨーロッパ及びアジア各国の民法改正担当者等を招聘する国際シンポジウムを開催することが決定され、ドイツ、フランス、オランダ、ヨーロッパ民法典、中国、台湾、韓国の関係者からシンポジウム参加の承諾を得ることができた。この間、ドイツでの調査を岡、平林両名が担当し、フォン・バール教授、シュレヒトリーム教授らとの意見交換、フランスでの調査を野澤が担当し、ピエール・カタラ教授らとの意見交換、韓国での調査を加藤が担当し、尹眞秀教授らとの意見交換を行った。これ以外にも、加藤は、台湾での別のシンポジウムに出席した機会に、王澤鑑教授との意見交換を行い、岡は、ブタペストにおいて開催されるヨーロッパ民法典の作成作業のための研究会に参加することが許されており、宮下も岡とともに再度のドイツ調査に参加する予定である。また、3月のシンポジウムに提出する、日本民法改正原案草稿の起草もかなり進み、民法総則の起草を完成し、現在、物権法改正原案草稿、不法行為法改正原案草稿を、研究会を重ねながら検討しているところである(債権法改正原案草稿の検討は、2007年夏から開始予定)。国際シンポジウム開催後、2008年10月には、日本私法学会のシンポジウムにおいて民法改正のための問題提起を行う予定であり、この企画調査をふまえた形の科学研究費の申請を2008年度に向けて準備中である。
量子臨界点近傍の新奇超伝導状態の解明

本研究では、量子臨界点近傍の超伝導について着目し、量子臨界性に伴う様々な異常物性が超伝導にどのように影響を及ぼすかを明らかにすることを目的としている。平成30年度においては、過剰ホールドープ系の(Ba,Rb)Fe2As2系の単結晶試料において、正方晶の[100]および[110]方向に一軸歪みを加えた状態における弾性抵抗測定を行った。その結果、ドープ量が少ない領域では、他の鉄系超伝導体でみられるように、Fe-Fe方向の電子ネマティック揺らぎが大きいのに対して、高ドープ領域では45度方向異なるFe-As方向の揺らぎが大きくなることが明らかになった。特に、最もホールが多いRbFe2As2では、38ケルビン以下でFe-As方向のネマティック秩序が形成されている証拠を得た。この結果は、鉄系超伝導体において、通常のFe-Fe方向とFe-As方向の、2つの異なる電子ネマティック相が存在することを明らかにしたものである。また、同様な実験をCsFe2As2において行ったところ、RbFe2As2と同様にFe-As方向のネマティック揺らぎの増大が観測されたが、ネマティック秩序は低温まで観測されず、ネマティック量子臨界点の近傍の振舞いが見られた。今後、CsとRbの混晶系の研究により、ネマティック量子臨界点の実現が期待される。次に、Fe(Se,S)系超伝導体について、オランダ高磁場研究所との共同研究により、磁場で超伝導を抑制した状態における輸送現象の測定を行った。この系ではFeSeで90ケルビンに現れる電子ネマティック秩序がS置換により抑制されネマティック量子臨界点の存在が示されている。本研究により、このネマティック量子臨界点近傍で、低温まで温度に比例する電気抵抗率の温度依存性が観測された。この結果は、ネマティック量子臨界ゆらぎにより非フェルミ液体的振舞いが現れることを明らかにしたものである。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。特に、量子臨界点近傍では、有効質量の増大に伴い、フェルミエネルギーが小さくなるため、それに伴い、超伝導の結合力の増大により、BCS-BECクロスオーバーの物理を展開することが可能になることが期待される。平成27年度は、特にフェルミエネルギーが小さい電子構造を持つ、FeSe系超伝導体に焦点を当てた研究を展開した。まず、FeSe純良単結晶試料を用いて、BCS-BECクロスオーバー領域で期待される、転移温度以上の常伝導状態の広い温度領域にわたる前駆的な電子対形成(プリフォームドペア)の有無を調べた。具体的には、磁気トルク測定による詳細な超伝導反磁性成分の定量化を行い、通常の超伝導揺らぎの理論であるガウシアン揺らぎとの比較を行った。その結果、通常に比べ非常におおきな反磁性成分が、転移温度の約2倍程度の高温まで存在することが明らかになり、プリフォームドペアが存在していることを明らかにした。この成果は、今まで実在の固体では困難であった、BCS-BECクロスオーバーの物理学を、この系で詳細に調べることができるようになったという点で重要である。さらに、FeSeでは、90ケルビンで正方晶から直方晶への構造相転移を示し、大きなab面内異方性を生じる電子ネマティック秩序が形成されることがしられているが、Seサイトを等電荷数を持つSで一部置換した系において、電子ネマティック相を抑制し、この相の量子臨界点を実現することに成功した。この量子臨界点はよく見られる反強磁性相の量子臨界点とは異なり、磁性を示さず、回転対称性の破れた秩序の新しい量子臨界点であり、この量子臨界性が超伝導にどのように影響を及ぼすかを調べることが重要な課題となると考えられる。平成27年度については、FeSe系に焦点を当てた研究を行い、まず、その電子構造の決定のために高磁場磁気抵抗による量子振動測定を行った。