hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超小型化を志向したリアルタイムホログラフィックプロジェクションに関する研究

ホログラフィを利用したプロジェクタは,ホログラム自身がレンズとして機能するため基本的にレンズレスで構築できる.そのため,投影像は無収差で,光学系は極めて簡略化できるため超小型化が期待できる.一方,欠点もいくつかあり,レンズを使用せずにいかにしてズームを実現するかや,投影画像に重畳するスペックルノイズ(レーザー光のランダムな干渉によるノイズ)の抑制方法,ホログラム計算の高速化が課題として挙げられるが,これらの問題を同時に解決する手法は知られていない.本申請課題ではレンズを使用しない極めて簡易な光学系により,低スペックルノイズかつズーム可能な投影像をビデオレートで得ることができるホログラフィックプロジェクタの開発を行う.ホログラフィックプロジェクタに使用する空間光変調器にはDMD(Digital Micromirror Device)を使用した.スケール回折計算と投影像の分割再生法を併用することで,レンズを使用せず大きな再生像(画素数換算で5000×5000画素程度)を得た.DMDに表示するホログラムを高速に切り替えることで、再生像上のノイズが時間平均し、画質の向上を図った.この方法では,大量のホログラムを生成する必要があるため、その高速計算手法が重要になってくる.この計算に,ウェーブレット変換によるホログラムの高速計算手法を提案した.また将来的に,カラー再生を行うために,色空間変換とウェーブレット変換を組みあせたホログラムの高速計算方法の開発も行った.再生像にリンギングと呼ばれる振動成分が発生するため、このリンギングを軽減する手法も開発した.次年度は引き続きホログラムの高速計算手法の開発を行う.今年度に開発したウェーブレット変換を用いた計算手法は,現在,近距離で有効な手法となっているが,これを長距離でもホログラム生成できるように改良を行う.画質改善に関しても,ランダム位相フリー法の考えに基づいた手法を引き続き開発する.また,実際に超小型化を志向した光学系の基礎実験を開始する.H28,29年度の検討を行った要素技術を用いて、小型化を目指したホログラフィックプロジェクションの試作機を開発する。このホログラフィックプロジェクションではDMDを使用する予定である。この試作を通して、画質評価や計算時間の評価を行うと共に、将来的に必要になるホログラム表示素子の要求仕様も見積もりたいと考えている。また、ディープラーニングを光情報処理へ応用した研究を行っているが、この研究を通して、ホログラフィックプロジェクションへの着想を得たので、H30年度に基礎的な実験を併せて行うことを予定している。成果発表のための旅費は想定よりも多かったが,実験で使用する物品費は想定よりも少なかったため,全体的に見て予算が5万円ほど余った.(理由)費目「その他」の使用額が想定よりも少なかったため残額が生じた。(使用計画)前年度の残額は、次年度の物品費もしくは旅費で使用する予定である。前年度の残額は,次年度の物品費もしくは旅費で使用する予定である.
