hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
連鎖不平衡解析による細胞外・細胞膜分子間の相互作用の検出と種間比較

有害突然変異率はヒトなどの生物種では1を超えるほど高いと推定されているが、有害効果に相乗的相互作用があれば有害突然変異が集団に及ぼす影響を軽減することができる。逆に、相乗作用の存在を同定できれば、遺伝子間の機能関連を発見することも可能であることを意味している。本研究では相乗作用の存在を検証し、機能関連する遺伝子群を同定することを目的に、ショウジョウバエの細胞膜タンパク質遺伝子に対し解析を行なっている。これまでは単純な連鎖不平衡解析を中心に行なってきたが、本年度はより有効に淘汰、機能関連を検出するための新たな手法の開発を行なった。これは特定のハプロタイプに着目し、ハプロタイプに基づく遺伝子型により個体を分類し、異なる遺伝子型間で変異量を比較するものである。比較量は対立遺伝子頻度、ハプロタイプ頻度、ハプロタイプ数、連鎖不平衡量、その他定量化できるものなら全て可能である。こうした変異量の遺伝子型間の差は通常の統計検定、あるいはパーミュテーション法によって検定する。この手法は、現在働いている、1世代の淘汰の効果を検出するもので、過去の突然変異の蓄積に基づくこれまでの手法とは一線を画する。こうして検出された淘汰から、問題とする変異が現在の環境条件と遺伝的背景のもとで機能的な効果を持っていると結論できる。実際に、この手法をショウジョウバエの多型的逆位とX染色体上の化学受容体遺伝子に応用し、有意な結果を得た。これまで強い淘汰は稀であると予想され、現在進行中の淘汰を検出することは非常に困難と考えられてきた。一方でこうした予見のために検出法の開発が遅れていたことも確かである。今回の結果は強い淘汰がこれまで考えられてきた以上に頻繁に働いている可能性を示唆する。本研究は自然集団中にふくまれる突然変異間の有害効果の相乗作用を自然淘汰の働きを通して検証し,これを基に機能関連する遺伝子群を同定することを目的とする.昨年,単純な連鎖不平衡量の比較の枠をこえ,現在進行中の自然淘汰の働きを検出する新手法を開発した.これは特定のハプロタイプに着目し,それに基づいてサンプル個体を遺伝子型に分類し,変異量を遺伝子型間で比較するものである.この手法をショウジョウバエの多型的逆位に応用し,実際に淘汰の働きを検出した.また,既存のハーディー・ワインバーグ検定と検出感度を比較し,エピスタシスをもった多遺伝子淘汰の検出に新手法が優れていることを明らかにした.これはハーディー・ワインバーグ検定と異なり,私たちが開発した手法は複数の座位の変異を込みにして1つのテストで解析が可能であることに起因する.以上の結果をGeneticaに発表した(オンライン).また,この新手法のX染色体への応用も行った.ショウジョウバエはヒトと同じXY型の性決定様式をとる.ここで着目するハプロタイプはX染色体で,雌雄でX染色体上の変異を3つの化学受容体遺伝子について比較した.その結果,シングルトン,ダブルトンといった稀な変異の数が雌より雄で有意に少ないことが分かった.これは雄ではヘミ接合となるため,突然変異の有害効果がより顕著に表れるためと理解できる.この結果は現在,投稿中である.以上,応用した2つの例のいずれでも現在進行中の淘汰の働きを検出できた.この結果はこれまで考えられていた以上に頻繁に強い淘汰が働いていることを示唆している.
フィラグリン遺伝子変異が角化細胞に与える影響についてヒトiPS細胞を利用する試み

我々が確立しているシステムとゲノム編集技術を利用した遺伝子変異挿入を組み合わせると、他の遺伝子背景は同じで、標的の遺伝子、ここではフィラグリン遺伝子を選択したが、その変異があるかどうかのみに違いのある、一組のiPS細胞を得ることができる。この一組のiPS細胞をこれまでに確立した方法に従って表皮角化細胞へ分化させることによって、はじめて、フィラグリン遺伝子の変異のみに違いがあり、他はすべて同じ、という表皮角化細胞を得ることができる。この一組の表皮角化細胞を比較検討することによって、フィラグリン遺伝子の変異が表皮角化細胞の振る舞いに与える影響を、本当の意味で詳細に検討することができることになる。1ヒトiPS細胞のおいてkeratin遺伝子にeGFP遺伝子をノックインする現状で確立されているiPS細胞から表皮角化細胞誘導システムは、未だ改善の余地がある。本研究においては、表皮角化細胞への分化誘導を厳密にチェックしながら研究を遂行していくことを考え、ヒトのiPS細胞において、内在性のK5あるいはK14遺伝子に、インフレームでeGFP遺伝子をノックインした。この際には、人工ヌクレアーゼ(TALENs)を利用した。このシステムでは、iPS細胞が角化細胞に分化しK5/K14遺伝子がONになってくると、GFPの蛍光発色も同時に観察されるようになる。このGFPの発現強度は、内在性のプロモーターに依存することになるため、蛍光強度でkeratin遺伝子の発現の程度に見当をつけることも可能である。2ヒトiPS細胞におけるフィラグリン遺伝子のターゲッティングヒトiPS細胞における遺伝子のターゲッティングは、マウスESあるいはiPS細胞におけるそれに比してかなり困難とされているが、我々はすでにTALENsやCRISPR/Cas9などの人工ヌクレアーゼを作製し、それを利用することにより、ヒトiPS細胞においてもいくつかの遺伝子のターゲッティングに成功している。その際、片アレルのみのターゲッティングのみならず、両アレルのターゲッティングにも成功している(unpublished data)。そのシステムを利用して、フィラグリン遺伝子を標的にして、ターゲッティングを行なった。1において得られた、K14/K5-eGFP-ヒトiPS細胞、正常なiPS細胞を使用して行った。人工ヌクレアーゼとしてはCRISPRを利用した。いまのところほぼ予定通りに進行している。前年度構築したCRISPR-Cas9のシステムを用いて、ヒトiPS細胞において、フィラグリン遺伝子にランダムな変異(片アレル)が挿入されたものをいくつか用意した。変異の入ったヒトiPS細胞を自ら確立したプロトコール(Igawa K, SCTM 2014)にて表皮角化細胞に分化させた。ところが、分化がうまくすすまず、いろいろな変更を加え、ほかのグループの方法に変更、あるいは他グループと話し合いをもつも、分化がうまくいかないまま経過した。予定では完全に表皮角化細胞に分化させ、その細胞をもってin vitroにおける3次元培養にもっていき、バリア機能、皮膚機能についての検討を行う予定であったが、急きょ方針を変換した。すなわち、不完全ながら、角化細胞方向へ分化したと思われる時点(そこまでは分化は進行)でサンプルを採取(mRNA)。ケラチン遺伝子、分化マーカーなどについて発現をチェックしたところ、表皮角化細胞においてみられるK5/K14遺伝子はしっかりと発現がみられ、カルシウム濃度上昇による分化しげきによって、分化マーカーであるフィラグリンやインボルクリンも発現することが確認された。このシステムをもって、細胞のレベルにおける検討を行うことが可能となった。当初の予定よりは手前の状況までの検討となった。確立された、と考えていた、iPS細胞から角化細胞への分化プロトコールがうまく動かず、全面的に見直しが必要となったため。1ヒトiPS細胞においてkeratin遺伝子にeGFP遺伝子をノックインする現状で確立されているiPS細胞から表皮角化細胞誘導システムは、未だ改善の余地があり、表皮角化細胞への分化誘導を厳密にチェックしながら研究を遂行していく必要があると考え、ヒトのiPS細胞において、人工ヌクレアーゼ(TALENs)を利用して内在性のK5あるいはK14遺伝子に、インフレームでeGFP遺伝子をノックインした。これにより、iPS細胞が角化細胞に分化しK5/K14遺伝子がONになってくると、GFPの蛍光発色も同時に観察されるシステムができあがった。2ヒトiPS細胞におけるフィラグリン遺伝子のターゲッティングヒトiPS細胞において、フィラグリン遺伝子を標的にして、ターゲッティングを行なった。人工ヌクレアーゼとしてはCRISPR-Cas9システムを利用して、自ら作成した。結果、フィラグリン遺伝子に数塩基のランダムな欠失(片アレル)がみられるものをいくつか用意できた。問題:iPS細胞から表皮角化細胞への分化プロトコールが急に動かなくなり、分化プロトコールの再確立が必要な状態となった。研究を進めるために、角化細胞に分化途中の細胞(そこまでは分化可能)において、ケラチン遺伝子、分化マーカーなどについて発現をチェックし、完全に分化した角化細胞と分化刺激によって発現するマーカーなどが同様であることを確認したうえで、その細胞を利用して検討をおこなっていくこととなった。三次元構造における検討ではなく、single cellsのレベルでの検討となるが、次善の状況で検討が出来ることとなり、今後もその状態で検討を行っていくこととなった。