その結果、低温における電子ネマティック相では、マルチバンドの電子構造を持ち、すべてのバンドのフェルミエネルギーが数meV程度の非常に小さいことが明らかになった。この小さなフェルミエネルギーは、この系の超伝導のエネルギーギャップと同程度であり、通常の超伝導で期待される振る舞いとは大きく異なる。このようなフェルミエネルギーに比べ非常に「大きな」超伝導ギャップを持つ系では、超伝導の本質である電子対形成にかかわる結合力が非常に大きいことを意味しており、弱結合結合の超伝導理論であるBCS理論と、強結合極限の理論であるボーズ凝縮(BEC)のクロスオーバー領域に位置しているということができる。このBCS-BECクロスオーバーは主に冷却原子系で研究がなされているが、実在の固体では研究対象物質が存在しなかった。本研究により、このような物理学の展開が可能になったといえる。本研究では、磁気トルク測定により、この系の巨大な超伝導揺らぎを発見し、クロスオーバー領域で期待されるプリフォームドペアの存在を示唆する結果を得た。さらに、FeSe系における電子ネマティック秩序とその量子臨界点の研究を展開した。特に、ネマティック揺らぎの定量化にあたり、ピエゾ素子を活用した、ネマティック感受率の測定システムを立ち上げ、S置換によりネマティック転移温度が抑制されるにつれて、ネマティック感受率が非常に増大することが明らかになった。

この結果は、ネマティック量子臨界点でネマティック揺らぎが増大していることを直接示した結果である。以上より、本研究は順調に進展していると判断できる。本研究では、量子臨界点近傍の超伝導について着目し、量子臨界性に伴う様々な異常物性が超伝導にどのように影響を及ぼすかを明らかにすることを目的としている。平成28年度は、2種類の鉄系超伝導体に着目し、それぞれの量子臨界点近傍における超伝導について調べた。まず1つ目は、ホールが過剰にドープされているAFe2As2(A = K, Rb, Cs)系について、Aサイトのイオン半径が大きくなるにつれて、電子比熱係数が増大することに着目し、電子の有効質量が発散的に大きくなる量子臨界性を示唆することを示した。これは、今まであまり着目されていなかった点であるが、電子比熱係数の絶対値では、量子臨界性について精力的に研究されているBaFe2(As,P)2の系に比べても大きく、重い電子系並みの値を示しており、反強磁性量子臨界点の近傍に位置していることが考えられる。この系の超伝導状態についてより詳細に調べるために、極低温における磁場侵入長の温度依存性の精密測定を行い、その結果、マルチバンドの一部にギャップのノードを持つこと、また量子臨界性による有効質量の増大が、超伝導ギャップが小さいところでより顕著になるというモデルを仮定したものでよく説明できることを示した。2つ目は、Fe(Se,S)について昨年度に引き続き電子相図の決定を行い、等電荷置換により電子ネマティック相と呼ばれる大きな面内異方性を示す電子状態が抑制され、ネマティック量子臨界点が存在することを示した。これに対し、FeSeに圧力を印加すると、ネマティック相の抑制とともに圧力誘起の反強磁性相が出現し、その磁性相がドーム型の形状をしており、より高圧で磁性が抑制されることに伴い高温超伝導相が現れることが明らかとなった。さらに、現在Fe(Se,S)の圧力下の電子相図について詳細な研究を行っている。まず、ホールが過剰にドープされているAFe2As2(A = K, Rb, Cs)系についての量子臨界性については、今まで議論されていた鉄系超伝導体母物質の反強磁性相を抑制することにより現れた量子臨界点とは異なり、過剰ドープした先に現れた新たな量子臨界点の存在を示唆するものであり、新規性が高い結果と考えられる。理論的には、今回の系は、鉄原子あたりの電子数が6である母物質にホールを過剰にドープした電子数5.5の系に当たり、ハーフフィルドの電子数5で期待されるモット絶縁相に近いため、そのモット絶縁相の反強磁性状態の終点に関連した量子臨界性である可能性が指摘されている。本研究はこのような鉄系超伝導物質の広範囲の電子相図の理解に非常に重要な知見を与えるものである。また、Fe(Se,S)系については、Seと等電荷をもつSにより一部化学置換することで、化学的な圧力効果を与えることができるが、この置換では反強磁性相は現れない。これに対し、物理的な圧力効果では反強磁性が出現する。FeSeにおける物理圧力効果では、電子ネマティック相が完全に抑制される前に反強磁性が現れるため、ネマティック相と磁性相を分離することはできなかったが、Fe(Se,S)の圧力効果では、この2つの相を完全に分離することに成功した。またその間の非磁性正方晶相において、超伝導転移温度が大きく上昇することを発見した。
MIMO レーダにおける同期不完全性の影響評価と特性向上への応用