「あかり」スペクトルに基づく褐色矮星大気構造の研究

本研究は、有効温度が極めて低く、恒星と惑星の中間状態にある褐色矮星大気の物理的・化学的状態を、赤外線天文衛星「あかり」によって世界で初めて得られた近赤外線分光観測データの解析によって理解しようとする試みである。本研究によって(1)一酸化炭素、二酸化炭素の量が通常の理論では説明出来ないこと、(2)褐色矮星の元素組成にばらつきがあるらしいこと、(3)世界で初めて褐色矮星の半径について議論できたこと、などの成果が得られた。本研究は、恒星と惑星の中間状態にある褐色矮星大気の物理的・化学的状態を、赤外線天文衛星「あかり」で得られた近赤外線分光観測データの解析と、大気モデルの構築・改良を通じて理解しようとしている。今年度は、観測データの整備と大気モデルの構築・改造を進める計画としていた。「あかり」は2010年2月より観測を停止しており、新しいデータは得られていないが、データ処理ソフトウェアの改良に応じてこれまで得られたデータを再処理し、質の向上を図った。「あかり」の液体ヘリウム冷却期間である2007年8月までに得られた6天体の観測データを、研究協力者である東京大学名誉教授辻隆氏の作成した褐色矮星大気モデルUCMを用いて解析し、「あかり」波長域での褐色矮星スペクトルの特徴とそれから得られる各天体の特性を考察した。これまで主に2μm以下の短波長での評価を元に開発されてきたUCMが、世界で初めて「あかり」で得られた2.55.0μmの連続したスペクトルもおおむねよく説明できることがわかった。一方、大気構造を理解する上で鍵になると考えていたCO, CO_2の吸収バンドについて、特に低温の褐色矮星では観測された強度をモデルで充分に再現できず、現在の我々の大気構造の理解が完全でないことも明らかになった。以上の初期的成果を、2010年10月発行のThe Astrophysical Journalにて発表した。その後も解析を続け、CO_2のバンド強度についてはUCMの金属量をパラメータとするモデルの改良により説明できるのではないかという仮説を提唱する論文を作成し、同じくThe Astrophysical Journal誌に掲載予定(来年度)である。これと平行して、研究協力者の東大大学院生の空華智子氏により、CH_4バンドを手がかりに大気構造を理解しようとする解析が進められており、初期的成果を国際研究会にて発表した。本研究は、有効温度が極めて低く、恒星と惑星の中間状態にある褐色矮星大気の物理的・化学的状態を、赤外線天文衛星「あかり」によって世界で初めて得られた近赤外線分光観測データを鍵として、大気モデルの構築・改良を通じて理解しようとする試みである。研究第二年次である本年度は、以下の成果を得た。1.「あかり」のスペクトルに見られる分子吸収バンドの強度が、現在の大気モデルによって必ずしも再現できないことが、本研究を行う動機になっているが、そのうち二酸化炭素分子の吸収バンドの強度(=分子の存在量)については、炭素および酸素の元素組成量をパラメータとして変化させることで再現出来ることを、昨年後半に発見した。今年度はこの解析を継続し、「あかり」で観測された6天体についての詳細解析の結果を、The Astrophysical Journal2011年6月20号に発表した。褐色矮星の元素組成にばらつきがある可能性を示唆したのは、この研究が初めてで、今後の進展が期待される。2.これに引き続いて、研究協力者の東大大学院生空華智子氏により、データ処理を改良して品質を向上させたすべての「あかり」観測データ(18天体)について、二酸化炭素吸収バンドの系統的な解析が行われた。その結果、元素組成の天体による違いがより広範囲に広がっている可能性を示唆した。この研究は空華氏の学位論文の一部としてまとめられている。また、この際にモデルと観測データの比較方法についても検討が進められ、地上観測による「あかり」よりも短波長の近赤外線観測データを合わせて解析し、最も適切なモデルを選び出す手順を確立した。3.褐色矮星大気モデルの最新の計算機環境への移植作業を進めている。この作業は、想定以上の環境(プログラム言語、データ仕様)の違いにより、計算結果を入念に確認しながら進めたため、現在8割程度完了したところである。計画最終年度である本年度は、これまでの研究成果を精査・検討したうえで、以下の3つにまとめ、発表した。1.「あかり」のスペクトルに見られる分子吸収バンドの振る舞いについて、単独星と考えられる褐色矮星16天体のデータに対し、理論大気モデルを用いて定量的な評価を行った。