この一組のiPS細胞をこれまでに確立した方法に従って表皮角化細胞へ分化させることによって、はじめて、フィラグリン遺伝子の変異のみに違いがあり、他はすべて同じ、という表皮角化細胞を得ることができる。この一組の表皮角化細胞を比較検討することによって、フィラグリン遺伝子の変異が表皮角化細胞の振る舞いに与える影響を、本当の意味で詳細に検討することができることになる。フィラグリン遺伝子KOーヒトiPS細胞(K14/K5-eGFP)とそのペアとなるターゲッティングを行っていないヒトiPS細胞(K14/K5-eGFP構築は保持。controlヒトiPS細胞)について、すでに確立している表皮角化細胞分化プロトコールに従って分化させる。その過程におけるGFP発色のタイミングや強度を検討する。分化した表皮角化細胞について形態や遺伝子発現パターン、刺激に対する反応性などについて比較検討する。さらに三次元培養皮膚モデルを作製し、表皮角化細胞としての機能についても検討を行う。最終的には免疫不全マウスに三次元培養皮膚を移植し、局所における皮膚反応についても検討したいさらに、フィラグリン遺伝子変異のあるアトピー性皮膚炎患者由来のiPS細胞を作製し、これについても同様のプロトコールにより表皮角化細胞に分化させ、さらに三次元培養皮膚を作製して人為的な変異をいれた場合との違いについて比較検討を行うことも視野に入れる。本年度の研究結果で述べたように、当初計画していた、いわゆる「完全な」表皮角化細胞へ分化させたものを使った研究を行うことが難しい状態である。しかしながら、表皮角化細胞の方向へ分化した細胞(おそらくprogenitorの様な細胞)を得るプロトコールは完成できたため、1このプロトコールを用いて、遺伝子変異(フィラグリン)+/-のiPS細胞を分化させ、得られた角化細胞様細胞の遺伝子発現パターンを網羅的に確認する。2これらの細胞をサイトカイン等(Th1やTh2サイトカイン、あるいは炎症シグナル)で刺激をし、そこからRNAやタンパク等のサンプルを採取し、1と同様に、遺伝子発現パターンの網羅的検索、タンパク発現の検討を行う。という方向で進めていきたい。皮膚科学
壮年期脳卒中患者の在宅療養に向けたセルフエンパワメントを高める看護ケアの構築

文献検討を行った結果、看護・リハビリテーション・障害者福祉領域において、当事者自らが力を発揮する「セルフ・エンパワメント」(安梅: 2004)という概念を用いた研究は見当たらなかった。類似の研究として、千田(2007)は「生きる意欲を再生する」という概念を用いて研究を行い、在宅脳卒中障害者の「生きる意欲を再生する体験」の意味として、1.障害のある自分に生きる力を発見し、生きようと決意する、2.他者との関係が生きる意欲を支える、3.他者や世界との新たな関わり方を見出す、ことを明らかにした。しかしながら、脳卒中患者を対象に、生きる意味を生み出すセルフ・エンパワメントに焦点を当てた研究は、依然少ないのが現状である。そこで本研究の研究計画を見直し、まずは壮年期脳卒中患者が、退院後の生活を準備や生活において、どのような時期や状況、場面で自らが力を発揮したり、主体的な在宅療養を感じることができたのか、を明らかにすることとした。そしで、壮年期脳卒中患者が感じたり、体験している「セルフ・エンパワメント」を明らかにした上で、セルフ・エンパワメントを高める看護ケアを検討・構築し、看護援助のモデル化を試みることとした。そのため、まず壮年期脳卒中患者にインタビューを行うこととした。インタビュー方法には、日常生活の延長線上の「現実そのまま」の情報に接近でき、対象者同士がお互いの発言によって交互作用が得られ、話題が発展されていく点を生かし、フォーカスグループインタビュー法を参考にしながら、インタビューガイドを作成していくこととした。
培養ヒト歯周組織細胞に対する機械的外力の影響について

細胞はラット由来骨系細胞、ヒト歯根膜由来細胞を用い、機械的刺激は試作2号機と同様24時間前培養を行った後1ヘルツ6時間周期にて断続的に48時間、10%の変形による負荷を行った。対照群は、同じサイクルでdishとともに平行移動するcyclic control群を用いDNA,ALPの測定を行った。骨系細胞では72時間後、試作2号機と同様な細胞の増加傾向とALPの低下傾向が見られた。歯根膜細胞では実験群では有位な差は認められなかった。次に、ラット由来骨系細胞で8時間周期で作用時間の検討を行った。30分(計90分)の系で、培養96時間では対照群との差は認められないが144時間の実験群で、DNA量は対照群より増加傾向を示し、ALP活性は静置した静置対照群、cyclic control群より有位に低かった。60分(計180分)の系でALP活性は実験群は静置群より有位に低い値を示した。しかしDNA量においては有位な増加傾向はなくcyclic control群のDNA量、ALP活性共に有位な差が認められた。細胞の増殖分化をコントロールする要因として、変形による機械的外力、作用時間、外力負荷に付随する培養液の撹拌も関与すると考えられた。同様な断続的負荷120分を1日4回(計480分)加え前培養期間24,48時間(培養期間72時間)で比較した。両群においてDNA量は、90分負荷群や180分負荷群のような有位な差は見られなかった。ALP活性は48時間前培養(480分負荷)を行った群ではcyclic control群に対して高い値を示した。一方24時間前培養(960分負荷)を行った群も対照群に対してやや高い値を示したがその差は少なく、負荷時間を多くすることにより増殖は抑制され分化が助長される可能性が考えられた。
EC統合を契機とする欧州企業の新展開(“ユーロ企業論"の構築に向けて)