送受信に複数のアンテナを用いるMIMOレーダにおいて,受信機間のサンプリングおよび位相ジッタがレーダの検出確率に及ぼす影響を評価した.代表的な3種類のMIMOレーダ信号処理法について,これらのジッタの影響は重大なものではなく,既存の同期方式で十分であることを見出した.併せて,実験的評価のために2×2 UWB MIMOレーダテストベッドを開発した.また,UWB MIMOレーダによる到来方向推定法を開発した.送受信に複数のアンテナを用いるMIMOレーダにおいて,受信機間のサンプリングおよび位相ジッタがレーダの検出確率に及ぼす影響を評価した.代表的な3種類のMIMOレーダ信号処理法について,これらのジッタの影響は重大なものではなく,既存の同期方式で十分であることを見出した.併せて,実験的評価のために2×2 UWB MIMOレーダテストベッドを開発した.また,UWB MIMOレーダによる到来方向推定法を開発した.広域配置型2×2MIMO(multiple-input multiple-output)UWB(超広帯域)レーダ実験系を開発した.実験系は送信側では,任意波形発生器にて所望信号を生成し,IおよびQ変調器で変調して送信する.受信側では,IおよびQ復調器で復調したベースバンド信号をDSO(digital storage oscilloscope)でA/D変換する.送信アンテナには無指向性アンテナ,受信アンテナにはホーンアンテナを用いた.この実験系の測距性能を評価するために,電波暗室内で信号伝送確認実験を行った.送信信号には,サンプリングレート2.5GS/s,中心周波数3.5GHz,帯域幅500MHz,5倍オーバサンプリングされた12段のM系列を使用した.まずターゲットを含まずに伝送確認を行うため,送受信アンテナを対向配置して信号を送受信した.各送信機からの到来距離と到来波数の確認を行うために,片方の送信機のみ信号を送信する場合と反射板を設置したマルチパス環境で同様に測定した.受信信号と送信信号レプリカとの相関処理より得られる遅延プロファイルから到来時間推定を行い,各送信アンテナから受信アンテナまでの到来距離を求めた.測定結果より,0.8ns(0.24m)以内の誤差で測距可能であった.さらに,広域配置型MIMOレーダの性能の指標となる検出確率と誤警報確率をSISO(single-input single-output)レーダおよび3種類の処理方式((1)各レーダ独立処理,(2)非同期集中処理および(3)完全同期集中処理)をシミュレーションで比較した.シミュレーション結果から,検出確率が99%以上を実現する時(誤警報確率が10^<-6>時の閾値),SISOレーダに対し,広域配置型MIMOレーダは信号対雑音比が約5dB悪化した状態でも同等の性能が得られると推定された.レーダ性能の基本指標となる検出確率と誤警報確率を,SISO(single-input single-output)レーダおよび3種類のMIMOレーダ((1)各レーダ独立処理,(2)非同期集中処理および(3)完全同期集中処理)について,シミュレーションによって比較した.例えば,検出確率99%,誤警報確率10-6を実現する時,SISOレーダに対しMIMOレーダは信号対雑音比が約5dB劣化した状態でも同等の性能が得られることが分った.また,実験的評価を行うために,2×2MIMO(multiple-input multiple-output)UWB(超広帯域)レーダ実験系を開発した.実験系は送信側では,任意波形発生器にて所望信号を生成し,IおよびQ変調器で変調して送信する.受信側では,IおよびQ復調器で復調したベースバンド信号をDSO(digital storage oscilloscope)でA/D変換する.この系の性能を評価するために,電波暗室内に1波および2波環境を作り,信号伝送実験を行い,設計通りの性能が得られていることを確認した.さらに,複数アンテナで受信したUWBレーダ信号から到来方向を推定するのに,従来の狭帯域で用いられてきたMUSIC法やMVDR法が適用可能なことを示すとともに,受信信号からマルチパス成分を抽出し,それが単一の反射波から成るのか,あるいはUWBでも分解不可能な合成波から成るのかを,信号の共分散行列の固有値の大きさから判定する方法を考案した.本方法の有効性をSIMOレーダによる実験結果によって確認した.この結果を国際会議で発表し,最優秀学生論文賞を受賞した.送受信に複数のアンテナを用いるMIMO(multiple-input multiple-outoput)レーダを等価低域系でモデル化し,シミュレータを開発した.送信信号には直交性に優れるM系列を採用した.このシミュレータを用いて,これまで研究がなされていなかった受信機間のサンプリングジッタおよび位相ジッタがレーダの検出確率に及ぼす影響を評価した.代表的な3種類のMIMOレーダ信号処理方式について,同じ誤警報確率の条件下で,これらのジッタが検出確率に及ぼす影響は重大なものではなく,既存の同期方式で十分であることを見出した.これらの結果を国際会議などで発表した.シミュレーションと並行して,2×2超広帯域MIMOレーダテストベッドを開発した.ベースバンド信号の生成に任意波形発生器,高周波(3.5 GHz帯)信号の発生にはマイクロ波信号発生器と直交変調器,受信には低雑音増幅器,直交復調器,低域通過フィルタおよびディジタルストレージオシロスコープを用いるものである.受信信号処理はオフラインで行った.