その結果、一酸化炭素の存在量が常に熱化学平衡から逸脱していること、メタン分子がL5型から見られること、ただしその強度は有効温度のみでなく表面重力、ダストの消失温度にも関係することなどが明らかになった。本成果を、The Astrophysical Journal2012年12月1日号にて発表した。2.同じ16天体について、大気モデルと既知の距離から半径を導出し、スペクトル型(有効温度)に対する傾向を定量的に調査した。その結果、有効温度1700 K程度の晩期L型早期T型で半径が最小になること、またその値が褐色矮星の進化理論モデルから予測されるものよりも小さいことを発見した。本成果は、The Astrophysical Journal2013年4月10日号にて発表された。3.一昨年度発見した、二酸化炭素分子の吸収バンドの強度(=分子の存在量)を炭素および酸素の元素組成量をパラメータとして説明するアイデアを拡張し、ダストを構成する元素など、より様々なパラメータを変化させた場合の振る舞いを調べた。結果として、炭素+酸素の組み合わせが最も良く観測を説明出来ることを確認した。このことは、褐色矮星の形成過程に対する制限となる。現在、結果を発表するための準備を進めている。理由:2011年5月に「あかり」衛星に障害が発生し、その後11月に運用停止処置を行うまでの間、相当の時間を衛星運用業務に取られたため、本研究、特にプログラムの移植と改良の作業に費やす時間が充分に取れなかった。一方、空華氏による現プログラムを用いたデータ解析は、予定以上に進展しており、分子組成、温度構造の人為的な調整や、元素組成量をさまざまなパターンで変化させた場合についての計算結果が得られている。今後、プログラムの移植により、新しい物理過程を実装をする準備を速やかに進める必要がある。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの研究で、「あかり」スペクトルを再現するための大気構造の人為的な操作については、一定の成果を得、スペクトルの振る舞いについてはおおむね理解したと考えている。しかし、そのような大気構造を天体の基本パラメータ(有効温度、表面重力など)によって再現することはまだ出来ていない。今後の研究は、より広範なパラメータ範囲での計算によって、大気モデルの特性をつかみ、物理過程の再検討詳細化、新しい過程の実装を試みる予定である。この方針は、当初の計画に沿ったものである。
実験的脳挫創におよぼす人為的脳温変化の影響について

初年度である平成7年度は、実験頭部外傷後の低体温による脳保護効果を72-kDa heat shock protein(HSP72)発現の程度から検討した。具体的実験方法として、fluid percussionbrain injury装置による頭部外傷後、雄性ラットを常温群(37.0-37.5゚C)と、外傷後15分より150分まで直腸温・側頭筋温を30.0-31.5゚Cに維持した低温群の2群に分け、外傷後24,48,72時間後および7日後におけるHSP72発現を観察した。その結果、両群ともに外傷24時間後でHSP72発現は最大となったが、低体温群ではHSP72発現の程度が常温群にくらべ有意に少なく、低体温の外傷脳に対する保護効果が示唆された。平成8年度は、この結果を踏まえて低体温の外傷後血液脳関門破綻やグリア細胞反応におよぼす影響を検討する予定であった。しかし平成7年度の研究終了後、(1)頭部外傷作成装置が破損し実験再開が非常に遅れたこと、(2)切片作成機器の故障および染色手技上の問題が生じ、これらの解決に長期間を要したこと、(3)冷却法や脳温センサーの硬膜外腔設置など実験手技の習熟に時間を要したこと、(4)血液脳関門の破綻様式が平成7年度の外傷のそれと違っている可能性が示唆されたこと、などから、実験に使用したラット22匹のうち最終的に検討の対象として適切と判断された3匹(37゚C群1匹、34゚C群2匹)のみにおけるHSP72発現およびクリア細胞反応の解析にとどまった。その結果、34゚Cという軽度低体温では外傷後24時間でのHSP72発現およびmicroglia活性化には明らかな影響を認めなかったが、astrocyto反応は若干減弱する傾向が認められた。