研究の目的は3つであった。第1は域内、域外での直接投資、貿易の推移、域内諸国の産業構造の変化を分布する。第2は企業のレベルでのM&A、リストラ、戦略的提携、工場の再配置、民営化と競争条件の変化などを全体的に関連づける。第3はEC周辺諸国経済の開放に伴うEC企業の進出、さらに米・日多国籍企業のEC企業に与えてきたインパクトも合わせて考察する。この研究では、世界のなかでのEU、北米、アジア(日本)相互の貿易・直接投資の圧倒的なウェートと着実な増大、この3極での多国籍企業の顕著な戦略的展開、EC市場統合(1993年)、米・日資本の欧州での活動の拡大と活発化を契機とするEC域内諸企業の大規模な相互の合併、買収、提携、立地の見直しや独、仏、英企業の周辺諸国への積極的な進出等が明らかとなった。とはいえ公共部門や基礎素材部門の独占的企業は各国レベルでの競争力強化を目指し、欧州全域での展開は遅れていた。その上で欧州企業の発展を、各国企業(その上位グループは殆ど多国籍企業)→ユーロ企業=リージョナル企業(多国籍企業としての性質を合わせもつ)、複数地域で強力な経営基盤を確立したマルチリージョナル企業→グローバル企業へと構想した。さらに、ユーロ企業=リージョナル企業のマルチリージョナル企業への概念的発展・深化を機軸に据えて、もう一つ、企業の対外的発展のモデル化を行った。すなわち、単一国籍企業、多国籍企業(マルチドメスティック型、マルチナショナル型)→マルチリージョナル企業(多国籍リージョナル型、マルチリージョナル型)→グローバル企業といった発展のプロセスを論理的に説明しようと試みた。第1は域内、域外での直接投資、貿易の推移、域内諸国の産業構造の変化を分析する。平成8年10月以降、関連する文献、資料を積極的に収集し、各加盟国企業の欧州企業化、ユーロ企業の形成過程を中心に研究目的に沿って分析し、それらの変化と移行のプロセスの把握に努めてきた。またこれらの研究成果の一部は、研究会、共著の執筆者会議で発表し、質疑応答を通じてそのロジックの精級化と具体的現実の正確で詳細な把握を行ってきた。これまでの研究では、世界のなかでのEU、北米、アジア(日本)相互の貿易・直接投資の圧倒的なウェートと着実な増大、この3極での多国籍企業の顕著な戦略的展開、EC市場統合(1993年)、米・日本資本の欧州での活動の拡大と活発化を契機するEC域内諸企業の大規模な相互の合併、買収、提携、立地の見直しや独、仏、英企業の周辺諸国への積極的な進出等が明らかとなった。とはいえ公共部門や基礎素材部門の独占的企業は各国レベルでの競争力強化を目指し、欧州全域での展開は遅れている。ここで欧州企業を各国企業(その上位グループは殆ど多国籍企業)→ユーロ企業=リージョナル企業(多国籍企業としての性質を合わせもつ)、複数地域で強力な経営基盤を確立したマルチリージョナル企業→グローバル企業への発展を構想した。

第3はEC周辺諸国経済の開放に伴うEC企業の進出、さらに米・日多国籍企業のEC企業に与えてきたインパクトも合わせて考察する。平成8年10月以降の文献の収集・分析、研究会等での報告などを通して、上の3点を内容的に掘り下げ、同時にその詳細で具体的な把握に努めてきたが、平成9年度に入ってから、EC市場統合さらにマ-ストリヒト条約の発効によるEUへの移行を契機としたユーロ企業の成立・発展、そのリージョナル企業としての位置づけ、これを基礎にしたマルチリージョナル企業への発展のプロセスを試論的な理論モデルとしてまとめる作業を行った。その主たる内容は、3極経済圏の形成、その相互比較と世界経済に占めるウェート、地域(EC)統合への域内・域外企業の対応とその諸形態および対応のロジック、EC諸国のドメスティック型企業のリージョナル化(これはすでにかなり高度に多国籍化している)、このリージョナル化を経てのユーロ企業への転成である。EC市場統合、EUへの移行のなかで成立してきたユーロ企業=リージョナル企業のマルチリージョナル企業への概念的発展・深化を機軸に据えて、もう一つ、企業の対外的発展のモデル化行った。すなわち、単一国籍企業、多国籍企業(マルチドメスティック型、マルチナショナル型)→マルチリージョナル企業(多国籍リージョナル型、マルチリージョナル型)→グローバル企業といった発展のプロセスを論理的に説明しようと試みた。
中間子崩壊におけるレプトンフレーバーの破れの探索