まず,送受信端子間を同軸ケーブルと減衰器で接続したwiredの実験において,MIMOレーダが従来のSISO(single-input single-output)レーダの性能(誤警報確率一定の場合の検出確率)を凌駕していることを確認した.さらに,電波暗室の中で導体球を物標として用いて,実際に電波を送受信する実験を行い,誤警報確率0.01%のとき検出確率80%となる信号対雑音電力比が,SISOレーダと比較して6-10 dB低くなることを実証した.ただし,シミュレーション結果と実験結果には5-10 dBの乖離があり,原因を究明中である.これらの結果を国際会議などで発表した.理論および数値解析については,MIMOレーダの基本性能を計算するシミュレータを開発したが,同期不完全性の影響評価までには至らなかった.実験系については,低雑音増幅器故障などのハードウェア障害のため,SISOおよびSIMO構成までは進展したが,MIMO構成での実験までには至らなかった.一方,信号解析法の検討は,国際会議発表(最優秀学生論文賞受賞),英文論文誌投稿(採録決定済み)まで進展したので,全体としては「(3)やや遅れている」程度であると判断する.24年度が最終年度であるため、記入しない。シミュレータの開発・デバッグを進め,当初の計画であるMIMOレーダにおける同期不完全性の影響を評価する.また,実験系を完成させ,静止ターゲットから初めて動的ターゲットをMIMOレーダで探知する際の性能を明らかにしてゆく.当初は4×4MIMOレーダまで開発する計画であったが,研究費の制約から,今年度においては,2×2構成までに止める.また,従来のSISOと比較して,SIMOおよびMIMOレーダを車載用短距離レーダに応用した場合の性能評価と信号処理技術の研究を追加する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
一分子蛍光相関法による転写因子NF-κB高感度・迅速検出法開発と救急医療への応用

炎症反応の中核を成す転写因子NF-κB活性化状態を病院検査室で利用できる高感度・迅速な計測方法を開発する。本研究は液相における物質のブラウン運動を計測する一分子蛍光相関法を基盤にした応用開発である。救急医療での迅速な対応が要求される全身炎症反応症候群(SIRS)病態に関わるNF-κB活性化状態の迅速検査法を確立することでSIRSの予後予測と早期対策が期待できる。本研究は、炎症反応の中核をなす転写因子NF-κB活性化状態を病院検査室で検査できるように、高感度・迅速性を有する測定法開発を目的とする。本年度は、計測原理の基礎的検討を行い、測定プロトコールを構築した。以下に研究実績をまとめた。(1)全血からの迅速なリンパ球核蛋白抽出法開発:7mlEDTA-2K採血管で採血、溶血剤で赤血球を除去した後、白血球吸着フィルター膜吸引操作によるリンパ球分離法を開発し、定法のフィコールによる遠心分離による白血球層分離法と比較検討した。その結果、本フィルター法は5分間という迅速性が実現し、高品質なリンパ球核抽出蛋白が得られた。(2) 1分子蛍光相関法(FCS)によるNF-κB解析基礎検討:リコンビナントNF-κB蛋白と蛍光標識プローブと反応させた後、CSF測定機器(オリンパス社)を用い1fLに設定した観測領域内ブラウン運動を平均拡散時間で計測した。検出特異性はプローブに変異を入れたもので評価できることを確認し、NF-κBとプローブの非結合状態から結合状態の平均拡散時間遅延は500usecであったことより感度の高い測定系であることを明らかにした。(3) FCSによる核蛋白内NF-κB定量計測法確立: HeLa細胞、Jurkat細胞にTNF-α刺激を行い経時的にIL-6、IL-8, IL-18をELISA法、NF-κBをFCS法とELISA法で解析した。その結果、NF-κBは刺激30分後にFCS法にて活性化増加が検出された。また、IL-6、IL-8, IL-18は刺激4時間後より有意な上昇を認めた。以上、炎症性サイトカインの上昇予測に、本FCS法によるNF-κB活性化測定が有用であるという結論が得られた。昨年度に引き続き1分子蛍光相関法(FCS)による転写因子NF-κB活性化の定量検査法に関する測定制度を向上させるための基礎的な検討を行い、以下に示すような改良を加えた。さらに健常者を用いた全血から白血球からの核蛋白中のNF-κB定量値を算出し、本方法による健常者のNF-κB活性化基準範囲を設定することができた。1)全血からの白血球分離と迅速な核蛋白抽出法の改良:SIRS症例とくに重篤な急性呼吸器障害(ARDS)を発症した患者はリンパ球が減少し好中球が増加する症例が多く存在する。そこでPolymorphoprep Biocolle, Mono-Poly, Rosette-sepの4剤による全血からの分離を検討した。その結果、Biocolleは全くは白血球層が分離できす、Rosette-sepは白血球層が形成されるものの赤血球層との分離が困難であり最終的にPolymorphoprepから好中球が多数分離できることが判明した。