以上の如く、実験はまだその緒についたばかりであり、今後の更なる検討が必要とされる。当初の実験計画を若干変更し、実験的脳挫創に及ぼす人為的脳温変化の影響について、平成8年度に予定していた72-kDa heat shock protein(HSP72)発現による比較検討を平成7年度に行った。具体的実験方法として、Fluid percussionによる頭部外傷後、雄性Sprague-Dowleyラット(330-400g)を保温パッドを用いて37.0-37.5°Cに維持した常温群と、外傷後15分より冷水灌流法にて冷却を開始し、外傷後150分まで直腸温、側頭筋温を30.0-31.5°Cに維持した低体温群の2群に分けた。両群のラットを外傷24,48,72時間後、7日後に4%paraformaldehydeにて灌流固定しHSP72の免疫組織化学的染色、およびhematoxyline-eosin染色を行った。その結果、1.低体温群でHSP72を産生したラットの数は常温群に比して有意に少なかった。2.HSP72陽性の神経細胞およびグリア細胞は外傷脳の様々な領域(衝撃部皮質、皮質深部、傍矢状皮質、海馬、尾状核一被殻、中脳)に認められたが、低体温群のラットでは各領域のHSP72陽性細胞の数は常温群に比して有意に少なかった。3.両群ともに外傷後24時間でHSP72陽性細胞は最も多く認められ、以後時間の経過とともに減少した。以上のように頭部外傷後のHSP72の出現は外傷後の低体温により著明に抑制され、軽度低体温の外傷脳に対する保護効果が示唆された。

現在、高体温下における実験頭部外傷後のHSP72の出現について常温群との比較検討を進めているところである。初年度である平成7年度は、実験頭部外傷後の低体温による脳保護効果を72-kDa heat shock protein(HSP72)発現の程度から検討した。具体的実験方法として、fluid percussionbrain injury装置による頭部外傷後、雄性ラットを常温群(37.0-37.5°C)と、外傷後15分より150分まで直腸温・側頭筋温を30.0-31.5°Cに維持した低温群の2群に分け、外傷後24,48,72時間後および7日後におけるHSP72発現を観察した。その結果、両群ともに外傷24時間後でHSP72発現は最大となったが、低体温群ではHSP72発現の程度が常温群にくらべ有意に少なく、低体温の外傷脳に対する保護効果が示唆された。平成8年度は、この結果を踏まえて低体温の外傷後血液脳関門破綻やグリア細胞反応におよぼす影響を検討する予定であった。しかし平成7年度の研究終了後、(1)頭部外傷作成装置が破損し実験再開が非常に遅れたこと、(2)切片作成機器の故障および染色手技上の問題が生じ、これらの解決に長期間を要したこと、(3)冷却法や脳温センサーの硬膜外腔設置など実験手技の習熟に時間を要したこと、(4)血液脳関門の破綻様式が平成7年度の外傷のそれと違っている可能性が示唆されたこと、などから、実験に使用したラット22匹のうち最終的に検討の対象として適切と判断された3匹(37°C群1匹、34°C群2匹)のみにおけるHSP72発現およびグリア細胞反応の解析にとどまった。その結果、34°Cという軽度低体温では外傷後24時間でのHSP72発現およびmicroglia活性化には明らかな影響を認めなかったが、astrocyte反応は若干減弱する傾向が認められた。以上の如く、実験はまだその緒についたばかりであり、今後の更なる検討が必要とされる。
昆虫インスリン様脳ペプチド(ボンビキシン族)の異所的発現の解析

カイコの脳ホルモンであるボンビキシンは、別種の蛾、エリサンの前胸線におけるエクジソン合成を刺激し、脱皮・変態を誘導するインスリン酸ペプチドホルモンである。インスリンとの構造上の類似から昆虫インスリンとも呼ばれている。実際、ボンビキシンとインスリンのキメラ分子は、低いながらもインスリンとしての活性を持つことが示されている。しかし、ボンビキシンのカイコ自身における本来の機能は依然として不明である。これまでに、実験形態学的および内部分泌学的手法から、脳以外の器官における神経分泌ペプチドホルモンの産生が、昆虫の発生や成長そして生殖に重要な役割を果たすことが示唆されている。