前年度に開始した終状態にτを含まないB→K*μeの解析を進めた。シミュレーションを用いて解析手法を確立し、Belleで収集された711 /fbのデータを解析した。その結果、このようなレプトンフレーバーを破る中間子崩壊の有意な信号はなく、B→K*μeの分岐比が90% C.L.で1.8×10^{-7}以下という結果が得られた。また、B→Kμeモードでも同様の解析を開始した。B→τlの研究も引き続き行っている。感度の向上のため、Belle IIの解析用に開発されたFull Event Interpretationを用い、Υ(4S)から対で生成されるもう一方のB(タグ側のB)をハドロニック崩壊とセミレプトニック崩壊の両方で再構成することを試みている。BaBar実験と比較して解析が複雑になった割に感度がさほど向上していないこと、タグ側がハドロニック崩壊とセミレプトニック崩壊のサンプルをどう統合するかなど、まだ課題も多い。Belle II実験のARICH検出器を含む粒子識別装置については、物理ランが始まりデータの収集が開始された。τの崩壊ででてくる荷電粒子の粒子識別性能の向上にむけて、データによる検出器のキャリブレーションなどを行った。Belleのデータを用いた解析については、研究計画ではメインのモードではなかったB→K*μeの解析で、データの解析が完了し、結果が得られた。引き続き、B→Kμeの解析を進める。B→τlの解析手法の検討は継続している。並行して、Bs→τlとΥ(nS) →τl (n=1,2,3)の解析も開始しており、比較的順調に進んでいる。Belleのデータを用いたB→τlの測定感度の向上の課題は引き続き努力が必要であるが、B→Kμe , Bs→τlとΥ(nS) →τl (n=1,2,3)など、Belleのデータを用いた解析を着実に進める。一方で、Belle IIのデータ収集が本研究当初の見込みから遅れており、当初の目標であったBelle IIデータを用いた解析については遅れが懸念される。データが収集できた際にデータ解析に取り掛かれるように準備を続ける。Belleのデータを用いてB→τl, Bs→τl, B→K(*)τl, Υ→τl (l = e, μ)の解析手法についての研究を開始した。なかでも、B→τlを中心にシミュレーションを用いて研究を行った。まずは、τの崩壊モードとして、τ→eνν、τ→μνν、τ→πνといった、荷電粒子が1つだけを終状態に含むモードを用いた。この解析では、Υ(4S)から対で生成されるもう一方のB(タグ側のB)をハドロニック崩壊で再構成するため、イベント中に存在する粒子のうちタグ側のBに用いられた粒子以外は全て信号由来の粒子となる。信号側の終状態で検出可能な粒子も除外すると、他に粒子は存在しないはずなので、カロリーメータの残存エネルギー(EECL)は信号では0になる。このEECL分布を用いて信号とバックグラウンドの識別を行うのであるが、これに加えて、missing massなどの変数もニューラルネットに入れ、識別性能を向上させることを試みた。このようにして、測定の感度を見積もったところ、より多くのτの崩壊モードを用いているBaBar実験と同等の結果を得た。今後、τの崩壊モードを増やすことを試みる必要があるかもしれない。並行して、終状態にτを含まないB→K*μeの解析も進めている。B→K(*)llの測定で標準模型の予言と異なる結果が示唆されており、このモードはそれと関連する崩壊で比較的容易に解析を進められるという利点がある。このモードについては、シミュレーションを用いて、解析手法を確立し、データ解析の準備をしているところである。その他、Belle II実験の粒子識別装置(特にARICH検出器)による、τの崩壊ででてくる荷電粒子の粒子識別性能の向上についてのシミュレーション研究を開始した。Belleのデータを用いた解析については、B→τlで解析手法を検討し、方針は定まりそうなので、おおよそは当初の予定どおりである。ただし、測定感度の向上は限定的なので、さらに研究が必要である。一方で、B→K*μeの解析は、研究計画ではメインのモードではなかったが、解析手法を確立するところまで進んでいる。

τの崩壊ででてくる荷電粒子の粒子識別性能の向上にむけて、データによる検出器のキャリブレーションなどを行った。Belleのデータを用いた解析については、研究計画ではメインのモードではなかったB→K*μeの解析で、データの解析が完了し、結果が得られた。引き続き、B→Kμeの解析を進める。B→τlの解析手法の検討は継続している。並行して、Bs→τlとΥ(nS) →τl (n=1,2,3)の解析も開始しており、比較的順調に進んでいる。研究計画と大きな変更はないが、Belleのデータを用いたB→τlの測定感度の向上という課題がわかったので、少し時間をかけて取り組む必要がある。また、B→K*μeの解析を進めて、データ解析を優先する。そのため、一部の研究は遅らせる必要があるかもしれない。Belleのデータを用いたB→τlの測定感度の向上の課題は引き続き努力が必要であるが、B→Kμe , Bs→τlとΥ(nS) →τl (n=1,2,3)など、Belleのデータを用いた解析を着実に進める。一方で、Belle IIのデータ収集が本研究当初の見込みから遅れており、当初の目標であったBelle IIデータを用いた解析については遅れが懸念される。データが収集できた際にデータ解析に取り掛かれるように準備を続ける。本年度には解析用の計算機を購入予定であったが、既存のリソースを用いて研究を進めることができたため、購入を見送った。このため、次年度使用額が生じた。次年度には、この計算機の購入を行う予定である。前年度購入予定だった解析用の計算機を本年度に購入したが、既存のリソースを活用するなどして、低予算のもので済ませることができた。次年度に追加の計算機などに使用する予定である。
野菜・果実類に存在する新規水溶性カロテノイド-タンパク質複合体の探索と機能性解析

抗酸化作用や生活習慣病の予防効果が期待されるカロテノイドは、生物に普遍的に存在する脂溶性の生理活性色素である。ニンジンやウンシュウミカンなど、身近な野菜や果実類の脂質量はきわめて少ないにも関わらず、カロテノイドを含有する。また、野菜や果実類から調製した果汁を放置することによって、薄く着色した上澄みが生成する。これらの事実は、野菜や果実類では、本来脂溶性であるカロテノイドが水溶性に可溶化されて存在する可能性を強く示唆する。本研究では、野菜や果実類に存在するカロテノイドが水溶性に可溶化される現象を明らかにした上で、可溶性カロテノイドの形成に関わる特異的タンパク質を単離し、その性状を明らかにする。
金属ナノ周期構造を用いた波長変換素子の構築