リンパ球の単離は昨年報告した白血球吸着フィルター膜吸引方式、好中球の単離はPolymorphoprepによる遠心分離法を病態に応じて使い分けるプロトコールを確立した。2)健常人43名に対して1)の方法でリンパ球を単離し、FCS法によるリンパ球核蛋白1μg中のNF-κB量を測定した。その結果、0-0.05ngの範囲にあることが明らかになった。さらにこの値は肥満やメタボリックシンドロームで増加する傾向にあることが明らかになった。3)病院救急外来・手術室・集中治療室に急患として搬送された患者のりちSIRS患者20名、血液培養で因菌が同定された菌咀症20例を目標に臨床検体を集積中である。とりわけ上部消化管疾患と下部消化管疾患とに分けた解析も実施中であり、経時的測定による予後との関連を明らかにする研究が当初の計画どおり順調に進んでいる。また、平成22年3月の時点で目標数50例に対して23例のデータが集まり,炎症性サイトカインTNF-α,IL-6,IL-8,IL-18,MCP-1との相関を解析中である。1分子蛍光相関法(FCS)による転写因子NF-κB田活性化の定量検査法に関する測定精度を向上させるための基礎的な検討を行い、以下に示すような改良を加えた。1)競合アッセイ法の開発:FCSはブラウン運動計測を原理とするため、粘稠度を一定し、核蛋白の非特異結合をいかに排除できるかが鍵となる。蛍光標識プローブに対し、非標識NF-κB特異結合プローブ過剰量入れた競合反応

並進拡散時間と蛍光標識プローブに対し非標識NF-κB非結合プローブを過剰量入れた並進拡散時時間の比(Ta/Tb)が、Pfw+NF-κB複合体の有無に基づく並進拡散時間差に相当するアッセイを考案した。本法により、プローブ濃度と粘稠度が一定となり、含まれる夾雑物の影響が相殺される。蛍光標識核酸プローブとの複合体形成に基づく並進拡散時間延長を正確に知ることができ、高精度定量法が確立できた。2)本態性高血圧患者45名のリンパ球核内NF-κB量と各種パラメーターとの関係を検討し、日中拡張期血圧、Body Mass Index,総コレステロール、中性脂肪、血中乳酸値とNF-κB活性化量が単相関する結果が得られた。さらに高血圧症にメタボリック症候群を合併すると、NF-κB活性化量が有意に上昇することが明らかになった。
全胚培養を用いた聴器奇形の実験的研究

1)全胚培養法を用いたラット聴器の発生学的研究Wistar系ラットの胎生13日目胎仔を36時間回転培養し、連続組織標本を作って、聴器の発生について母体内発育14日目および14.5日目胎仔と比較検討した。培養液にはラット非動化血清を用いた。聴器構成諸要素の形態発育は略同等で、正常な発生を再現しえた。今後、培養時間の延長を考えれば、器官形成期を通じての培養が可能と思われた。2)全胚培養法を用いたマウス聴器の発生学的研究ラットより一両日発生分化が早いため中耳実験発生上有利なマウスで全胚培養における聴器発生を試みた。ICR系マウスの11.5日目胎仔をラット非働化血清で48時間全胚培養した。その結果、胎仔の発育は42時間までは、外表形態、聴器組織所見ともほぼ正常な発達経過を示した。3)ビタミンAのラット聴器発生に対する影響ビタミンAの合成誘導体を胎生12日目ラット胎仔の培養液に加えて、その後の発生について検討した。その結果顎顔面の外表形態の発達に異常を認めず、組織光顕所見上、耳管咽頭陥凹に近い体表皮下細胞中に多数のエオジン濃染性顆粒を認めた。同様の所見は、アブミ骨原基の中にもみられた。透過電顕的には、この顆粒が、形態的に水解小体と推定された。これの催奇形性との関係については、更なる検討を要する。4)回転培養法におけるマウス胎仔聴器の発生学的研究器官培養による中耳発生の観察は、立体的3次元的形態発生とその観察には不向きであった。回転培養による聴器器官培養を行い、その形態発生への改善を試みた。ICRマウス13日目胎仔聴器を、BGJ bmediumで回転培養した。その結果、48時間培養で、中耳諸構造物の正常な組織学的、形態学的発生が可能であった。その技術的容易さと正確な3次元的形態発生が今後のこの方面の研究に極めて有用であると結論した。本年度研究計画の中心となる回転式胎仔培養器の納品が平成元年9月末日であったため、同器を用いての可及的長時間観察可能である条件決めに手間どったにも拘らず、平成2年2月初旬の基礎耳科学会に新鋭器を使った研究発表ができた。また、それまでに行ってきた研究成果も加えて、平成元年度実績をまとめると下のようである。1.催奇形実験によるもの現在までマウス母獣の妊娠8日目にビタミンAを腹腔内投与して得た胎仔の外耳の形態異常について、さらに10日目、14日目投与のものも加えて、胎生12日から14日までの各胎齢胎仔計44胎80耳について、パラフィン包埋による組織標本を作製、催奇形因子の投与時期と奇形発症病態などについて観察した。その結果、8日目投与では12日目にすでに外耳発生は高度に障害されていること、13日目で外耳道の内方進展が強く障害されること、14日目で外耳道の屈曲が著明で耳介の形成異常も明らかであることなどを観察した。