本研究は、RT-PCRを用いた微量検出法を始めとする分子生物学的、およびin situ hybridizationを始めとする細胞生物学的手法により、ボンビキシンの脳以外の組織における発現を明らかにし、その生物学的役割を解明しようとするものである。以下、得られた成果を具体的に述べる。(1)ボンビキシン各ファミリーに対する特異的プライマーを利用して、RT-PCR法により、精巣、卵巣、脂肪体、皮膚、マルピーギ管、神経節、絹糸腺、中腸、後腸における発現を調べた結果、これらのすべての組織で発現していた。(2)in situ hybridization法により卵巣、後腸でボンビキシンRNAの局在を細胞レベルで特定した。卵巣では卵巣小管の周りの細胞が、後腸では内皮細胞がボンビキシンを産生していた。(3)ボンビキシン受容体に関しては現在、遺伝子の単離に到らないが、ショウジョウバエのインスリン受容体遺伝子をプローブに、Southern hybridization法において有為な結果が得られたので、引き続き単離を試みている。
自己免疫性胆管炎の発生病理に関する研究

免疫学機序による胆管炎(ヒトでは原発性胆汁性肝硬変やautoimmune cholangiopathyなど)の病態をin vivo, in vitroで検討した。1.in vitroの検討:(1)自己免疫性胆管炎では胆管細胞にMHC classII分子が異所性に発現しており、胆管細胞が抗原提示細胞となりうるか検討した。正常ラット培養胆管細胞にIFN-γとIL-4を加えるとmRNAレベルおよび蛋白レベルでMHC classII分子が誘導された。しかしB7-1,B7-2はmRNAレベルや蛋白レベルでその発現を確認することはできなかった。またIFN-γとIL-4で刺激した培養胆管細胞を卵白アルブミンを用いてプライミングし、卵白アルブミンで免疫した同系ラットのリンパ球との混合培養によりリンパ球刺激試験を行ったが、結果は陰性であった。以上より、自己免疫性胆管炎などでみられる胆管細胞の異所性MHCclassII分子発現はサイトカインの誘導によるもので、胆管細胞の抗原提示能とは無関係と考えられた。(2)自己免疫性胆管炎では周囲にマクロファージが浸潤しているが、マクロファージの産生するTNF-αの影響を培養胆管細胞を用いて検討した。TNF-αは細胞傷害性は示さないが、一過性に胆管細胞間結合を障害し蛋白質の透過性が上昇することを報告した。2.in vivoの検討:(1)肝では胆管細胞のみに局在するcarbonic anhydraseII(CA-II)を免疫するとBalb/cマウスに胆管炎が観察された。さらにCA-IIで免疫されたBalb/cマウスのリンパ球を移入すると同様に胆管炎が生じた。(2)自己免疫性胆管炎患者の血清中に抗CA-II抗体が認められた。以上より、自己免疫性胆管炎を誘導する蛋白として、胆管細胞内のCA-IIが可能性としてあげられた。
スマートモビリティネットワークの地域展開に関する研究

本研究課題は,新たなモビリティサービス「スマートモビリティネットワーク」を地域に展開するために必要な技術と手法を見定め,開発することを目的としている.特にITを活用した自転車共同利用に着目し,千葉県柏キャンパス地区を舞台に実装・実験運用したシステムの運用と利用実態を把握するとともに,利用行動モデルを構築してポート配置変更に関するシナリオ分析を実施した.また,転居を契機に新たに地域に加わった人の生活活動・交通行動の変容過程をパネル調査から明らかにした.本研究課題は,新たなモビリティサービス「スマートモビリティネットワーク」を地域に展開するために必要な技術と手法を見定め,開発することを目的としている.特にITを活用した自転車共同利用に着目し,千葉県柏キャンパス地区を舞台に実装・実験運用したシステムの運用と利用実態を把握するとともに,利用行動モデルを構築してポート配置変更に関するシナリオ分析を実施した.また,転居を契機に新たに地域に加わった人の生活活動・交通行動の変容過程をパネル調査から明らかにした.1)コアメンバーによるSMNの定義原田、羽藤のコアメンバーの話し合いにより、スマートモビリティネットワーク(SMN)の定義を、「利用者行動理論を下敷きにした、環境と健康に優しい新たなモビリティサービスを実現する市民参加型の仕組みのこと。オンデマンドバスや共同利用自転車などを様々な認証技術で包括的に管理・運用するとともに、エコと健康の見える化技術を援用することで個人の交通行動の変容を実現する」と明確にした。