金属ナノ構造と光との相互作用を用いた新たな光学特性を明らかにするためには,金属ナノ構造の形状を自在に制御することが重要となる.本研究では,湾曲ナノロッドなど複雑な構造形状,かつ数ナノメートルで構造を近接させた金ナノ周期構造を固体基板上に1cm四方に作製することに成功した.作製した金属ナノ構造の光学特性を計測して比較したところ,湾曲金ナノロッド構造は金ナノロッド構造とは異なるプラズモン共鳴ピークを示す.さらに,ナノギャップを有する湾曲金ナノロッドのダイマー構造のプラズモン共鳴ピークは,構造の形状・配置に大きく影響されることを明らかにした.金属ナノ構造と光との相互作用による新たな光学現象を明らかにするためには,金属ナノ構造の形状を自在に制御することが重要である。特に可視から近赤外領域の光により金属ナノ構造の局在型の表面プラズモン共鳴を誘起するために、ナノメートルサイズで構造の形状、さらに配列やサイズを制御することも必要となる。これまでに金属ナノ構造を精緻に作製することが可能な電子線リソグラフィ技術を用いて、単純なロッドや円だけではなく従来では作製が困難であった屈曲させた金ナノロッド構造を作製し、金ナノロッド構造とは異なる光学特性を示すことを明らかにした。そこで本年度では、2次元上で屈曲させた金ナノロッドの配置を変えた金ナノ構造を作製し,構造の形状や構造間距離による光学特性を計測して評価した。金ナノ構造同士を数ナノメートル離して配置したナノギャップ金構造を、複雑な構造を有する構造でも大面積に作製する手法を確立した。その結果、湾曲金ナノロッドのナノギャップ金構造だけでなく、形状の異なる2種類の構造を近接させたナノギャップ金構造の作製にも成功した。作製した金ナノ構造は分光計測を行い、構造間距離依存性や偏光依存性などの光学特性の評価を行った。計測した透過スペクトルから、湾曲金ナノロッドのナノギャップ金構造は構造配置位置によりプラズモン共鳴ピークが変化した。また、異種形状のナノギャップ金構造では単体の金ナノ構造とは異なるプラズモン共鳴のスペクトルを示し、ナノギャップのサイズに依存してピーク波長が変化することを明らかにした。金属ナノ構造と光との相互作用を用いた新たな光学特性を明らかにするためには,金属ナノ構造の形状を自在に制御することが重要となる.本研究では,湾曲ナノロッドなど複雑な構造形状,かつ数ナノメートルで構造を近接させた金ナノ周期構造を固体基板上に1cm四方に作製することに成功した.作製した金属ナノ構造の光学特性を計測して比較したところ,湾曲金ナノロッド構造は金ナノロッド構造とは異なるプラズモン共鳴ピークを示す.さらに,ナノギャップを有する湾曲金ナノロッドのダイマー構造のプラズモン共鳴ピークは,構造の形状・配置に大きく影響されることを明らかにした.金属ナノ構造と光との相互作用による新たな光学特性を明らかにするためには、構造の形状を自在に制御することが重要である。特に可視から近赤外領域の光により金属ナノ構造の局在プラズモン共鳴を誘起するためには、ナノメートルサイズで構造の形状を制御するだけでなく、サイズや配列も制御することも必要となる。そこで本年度では、ナノ構造を精緻に作製することが可能な電子線リソグラフィ技術を用いて、湾曲させた金ナノロッド周期構造の作製を検討した。弧長サイズが150 nmから900nmまで様々なサイズで湾曲金ナノロッド構造を作製することに成功した。単純なロッドや円だけではなく、従来では作製が困難であった任意の曲線形状を有する金ナノ周期構造の作製手法を確立した。また、構造形状を制御した金属ナノ構造を用いて新たな光学素子を構築するためには、構造を大面積に作製することが求められる。本年度では電子線リソグラフィ・リフトオフ技術を用いて、湾曲形状を保持しつつ1cm四方に湾曲金ナノロッド構造を作製することに成功した。その作製手法により、複雑な形状や数ナノメートルで構造同士を近接させた(ナノギャップ)構造でも、単純なナノロッド構造を大面積に高速描画する手法と同程度の時間で作製することが可能となった。作製した湾曲金ナノロッド構造は分光光度計を用いて分光特性を計測し、構造形状による偏光依存性について検討した。様々な構造サイズや湾曲形状を有する湾曲金ナノロッド構造の分光計測から、湾曲金ナノロッド構造は金ナノロッド構造とは異なる偏光特性を示し、弧長サイズに依存したプラズモン共鳴ピークを示すことを明らかにした。さらに、湾曲金ナノロッド構造と金ナノロッド構造というように形状の異なる2種類の構造間距離を変化させ、構造形状と構造間距離による局在プラズモン共鳴への影響も検討した。電子線リソグラフィ・リフトオフ技術を用いて金ナノ周期構造を大面積かつ高速に作製する手法を検討し、任意のサイズで湾曲形状を有する金ナノ周期構造を作製するだけでなく、ナノギャップを有する金ナノ湾曲構造を2次元上に大面積かつ周期的に作製する手法を確立した。さらに単一形状の構造大面積化だけでなく、構造形状の異なる金ナノ周期構造同士でも同様に自在に配置することに成功した。種々の曲線を有する金ナノ周期構造を作製し、それらの光学特性から湾曲構造特有のプラズモン共鳴ピークはサイズ依存及び偏光依存を示すことを明らかにした。得られた実験結果から、湾曲させた金ナノ周期構造でも任意の波長にプラズモン共鳴ピークを有する金ナノ構造を作製することを可能にした。また、湾曲金ナノロッド構造と金ナノロッド構造を近接させて配置した金ナノ周期構造を作製して分光計測することにより、湾曲形状によるプラズモン共鳴だけでなく、異種構造によるプラズモン共鳴の構造間距離依存を明らかにした。

本年度の研究から、構造形状とともに構造配置により金ナノ構造のプラズモン共鳴が大きく影響されることを明らかにした。そこで次年度は、複雑な形状を有する同種同士の金属ナノ構造の構造配列による影響だけでなく、様々な異種形状の構造を組み合わせた金ナノ構造を用いて構造間距離によるプラズモン共鳴の影響を詳細に調べる。これまでに作製した曲線形状を有する金ナノ周期構造を用いて、入射光角度や偏光による非線形光学現象を計測するための新たな光学系を、レーザー光源や分光器を組み合わせて構築する。得られた光学特性から、曲線形状を有する金ナノ構造の最適化を行う。金ナノ周期構造だけでなく、銀やアルミなどの金属を用いたナノ周期構造の作製を行い、金属の種類によるプラズモン共鳴特性を比較し、最適な金属を明らかにする。さらに、原子層堆積法や金属蒸着装置、エッチング手法を用いることにより湾曲金ナノロッドの3次元周期構造作製手法を構築し、周期による光学特性を詳細に検討する。本年度は任意の湾曲形状を有する金ナノ構造を大面積に作製することに成功し、研究は順調に進んだ。本年度では様々なサイズの湾曲金ナノロッド構造を作製して分光特性を詳細に検討したことにより、可視から近赤外領域まで任意のプラズモン共鳴波長を有する湾曲金ナノロッド構造を作製することが可能となった。さらに、同一形状だけでなく、異種形状を組みあせた新たな金属ナノ構造の作製に意欲的に取り組んだ。そのため、湾曲金ナノ周期構造が示す入射光角度や偏光による非線形光学現象を計測する光学系は、次年度にそれらを考慮してレーザー光源や分光器を組み合わせて構築する。金属の種類による湾曲形状を有する金属ナノ構造のプラズモン共鳴への影響を調べるために、銀やアルミなどのスパッタリング装置に用いる金属ターゲットを購入する。また、これまでに得られた構造形状や構造配列による金属ナノ構造のプラズモン共鳴変化についてまとめて発表することが重要であると考え、本年度は海外での発表を行わず、次年度に国際学会にて発表を行う。
先天性心疾患の診療支援をめざしたリアルタイム心拍動・マルチタッチ変形シミュレータ