また、催奇形因子投与日が遅れるほど、つまり聴器の臨界期を離れるほど、現われる奇形病態が軽度であった。2.新回転培養器によるもの今までラット12日目胎仔の24時間培養に成功したが、これは閉鎖系培養器によるものであり、中耳の発生を観察するには、持続的ガス供給による培養期間の延長が必要であった。今回は、新装置によってこれが可能となった。胎生12日目Wistar系ラット胎仔を、37°Cにて36時間回転培養し、この間95%O_2+5%CO_2混合ガスを持続的に供給した。培養後胎仔の聴器組織標本を作って正常発育したin vivoの胎仔とその発生過程の差違について対比、検討した。その結果、顎顔面の発育分化が進み、培養前にはみられなかった耳介・外耳道の形成、また3耳小骨原基の発育分化、内耳各部の形態分化が、in vivo胎仔と同程度に進行しているのを観察した。本年度内の研究目標であった、本全胚培養システム内での催奇形因子投与による条件設定は完了した。また、実験で得られた培養胎仔についての透過型電子顕微鏡による鶴察も可能となった。以下に説明する。1)催奇形実験系の完成と実験の遂行使用する催奇形因子である13ーCisーretinoic acidが脂性であるため、水性として培地に溶解せしめるために必要な溶媒としてのDMSOの催奇形性の有無を実験系で検討し、その非催奇形性を確認した。ついで、13ーCisーRA濃度の10^<-4>[M]、10^<-5>[M]、コントロ-ル群の3群に分けて、36時間培養し、生存率が甚しく悪い結果を得た。続いて濃度10^<-3>[M]、2×10^<-4>[M]、10^<-4>[M]でそれぞれ24時間培養し、2×10^<-4>[M]では外見上著明な発達の遅れや奇形の発症もみていない。以上より、妊娠12日目のWistar系ラット母獣からとり出した胎仔を37°Cで24時間回転培養し、培養液にDMSOを加えたコントロ-ル群と、培養液中に13ーCisーRAを10^<-3>[M]10^<-5>[M]を加えた各群について、培養後の胎仔の外表所見と組織学的所見について、透過型電顕も加えて検討した。2)実験結果コントロ-ル群では、顔面の形成が進み、耳胞周囲の間葉系細胞凝集と、耳管咽頭嚢周囲に耳小骨原基と思われる間葉系細胞凝集がみられた。RA添加培養胎仔では、第1.第2〓弓を中心とした外表上の分化は明らかではなかったが、耳管咽頭嚢周囲の間葉細胞凝集が進み、表皮下の間葉細胞中に核濃縮像が多い傾向がみられ、透過型電顕による観察で、これがライリゾ-ムの増加であることが解った。これから、催奇形因子に対して臨界期にある聴器領域の間葉細胞群が、RAに直接、間接に影響を受けて反応した結果であり、奇形発現機序の一端を示すと思われた。1)ラットによる催奇形実験前年度に前胚培養による13ーCisーretinoic acidを培養液に添加することによる催奇形実験系の条件設定ができたので、これを用いて更に対家胎仔数を加えて実験を追加した。その結果、Wistar系ラット12日目胎仔を、ラット非働化血清にretinoic acidを10^<-4>Mの濃度に加えた培養中で37°C24時間回転培養、生存胎仔の外表を観察、また組織を光顕的、電顕的に検討した。その結果、耳管咽頭嚢近くの表皮下細胞中に、多数のエオジン濃染顆粒をみた。また耳管咽頭嚢周囲の間葉細胞中にも、同様の顆粒をみとめ、これがライソゾ-ムの増加であると解った。2)マウスによる器官培養実験われわれが、かつてマウス器官形成期胎仔の聴器領域の器官培養を試み、中耳発生を二次元的に進行さすことに成功したが、これは形態的には正常発生を得たとはいえず、単に組織発生、細胞発生的な観察しかできなかった。重力の影響を少なくし、胎内発生と同様な環境下で三次元的立体的に器官発生過程を観察し得ると考えられる回転培養法を応用して、その実現を試みた。
下部マントル構成物質の導電機構と局所構造

地球の下部マントルは、主にペロブスカイト型(Mg,Fe,Al)(Si,Al)O_3固溶体と岩塩型(Mg,Fe)O固溶体により構成されていると考えられている。地磁気測定から下部マントルは高い電気伝導性(10^010^1S/m)をもつことが知られている。局所構造における振動特性の理解は複雑に絡み合った物性を理解するうえで重要である。EXAFS法は局所構造の振動特性の情報を与えてくれる。振動の非調和性は、イオン伝導のような物性と直接関係してる。本研究において、下部マントル構成鉱物の結晶の電気伝導度と導電機構を精密に調査した。下部マントル鉱物等の単結晶や均一組成試料を26GPa2000Kなどの極端条件下で合成を行った。複素インピーダンス法を用いて、高精度で導電率を測定した。マントル遷移層の主要構成鉱物のメージョライトガーネットやペロブスカイト型固溶体、岩塩型固溶体等について、回折法やEXAFS法による精密構造解析、各種分光法や分析法によるキャラクタリゼーションを高精度で行なった。EXAFS法による局所構造解析から高温高圧下での伝導イオンをポテンシャル障壁上に見い出す確率を見積もった。