2)SMNのための基礎理論と事例収集SMNのための基礎理論として、グループ行動理論やエコポイントを考慮した行動理論を主題としたSMN研究会を実施するとともに、土木学会・交通まちづくり研究小委員会(委員長:原田昇)との共同実施による地方事例部会・手法部会などを開催し、要素技術の概念整理と事例収集を行った。また、SMNのうち自転車共同利用の先進事例をレビューし、導入規模と効果において群を抜いているパリのベリブに着目し、現地視察・ヒアリング調査を実施し、需要予測や財源制度の資料収集を実施した。3)SMNの実装SMNの具体例として情報通信・位置情報技術を組み入れた自転車共同利用に着目し、その評価フレームを議論した。また、柏の葉地区を舞台として、ワークショップによるポート配置案の検討や、体験型イベントなどを含む自転車街づくりを進めるとともに、その効果についても検討した。4)住み替え時のモビリティ選択に関する調査と分析SMNの導入が進んでいる柏の葉地区において、駅前の新築マンションへの入居が決定している世帯を対象に、生活活動・交通行動の転居前実態と転居後意向に関する調査・分析を行い、自宅近所での自動車によらない活動・行動への意向が高まっていることを確認した。また、タウン情報の提供がこうした意向を強める可能性があることも明らかにした。1)SMNのための基礎理論と事例収集スマートモビリティネットワーク(SMN)のための基礎理論として、グループ行動理論について、引き続きSMNと交通まちづくりの文脈における概念整理と、主に世帯行動分析への適用を進めた。また、前年度に資料収集したパリの自転車共同利用サービス・ベリブの需要予測・計画手法を読み解き、整理した。関連して、交通まちづくり事例に関する情報収集を行った。2)SMNの実装SMNの具体例のうち、情報通信・位置情報技術を組み入れた自転車共同利用に着目し、柏の葉地区を対数として実装した自転車共同利用サービスめ利用実態を分析し、行動パターンの多様性とそれに伴うポート需要の偏りを明らかにするとともに、偏りの緩和方策について検討した。3)住み替え時のモビリティ選択に開する調査と分析前年に引き続き、柏の葉地区の駅前マンションへ転居を決めた世帯を対象に、生活活動・交通行動の転居後実態に関する調査・分析を行い、近所での翼物・娯楽活動の増加、近所での買物・娯楽・飲食活動時における自動車利用の減少、遠方での興物活動時における自動車利用の減少を確聴した。また、飲食・学習活動の実行場所(近所/遠方)と、活動を遠方で行う時の自動車利用(利用度が高い/低い)に関し、転居前の習慣の違いが転居後も持続する傾向が窺われることを示した。4)その他SMNの溝入が進む柏の葉地区に位置する東京大学・新領城創成科学研究科への入学が決定した新入生予定者を対象に、歩けるキャンパスライフ、自転車によるキャンパスライフの情報提供により、転居行動と転居後の通学行動の変容を促し、車依存型キャンパスライフを軽減する可能性を検討した。
がん化学療法に関連した認知機能障害に対する教育および速度フィードバック療法の効果

がん治療に関連した認知機能障害の評価尺度であるFACT-Cog日本語版の信頼性と妥当性の検証を行った。下位尺度の信頼性係数は0.73-0.95、モデル適合度はカイ2乗=1361.8(df=489, p<0.001)、GFI=0.731、AGFI=0.391、CFI=0.848、RMSEA=0.087であったことから、一定の信頼性と妥当性を有していることが確認された。がん治療に関連した認知機能障害に対する速度フィードバック療法と教育を組み合わせた介入の有効性の検証を試みた。十分な対象者数が得られなかったため数量的な解析を行うことができなかったが、自覚された認知機能障害は改善傾向が述べられた。本研究課題は2つの目的を有する。すなわち、認知機能障害の評価尺度であるFunctional Assessment of Cancer Therapy-Cognitive FunctionVersion 3 (FACT-Cog)の日本語版を開発すること、および化学療法を受けている、もしくは受けたがん患者に対する無作為化比較試験を実施し、教育と速度フィードバック療法を組み合わせた介入の認知機能障害に対する有効性を検証することが目的である。平成25年度は、FACT-Cogの日本語版の開発に取り組んだ。