先天性心疾患の診療を支援する実用性の高いシミュレータのための技術開発を行った。先天性心疾患の3次元心臓形状モデルは造影CT画像より生成した。タブレットPCにおいて弾性体シミュレーションを実行させて、インタラクティブに先天性心疾患の心臓モデルを引っ張ったり切れ目を加えたりして内部構造を確認できるシミュレータを作成した。さらに、リアルタイムに心拍動を実現するシミュレータの医療応用を進めた。我々のシミュレーション技術は、医師にとって、複雑な先天性心疾患の心臓を理解するのみならず、患者および患者家族とコミュニケーションをとるにも有効であることが示唆された。25年度の研究実施計画には、「わかりやすい2次元シェーマシステムによる先天性心疾患の形態や血行動態の説明」、「病院情報システムとの連携」の2つのテーマを記載した。これらのテーマについては、連携研究者の岩田・黒嵜らが学会等へ発表を3件行った。当初の計画にあるように、基本となる先天性心疾患の2次元シェーマの形状データベースを構築して、形態や血行動態の説明ができるシステムを開発し、病院情報システムと連携して稼働させることができた。従来のスタンドアロンシステムに対し、病院情報システムの電子カルテ上からも起動できるように、患者IDおよび医療従事者IDを連携するような仕組みを追加した。また、描かれたシェーマはシステム独自のデータベースに保存されるとともに、固定情報とするため文書管理システムへJPEG画像として電子カルテに保存される。さらに、病名等を記載するテキスト入力機能や印刷機能、これまでに作成したシェーマの検索機能を追加した。医師が本システムで作成したシェーマを患者への説明補助に使用しやすいように、病名や血流を表す矢印などを容易に編集できるインタフェースも作成した。一方、26年度の研究実施計画のテーマの1つとしている、「心臓レプリカとコンピュータシステムでの再現と切開や変形などの簡易手術シミュレーション」についても、タブレット上でマルチタッチ操作により心臓モデルを変形させる基礎技術開発の結果を、研究代表者の中沢が学会等へ発表を2件行った。コンピュータグラフィクス技術を用いて心臓の3次元オブジェクトの描画を行うだけでなく、常に弾性体シミュレーションが実行され、心臓オブジェクトの一部を引っ張って変形させるなどの操作を行いながら、心臓の3次元的構造を効果的な理解に役立たせることが可能になった。26年度の研究実施計画の主なテーマとした「切開や変形などの簡易手術シミュレーション」について、医療情報学会誌に論文を掲載した。このシステムではタブレットPCによる計算コストを考え、幾何制約に基づいた擬似的な法則によって弾性体シミュレーションを行うShape Matching法を採用し、心臓の3次元モデルは弾性体オブジェクトとしてシミュレートされる。ユーザはタブレットPCを用いて、心臓モデルの一部分をマルチタッチインタラクションによって引っ張って変形させるなどの操作を行い、心臓の内外の構造を観察することができる。さらに、この論文では、医師を対象に本システムの評価を行い、実用化に向けての意見や要望をまとめた。また、従来から開発を行っていた先天性心疾患の2次元シェーマシステム、あるいは3次元モデルについての解説を「循環器専門医」に掲載した。この元となるシステムは25年度に開発し、病院情報システム(電子カルテ)の一部として稼働しているものである。2次元シェーマシステムについては、ベクトル型データとして作成された電子的シェーマに、形態的異常や病名などのキーワードを持たせ素早くシェーマを検索する機能や、心臓を部位別に分け、それぞれに対して典型的なパーツを用意して、それらを組み合わせてシェーマを作成する機能を持っている。一方、3次元モデルについては胎児心エコー検査に基づいて、3次元先天性心疾患モデルを簡易に作成するものである。コンピュータシミュレーションを用いた小児循環器分野への診療支援などについて、学会発表を行った。さらに、新しい試みとして、2次元シェーマシステムをWebアプリケーション化することや、心臓筋線維の螺旋構造に着目した力学変形のシミュレーション研究の成果について学会発表を行った。27年度の研究実施計画においては、1)心臓レプリカのコンピュータシステムの再現と切開や変形などの簡易手術シミュレーション、2)不整脈の異常な興奮伝播現象の症例集、3)先天性心疾患における心拍動の再現、の3つの課題を挙げた。1)については、前年度未完成の切開機能の実現を図ることを中心に機能アップを行った。小児循環器学会や心臓病学会などで関連発表を行い、インタラクティブに心臓の三次元モデルを変形しながら内部構造を確認できるブラウザを開発し、Eurographics 2016において論文を発表した。2)については、三尖弁輪を旋回する興奮のマクロリエントリ回路のようなものを簡易に作成することは比較的容易である。本研究では、実際の先天性心疾患の患者さんから心臓の3次元の形状抽出を6例行い、対応する心臓モデルの構築を行った。実際、心筋の線維走行など不明な部分は残されているが、任意の形状と心筋線維走行に対して、不整脈の異常な興奮伝播を埋め込む技術を確立することができるようになった。残念ながら、現状で症例は6例のみであるが、その成果の一部は先のEurographics論文において活用されている。3)については、生体シミュレーションの特徴としてすべての生理学的情報(データ)が揃っているわけではないものの、従来開発した正常心臓のリアルタイムシミュレーションからの補完やreductionを行い、先天性心疾患における心拍動の再現が可能な技術開発を行った。また、心臓拍動のリアルタイムシミュレーションについては、生体医工学会誌において解説論文を発表した。その他、従来からの病院情報システムと連動する先天性心疾患のシェーマシステムなどの成果について、医療情報学会や情報処理学会、小児科関連の国際学会(PICC 2016)において発表および発表予定である。

先天性心疾患の3次元心臓形状モデルは造影CT画像より生成した。タブレットPCにおいて弾性体シミュレーションを実行させて、インタラクティブに先天性心疾患の心臓モデルを引っ張ったり切れ目を加えたりして内部構造を確認できるシミュレータを作成した。さらに、リアルタイムに心拍動を実現するシミュレータの医療応用を進めた。我々のシミュレーション技術は、医師にとって、複雑な先天性心疾患の心臓を理解するのみならず、患者および患者家族とコミュニケーションをとるにも有効であることが示唆された。病院情報システム(電子カルテ)の一部として機能する、先天性心疾患のための「説明ツール」および「典型的症例集(ライブラリ)作成」を目指している。説明ツールについては、2次元シェーマシステムが病院情報システムの一部として既に稼働している。3次元モデルを用いた「切開や変形などの簡易手術シミュレーション」についてもかなり完成度が上がっている。研究実績の概要で記述したように、3次元の心臓モデルにおいて弾性体シミュレーションを行い、一部分をマルチタッチインタラクションによって引っ張って変形させる操作などが可能になり、変形機能についてはほとんど問題ない。しかし、課題として、切開については制限事項が多く、現在、その改善を図っている状況である。一方、典型的な先天性心疾患の症例集のための心臓形状3次元モデル作成が課題となっていた。そこで、造影CT画像において、血管領域・心室領域・心房領域は閾値法で分割し、心筋領域は輪郭線制約に基づく手法で分割する方法を開発し、精度の高い心臓形状3次元モデルを得ることができた(第51回日本小児循環器学会総会・学術集会で発表予定)。心臓形状3次元モデルに対し、仮想的に電気生理学的な興奮伝播を計算する技術は、従来のフィジオーム研究において開発されているので、それほど困難な課題ではない。しかし、単に興奮伝播を示すだけでなく、難解な不整脈現象を患者さんにとって分かり易く説明する表現するところに工夫が必要であり、種々の検討を行ったが、学会等で発表するには至らなかった。27年度が最終年度であるため、記入しない。生体医工学引き続き、先天性心疾患のための「説明ツール」および「典型的症例集(ライブラリ)作成」を行う。特に「切開や変形などの簡易手術シミュレーション」について、従来はタブレットPCとしてiPadを使用していた。しかし、現在使用しているiPadの計算性能では頂点数が50,000を超えるような心臓形状3次元モデルを扱うことが困難であるため、iPad以外のタブレットPCを使用するように開発を行う予定である。
入院病棟における小児患者のストレス軽減への絵本の効果