確率は、超イオン伝導状態の鉱物では融点近くの高温域で数パーセントに及ぶ。アナログ物質を含めたペロブスカイト型化合物は、融点近くの高温域でイオン伝導体であり、イオン移動の活性化エネルギーは約2.0eV(intrinsic:内因的)であることが明瞭になった。本研究により下部マントルでの高い電気伝導度はペロブスカイト型鉱物の内因的導電機構では説明できないことが明らかになった。下部マントルでの導電機構の可能性として、ペロブスカイト型固溶体の共晶反応を伴った外因的イオン伝導機構、あるいは、岩塩型固溶体のlarge-polaronによる導電が想定できる。本研究により、下部マントルを構成する岩塩型(Mg,Fe)O固溶体とペロブスカイト型(Mg,Fe)SiO_3固溶体の導電機構と局所構造を明らかにする。より詳細な知見を得るためアナログ物質も合わせて研究する。3000°Cの超高温下や26GPa1800°Cの高圧下のような極端条件下での鉱物の合成、複素インピーダンス法や直流法を用いた電気伝導度の温度変化の測定を行った。回折法とEXAFS法による原子レベル構造の解析を行い、各手法を相補的に用いて地球内部物質及び地球内部関連物質の構造、電気伝導性などの物性の発現機構、原子の動的挙動の解明を試みている。○岩塩型(Mg,Fe)0固溶体は、3000°C近い高温でMgOを融解することで、(Mg,Fe)0固溶体単結晶と均一試料の合成に成功した。電気伝導度の測定を行い下部マントルの組成に近い(Mg_<0.8>Fe_<0.2>)0固溶体の伝導の活性化エネルギーは0.6eVで、ホッピングモデルで説明できる。高温域はポーラロンモデルで説明できることを明らかにした。○ペロブスカイト型(Mg,Fe,Al)(Si,Al)O_3固溶体単結晶合成を現在試みている。アナログ物質として、CaGeO3、NaMgF3、KMgF3、KNiF3などの単結晶の電気伝導度の精密測定に成功し、これらアナログ物質のBulkとしての結晶自身の導電機構を明かにした。高温ではイオン伝導性が顕著で、陰イオンが電荷のキャリアーである。伝導の活性化エネルギーは1eV前後で、融点近傍でも伝導度は10 ^<-2>S/mであった。両相の固溶体単結晶のBulkのもつ性質では下部マントルの電気伝導度が説明できない可能性が高い。粒界や表面の電気伝導度上昇、組成の不均質性や共晶反応に伴われる電気伝導度の上昇など、固溶体結晶のBulkの性質以外の多成分多相系の組織検討が必要であると考えている。逆に、電気伝導度から下部マントルの構成物質の組織について重要な制限条件を与えることができる可能性を検討している。

確率は、超イオン伝導状態の鉱物では融点近くの高温域で数パーセントに及ぶ。アナログ物質を含めたペロブスカイト型化合物は、融点近くの高温域でイオン伝導体であり、イオン移動の活性化エネルギーは約2.0eV(intrinsic:内因的)であることが明瞭になった。本研究により下部マントルでの高い電気伝導度はペロブスカイト型鉱物の内因的導電機構では説明できないことが明らかになった。下部マントルでの導電機構の可能性として、ペロブスカイト型固溶体の共晶反応を伴った外因的イオン伝導機構、あるいは、岩塩型固溶体のlarge-polaronによる導電が想定できる。地球の下部マントルは、主にペロブスカイト型(Mg,Fe,Al)(Si,Al)O_3固溶体と岩塩型(Mg,Fe)O固溶体により構成されていると考えられている。地磁気測定から下部マントルは高い電気伝導性(10^010^1S/m)をもつことが知られている。局所構造における振動特性の理解は複雑に絡み合った物性を理解するうえで重要である。EXAFS法は局所構造の振動特性の情報を与えてくれる。振動の非調和性は、イオン伝導のような物性と直接関係してる。本研究において、下部マントル構成鉱物の結晶の電気伝導度と導電機構を精密に調査した。下部マントル鉱物等の単結晶や均一組成試料を26GPa2000Kなどの極端条件下で合成を行った。複素インピーダンス法を用いて、高精度で導電率を測定した。マントル遷移層の主要構成鉱物のメージョライトガーネットやペロブスカイト型固溶体、岩塩型固溶体等について、回折法やEXAFS法による精密構造解析、各種分光法や分析法によるキャラクタリゼーションを高精度で行なった。EXAFS法による局所構造解析から高温高圧下での伝導イオンをポテンシャル障壁上に見い出す確率を見積もった。
がん細胞の腹膜への接着反応におけるVLA-3インテグリンの役割