研究計画通り、日本に住む日本人研究者(連携研究者)と米国在住の日本人がそれぞれ翻訳し、それらを精神科医師の資格を有する連携研究者が調整し、日本語版第1案を作成した。それを翻訳専門家が逆翻訳した後にFACIT事務局へ提出し、研究題業者がコメントを受けた。平成25年度末の時点において、研究代表者がFACIT事務局のコメントに基づき最終案の確定作業を行っており、日本語版開発の最終段階に入っている。本研究において開発を目指すFACT-Cogは世界で広く用いられている尺度であり、37項目から構成される簡便な自記式尺度であることから、調査や介入研究における評価指標としての実用可能性が高く、臨床においても適用可能である点で、学術的貢献および実践的応用価値を高く評価できる。今後、本研究課題により得られた成果を国内外へ発信することにより、がん化学療法に関連した認知機能障害の認知度の向上、および医学の学問領域への波及も期待される。平成26年度は、平成25年度に引き続きFACT-Cogの日本語版の開発に取り組んだ。研究代表者がFACIT事務局のコメントに基づき最終案を作成し、逆翻訳を行った後に微修正を加え最終版を確定させた。10人のがんサバイバーへの予備調査の後、最終版の信頼性と妥当性を確認するため、357人の乳がんサバイバーを対象とした調査を実施した。平成27年度は、認知機能障害に対する介入の有効性を検証する研究の実施を開始した。本研究は、乳がんに対する化学療法を受けた経験があり、かつ経口ホルモン療法を受けている患者に対し、乳がんとその治療に関連した認知機能の変化の改善を目的とする教育と速度フィードバック療法を組み合わせた介入プログラムを行い、通常のケアを行う対照群に対する優越性を証明するための無作為化比較対照試験である。対象は、教育と速度フィードバック療法を組み合わせた介入を行う群(介入群)、教育を行う群(教育群)、通常のケアを行う群(対照群)の3群に無作為に割り付けられた。目標症例数は、先行研究(King S, & Green HJ, 2015)に示されたデータに基づき算出し、脱落を10%と見積り各群37人、合計111人とした。主要評価項目は、がん患者用の自記式認知機能評価尺度である日本語版FACT-Cog、副次評価項目は、がん患者用の健康関連QOL評価尺度であるFunctional Assessment of Cancer Therapy-General version4日本語版(FACT-G)とした。研究代表者の所属施設の臨床研究倫理審査委員会の承認を得た後、研究を開始した。対象者のリクルートをチラシやホームページを活用し広く行ったが、平成27年度末までに得られた対象者は2人であった。平成27年度末までに、介入の有効性を検証するための無作為化比較対照試験を完了する予定であった。研究倫理審査委員会における承認手続きは予定どおり進行したが、対象者のリクルートが予想以上に進まず、平成27年度末までに終えることができなかった。従って、研究目的の達成度を「やや遅れている」と評価した。平成28年度は、昨年度に引き続き、認知機能障害に対する介入の有効性を検証する研究を行った。平成27年度内にリクルートした対象者が2人であったことから、対象者を得るためのリクルート方法の工夫が必要と考えられた。そこで、協力施設を1施設、協力を得る乳がん患者の自助グループを各1つ追加し、より広くリクルートを行った。さらに、新聞広告に研究の協力依頼を掲載し、地域住民に向け研究参加を呼びかけた。しかしながら、結果的に得られた対象者は9人であったことから、有効性を検証するための解析を行うことができなかった。なお、対象者の主観的な評価として、介入群の3人全員が速度フィードバック療法に対し肯定的に評価した。さらに、教育を行った6人についても、全員より理解度、有用性ともに肯定的な評価を得た。自覚されていた認知機能障害については、対照群の2人はあまり改善がみられなかったが、介入群、教育群の対象者6人においては改善がみられなかった者はいなかった。対象者が少ないため、術後月数、化学療法やホルモン療法の治療期間、運動習慣等、認知機能障害に関連すると思われる因子のばらつきが大きかった。