病院でどのように絵本が利用されているのかを調査した(研究1)結果、絵本は様々な理由で利用されており、患者へのストレス軽減を目的としても病院で提供されていることが明らかになった。児童(N=41)と成人女性(N=72)を対象に絵本を読んだ前後の自分の気持ちの変化について評定させた結果、ストレスが軽減されたと判断できる結果が得られた(研究2)。しかし、絵本の内容によっては不安が増すことが示された。そこで、入院している小児患者(N=52)に死や病気を描いた内容を省いた絵本を読んでもらい、ストレスが軽減するかどうかを検討した(研究3)結果、絵本を読むことで小児患者のストレスが軽減されることが示された。第一に、国内5箇所と小児患者のストレス軽減に絵本を用いて実践している海外(オーストリア)2箇所の病院において、小児患者のストレス軽減に絵本がどのように用いられているかを視察調査した。その結果、国内外の医療施設において、絵本は大別して以下の(1)から(4)の4通りで用いられていることが明らかとなった。(1)病気の内容や治療手順について小児患者に理解させる際に、説明の補助的道具として用いている。(2)病気で学校へ通学できない小児患者に対して、知識の習得・学習を援助する教材道具として提供する。(3)閉鎖的な病棟空間において小児患者のストレス軽減を目的として癒しの道具として導入する。(4)親子や治療者と小児患者のコミュニケーション促進の媒介物として活用する。その他、研究に関連する情報や資料を収集し、資料の翻訳(図書参照)も行った。収集した情報を基に、平成26年度に国内300箇所の病院を対象に行う質問紙項目を作成した。第二に、小児患者のみならず絵本の読解が健常な人のストレス軽減にも役立つかどうかを検討するため、児童と看護学生を対象に、絵本を読む前後での気持ちの変化などについて尋ねた質問紙調査を行った。結果のデータ入力と分析は現在行っている。この調査の実施は、本学(日本赤十字広島看護大学)の研究倫理委員会の審査を経て行った。第三に、上記2つの調査結果より癒し効果の高い絵本を調査し、小児患者のストレス軽減に適する絵本の選定を行っている(引き続きデータを収集し、平成26年度中期までに絵本選定と購入を完了させる予定)。第四に、平成26年度中期までに国内約300箇所の病院に対して、「小児患者に対して病院のなかで絵本をどのように提供しているか」に関する質問紙調査を実施する予定であるが、現在、本学の研究倫理委員会の審査を経て、研究実施許可を得ることができた段階である。平成26年度の研究実績の概要について、以下に列挙する。1平成25年度に行った主に2つの調査(その1:「医療機関における絵本の使用方法の実態調査」、その2:「絵本を読むことによって児童(健常児)のストレスは軽減されるか否かの検討」)によって得られた結果を整理・分析し、データの一部を学会発表し、刊行物として公表した。研究その1の結果は、2で実施する調査(質問紙作成)の有用な基礎データを提供してくれた。研究その2の結果から、小児患者に提供しない方がいい内容の絵本がある可能性が示唆された。特に、様々な絵本の内容の中でも、「死」にまつわることを取り扱った絵本を読んだ場合、児童のストレス軽減はみられないことが明らかになった。また、絵本の内容が量的に長すぎるものは健常な児童でも疲れるため、ストレス軽減に繋がらないことがわかった。これらの結果は、平成27年度に実施する研究の絵本選定の際に役立つ情報を提供してくれた。2国内300箇所の病院を対象に、「小児患者に対して病院において絵本をどのように提供しているか」の質問紙調査を実施するため、本学(日本赤十字広島看護大学)の研究倫理審査にて実施の承認を経て、調査を行った。3海外の関連施設を視察・調査し、病院における絵本の提供に関する情報収集、絵本が子どものストレス解消にどれほど役立つかに関する情報収集、小児患者へ提供する絵本の選定に関して有効な資料の収集、などを行った。1、2、3の結果を踏まえて、小児患者へ提供する絵本を決定し、購入段階に入っている。4小児患者に絵本を提供して、絵本を読むことが小児患者のストレス軽減に効果的なものであるかを調査する(平成27年度)ため、受け入れ先の医療施設を探し、研究が可能な体制を準備するために交渉中である。国内の小児患者(患児)を受け入れている医療機関に対して「患児に対して病院では絵本をどのように提供しているのか」実態調査と質問紙調査を行った。その結果、入院施設を持たない小児医療施設の96%が絵本を待合室で提供していたが、入院病棟では6割弱の病棟にしか絵本は設置されていなかった。その理由として、絵本を介して病気が感染することを懸念して絵本が設置していない現状が明らかとなった。従って、絵本にビニールカバーをかけたり、絵本返却の際に毎回絵本を消毒して次の患児に貸し出す等、研究方法の工夫が必要であることがH27年度までの調査で確認された。「絵本を読む前後の自分の感情の変化(ストレス度を測定)」について健常児(H25,26年度)と成人女性(H27年度)に対して絵本の読後に質問紙調査(自己認知の評定)を行った。その結果、健常児にとっても成人女性にとっても(H27)絵本がストレス軽減の効果を持つことが明らかになった。しかし、絵本の内容が死や重症な病気や障害に関する場合には、ストレスが軽減されないことが明らかとなった。

患児に提供する絵本選定の際にはこれらの結果を活かし、平和で楽しい内容の絵本だけを選定した。最終年度(H27)には、入院している患児(2歳12歳、計60名)に対して選定した絵本を提供し、「絵本を読むことが入院している小児患者のストレス軽減に効果的であるか」を質問紙調査とインタビュー調査から検討した。その結果、入院期間の長さに関係なく、小児患者だけでなく一緒に絵本を読んだ親にとっても絵本を読むことが入院生活のストレス軽減に繋がっていることが示唆された。絵本を読むことで共通の話題が増えて親子の会話が増加し、患児のゲーム遊びやテレビ視聴の時間が減り、絵本を選ぶこと事態が買い物のような楽しみとなっており、疲れの軽減や楽しみとなってストレス軽減に繋がっている可能性が示唆された。病院でどのように絵本が利用されているのかを調査した(研究1)結果、絵本は様々な理由で利用されており、患者へのストレス軽減を目的としても病院で提供されていることが明らかになった。児童(N=41)と成人女性(N=72)を対象に絵本を読んだ前後の自分の気持ちの変化について評定させた結果、ストレスが軽減されたと判断できる結果が得られた(研究2)。しかし、絵本の内容によっては不安が増すことが示された。そこで、入院している小児患者(N=52)に死や病気を描いた内容を省いた絵本を読んでもらい、ストレスが軽減するかどうかを検討した(研究3)結果、絵本を読むことで小児患者のストレスが軽減されることが示された。1平成25年度に行った調査結果のまとめと報告・公表:その1:「小児患者の利用する医療施設における絵本の使用の実態調査」:小児患者の入院する施設や外来専門の小児医療施設(病院)において、これまで絵本がどのように利用されてきたか、現在どのように利用されているのかを調査した結果をまとめて、一部のデータについては学会発表を行った。その2:「絵本を読むことによって児童(健常児)のストレスは軽減されるか否か」:得られた結果をまとめ、一部のデータについては学会発表を行った。2ランダムに選出した国内300箇所の病院を対象に、「小児患者に対して病院のなかで絵本(書籍)をどのように提供しているか」についての質問紙調査を実施するため、本学(日本赤十字広島看護大学)の研究倫理審査にて研究実施の承認を経て、調査を行った。研究結果については、これからデータ分析を行い、公表する。3研究計画書提出当初は、米国の病院を視察する予定であったが、バルセロナのVall d'Hebron University Hospitalが、小児のストレス軽減を目指して小児病棟に絵本を導入し、入院している小児患者の心のケアーを実践していたため、視察先を変更した。また、絵本を癒しと捉えて活動しているイタリアのボローニャの施設、絵本を子どもの教育活動に取り込み学習効果の実績を挙げているイタリアのレッジョ・エミリアの施設などを視察して資料収集を行った。4絵本を読むことが小児患者のストレス軽減に効果的であるかを調査するため、受け入れ先の医療施設を探し、交渉中である。現在、研究に協力してくれる医療施設を3箇所確保した段階である。5その他:研究に関連する学会・講演会・研修会に参加し、本研究の土台となる情報収集を行っている。
日欧における高融点材料技術開発に基づく低放射化高熱流束システム設計と要素研究