胃癌の腹膜転移の初期過程においては,インテグリンなどを介するがん細胞と腹膜との接着反応が重要であると考えられている.本研究では,VLA-3の発現が高い胃癌細胞が腹膜転移を起こしやすいという臨床成績に基づき,この機序の解明を目的として研究を行った.1.cDNAトランスフェクトによりVLA-3を強制発現させた細胞を用いた腹膜への接着実験およびヒト胃癌細胞株の腹膜への接着の抗体による阻害実験から,癌細胞に発現するVLA-3が腹膜との接着を媒介することが示された.2.SCIDマウス腹腔内への癌細胞移植実験では,VLA-3強制発現細胞が親株に比べ,腹膜および横隔膜に腫瘍形成をおこしやすく,またマウスの死亡率も高かった.3.マウス腹膜と横隔膜におけるラミニンバリアントの発現をRT-PCR法によって分析したところ,VLA-3インテグリンに対する高親和性リガンドとして同定されたラミニン5および10/11の発現が確認され,腹膜側のリガンドとなっていることが推測された.4.腹膜より単離した中皮細胞の単層培養系およびそれらの細胞の産生する細胞外マトリックスに対してVLA-3インテグリン依存性のがん細胞の接着が認められた.以上の結果から,癌細胞表面でのVLA-3インテグリン発現増加により腹膜との接着反応が増強され、局所での腫瘍形成が促進されることがわかり,この分子が腹膜播種形成において重要な因子となっていることが推測された.胃癌の腹膜転移の初期過程においては,インテグリンなどを介するがん細胞と腹膜との接着反応が重要であると考えられている.本研究では,VLA-3の発現が高い胃癌細胞が腹膜転移を起こしやすいという臨床成績に基づき,この機序の解明を目的として研究を行った.1.cDNAトランスフェクトによりVLA-3を強制発現させた細胞を用いた腹膜への接着実験およびヒト胃癌細胞株の腹膜への接着の抗体による阻害実験から,癌細胞に発現するVLA-3が腹膜との接着を媒介することが示された.2.SCIDマウス腹腔内への癌細胞移植実験では,VLA-3強制発現細胞が親株に比べ,腹膜および横隔膜に腫瘍形成をおこしやすく,またマウスの死亡率も高かった.3.マウス腹膜と横隔膜におけるラミニンバリアントの発現をRT-PCR法によって分析したところ,VLA-3インテグリンに対する高親和性リガンドとして同定されたラミニン5および10/11の発現が確認され,腹膜側のリガンドとなっていることが推測された.4.腹膜より単離した中皮細胞の単層培養系およびそれらの細胞の産生する細胞外マトリックスに対してVLA-3インテグリン依存性のがん細胞の接着が認められた.以上の結果から,癌細胞表面でのVLA-3インテグリン発現増加により腹膜との接着反応が増強され、局所での腫瘍形成が促進されることがわかり,この分子が腹膜播種形成において重要な因子となっていることが推測された.胃癌の腹膜転移の初期過程においては、インテグリンなどを介するがん細胞と腹膜との接着反応が重要であると考えられている。本研究では、VLA-3の発現が高い胃癌細胞が腹膜転移を起こしやすいという臨床成績に基づき、この機序の解明を目的として研究を行った。1.ヒト白血病細胞株K562にVLA-3 αサブユニットcDNAをトランスフェクトした細胞(K3-9)およびモックトランスフェクタント細胞(KR)を使用し、腹膜に対する接着性を比較したところ、K3-9細胞はKR細胞に比べ接着率が高いことが判明した。2.4種類の胃癌細胞株を使用し、腹膜接着に対する抗VLA-3抗体の影響を調べたところ、いずれの癌細胞においても腹膜への接着が阻害された。3.腹膜播種形成におけるVLA-3のin vivoでの関与を調べるために、K3-9細胞およびKR細胞をSCIDマウス腹腔内に移植する実験を行なった。その結果、K3-9細胞を移植したマウスにおいて腹膜および横隔膜に腫瘍形成が認められ、KR細胞を移植したマウスに比べ死亡率も高かった。以上の結果から、癌細胞表面でのVLA-3インテグリン発現増加により腹膜との接着反応が増強され、局所での腫瘍形成が促進されることがわかり、この分子が腹膜播種形成において重要な因子となっていることが推測された。胃癌の腹膜転移の初期過程においては,インテグリンなどを介するがん細胞と腹膜との接着反応が重要であると考えられている.本研究において,VLA-3インテグリンの発現が高い胃癌細胞が腹膜転移を起こしやすいという臨床成績に基づき,この機序の解明を目的として研究を行ったところ,VLA-3インテグリンががん細胞の腹膜への接着に直接関わっていることが判明した.そこで,本年度の研究では,VLA-3インテグリンの腹膜側のカウンターリガンドについて解析した.1.VLA-3インテグリンに対して高親和性のリガンドとして最近明らかになったラミニン5および10/11について,マウス壁側腹膜と横隔膜における両ラミニンバリアントの発現をRT-PCR法によって分析した.その結果,これらのラミニンバリアントのmRNAが検出され,腹膜側のリガンドとなっていることが推測された.2.腹膜を緩和な条件でトリプシン処理し中皮細胞を剥がすことによってVLA-3インテグリン依存性の接着が高まった.

また,単離した中皮細胞をin vitroで培養し産生される細胞外マトリックスに対してVLA-3インテグリン依存性の接着が認められた.以上より,がん細胞膜のVLA-3インテグリンが腹膜の表面を覆っている中皮細胞に直接結合するよりも,何らかの原因で中皮細胞の間隙から露出する基底膜に存在するラミニンバリアントに対して結合することが腹膜転移の初期過程において重要であることが示唆された.