将来のエネルギー源としての核融合炉の実現を目指すためには、プラズマ制御のための不純物除去を行うダイバータや、プラズマからの熱や粒子を受け止めるプラズマ対向壁などの高熱流束機器の開発が核融合プラズマの制御と核融合炉の安全性確保のための炉工学上の重要な開発課題の一つと考えられている。日欧においてこれまでもタングステンやモリブデンなどの高融点金属材料の開発・研究が行われ、それぞれ多くの成果を上げてきた。これらの技術及び知識ベースを集約することにより、安全性及び経済性に優れた低放射化高熱流束機器の設計と要素開発を格段に進めることが可能と考えられる。これらの研究機関の連携を深め、材料開発と中性子照射特性の研究実績や今後の研究計画を融合させ、設計許容範囲の広い高融点金属材料のデータベースを構築のための共同研究立ち上げのために、日本国内での国際ワークショップの開催と、EUの研究機関の調査を行った。平成15年12月10日に、京都国際会館において開催中の第12回核融合炉材料国際会議(12月8-12日)に合わせて、第一回目のワークショップ(IEA高融点金属材料ワークショップと共催)を開催した。ワークショップにおいてはそれぞれの研究の現状と今後の研究計画について検討を行い、今後さらに研究協力を進めていくこと、さらに平成16年3月の日本からの調査研究グループの研究交流に関する打ち合わせのための訪問とさらなる連携を深めることが合意された。平成16年3月14-20日に研究分担者である長谷川晃・東北大助教授と、栗下裕明・東北大助教授がEUの核融合研究の中心機関であるドイツ・ガルヒンのEFDAを訪問し、EUの高熱流束機器開発の中心的な役割を果たしているH.Bolts博士(マックスプランク研究所)らと日本における高融点金属合金の開発とその照射特性評価および核変換効果などについて研究成果についてディスカッションを行った。さらに日本の高熱流束機器開発の現状と将来計画について紹介し、EU側の高融点金属材料を使ったダイバータ機器の設計研究などとの研究協力について検討を行い、新合金などの材料の相互供給や照射特性などの相互評価と共通データベースの構築を目指した今後の共同研究立ち上げに向けて協議を続けていくことで合意した。
テストステロン曝露による前立腺エピゲノムの攪乱とその分子機構の解明

DNAメチル化異常は発がんに重要な役割を果たしているが、慢性炎症以外に明確な誘発要因は不明である。本研究では、アンドロゲン過剰状態がDNAメチル化異常を誘発することを実証し、その機構を解明することを目的とした。前立腺がんで特異的にメチル化されている遺伝子を合計5個同定した。テストステロンを投与したラットの前立腺において、Amn1およびMmp23のメチル化異常の増加を認めた。テストステロン過剰状態により前立腺において慢性炎症に類似した状態が誘導されていることを確認した。DNAメチル化異常の誘発要因として、アンドロゲン過剰状態が関与していることが明らかになり、炎症反応の関与が示唆された。DNAメチル化異常は発がんに重要な役割を果たすが、慢性炎症以外に明確な誘発要因はわかっていない。特に、前立腺がんや乳がんなど慢性炎症の関与が乏しいとされるがんでの誘発要因は不明である。本研究では、テストステロン過剰状態がDNAメチル化異常を誘発することを実証し、テストステロン過剰状態によりDNAメチル化異常が誘発される機構を明らかにすることを目的とした。昨年度までに、正常前立腺では非メチル化状態であるが、前立腺がんではメチル化されている遺伝子を合計5個(Aebp1, Amn1, Mmp23, Nkx3.1, Tgfbr2)同定した。テストステロンを皮下投与したオスF344ラットの前立腺背側葉において、同定した5個のマーカー遺伝子のプロモーター領域のメチル化状態を解析した結果、Amn1およびMmp23のDNAメチル化異常の増加を認めた。本年度は、テストステロン過剰状態によりDNAメチル化異常が誘発される機構の解析を進めた。メチル化標的遺伝子の転写レベルおよびメチル化領域のヒストン各種メチル化修飾のテストステロン投与前後の変化についての解析を行った結果、メチル化の誘発には標的遺伝子の発現が低いことが重要であることが示唆された。また、前立腺の病理解析および各種炎症細胞マーカー・各種炎症性サイトカインの発現解析を行った結果、テストステロン過剰状態により前立腺において慢性炎症に類似した状態が誘導され、DNAメチル化異常を誘発した可能性が強く示唆された。本研究により、DNAメチル化異常の誘発要因として、テストステロンが関与していることが初めて明らかになり、炎症反応の関与が示唆された。今後、テストステロン曝露によるエピゲノムの攪乱の予防という新たなコンセプトに基づくがん予防に発展する可能性がある。DNAメチル化異常は発がんに重要な役割を果たすことが知られるが、慢性炎症以外に明確な誘発要因は不明である。本研究では、テストステロン過剰状態がDNAメチル化異常を誘発することを実証し、テストステロン過剰状態によりDNAメチル化異常が誘発される機構を解明することを目的とした。また、テストステロン過剰状態により前立腺において慢性炎症に類似した状態が誘導され、DNAメチル化異常を誘発した可能性が示唆された。本年度は、テストステロン過剰状態により前立腺において慢性炎症に類似した状態が誘導される機構について解析した。テストステロン過剰により慢性炎症類似の状態になった前立腺においては、バクテリアゲノムの増加は認めず、感染の影響は無いものと考えられた。一方で、細胞増殖の指標であるKi67 indexは加齢に応じて低下するが、テストステロン過剰状態だと低下は認められないことを見出した。過剰な細胞増殖に伴う細胞死が炎症の原因になっていることが示唆された。