今後も有効性をある程度確認することができる人数を得るまで本研究を継続することが必要と思われた。がん治療に関連した認知機能障害の評価尺度であるFACT-Cog日本語版の信頼性と妥当性の検証を行った。下位尺度の信頼性係数は0.73-0.95、モデル適合度はカイ2乗=1361.8(df=489, p<0.001)、GFI=0.731、AGFI=0.391、CFI=0.848、RMSEA=0.087であったことから、一定の信頼性と妥当性を有していることが確認された。がん治療に関連した認知機能障害に対する速度フィードバック療法と教育を組み合わせた介入の有効性の検証を試みた。十分な対象者数が得られなかったため数量的な解析を行うことができなかったが、自覚された認知機能障害は改善傾向が述べられた。平成26年度末までに、本研究で実施する無作為化比較試験に対し研究倫理審査委員会の許可を得る計画であったが、承認を得られていない。一方、交付申請書においては、無作為化比較試験の中でFACT-Cog日本語版を開発する予定であったが、平成26年度に調査を実施し開発を完了した。従って、研究目的の達成度を「やや遅れている」と評価した。平成28年度においては、対象者の引き続きリクルートを行い、目標症例数に達するまで研究を継続する。なお、対象者をより得やすくするため、リクルートを行う施設や患者団体を増やす予定とし、平成27年度末までに研究計画変更の承認を臨床研究倫理審査委員会より得た。また、新たに出された研究成果に基づき目標症例数を計算しなおし、対象者数を減らすことも検討する予定である。その際も、臨床研究倫理審査委員会の承認を得た後、研究計画を変更する。がん看護学平成27年度においては、研究倫理審査委員会の承認を得た後に、化学療法を受けている、もしくは受けたがん患者に対する無作為化比較試験を実施し、教育と速度フィードバック療法を組み合わせた介入の認知機能障害に対する有効性を検証する。目標とする対象者数を得て研究を完了することに困難さが生じると予測されるため、複数の施設の協力を得てリクルートを行い、更にインターネットも活用し広く情報を発信し効率的に対象者を得られるよう努める。平成25年度はFACT-Cog日本語版の確定を目指した。最終案の確定には到達していないが、研究計画通りに進行し、項目確定の最終段階まで達しており、平成26年度以降の介入研究の実施に向けて研究倫理審査等の準備を進めていることから、おおむね順調に進展していると評価した。平成27年度末までに無作為化比較対照試験を完了する予定として研究の実施をスタートさせたが、目標とする対象者数を得られなかったため平成28年度も継続して行うこととした。従って、無作為化比較対象試験の実施に係る助成金として次年度使用額が生じた。交付申請書においては、無作為化比較試験の中でFACT-Cog日本語版を開発する予定であったが、平成26年度に調査を実施し開発を完了したため、予定していた無作為化比較試験の実施に遅れが生じた。従って、無作為化比較試験の実施に係る助成金を使用しなかったことから、当該助成金が生じた。
イミドイル金属活性種とそのフッ素化合物合成への応用

含フッ素イミドイル金属活性種は、アシルアニオン等価体として作用する、有機フッ素化合物合成において有用な活性種である。本研究の目的は、含フッ素イミドイル金属種の構造、及びその一連の反応について調査することである。私たちはイミドイル金属種の有用な合成化学的展開を期待し、含フッ素イミドイル金属種からのC-F結合切断反応(選択的脱フッ素化反応)に照準を絞って研究を進めた。具体的にはイミドイル金属種1からのジアニオン等価体の創製である。トリフルオロ酢酸より1段階で容易に得られる塩化イミドイル2の環元的ダブルシリル化反応を行なった。塩化トリフルオロアセトイミドイル(2)に対し、金属マグネシウム/塩化トリメチルシリルを作用させると、脱塩素及び脱フッ素-シリル化反応が進行し、ジフルオロビスシリルエナミン(3)が高収率で得られた。本反応は、イミドイル金属種からのC-F結合切断が鍵反応となっている。すなわち、本反応は、低原子価マグネシウムを用いる還元的C-Cl結合切断によるイミドイルマグネシウム種4、及びイミドイルシラン5の生成、それに続くイミドイルシラン5からの還元的C-F結合切断(脱フッ素-シリル化)を経由して進行して、ジフルオロビスシリルエナミン(3)を与えたと考えられる。本反応で得られた生成物3は、アシルアニオン及びエノラート等価体として働く有用なジアニオン等価体である。各々の反応点で異なる求電子剤と反応させることにより、多様なフッ素化合物に変換することができた。
ショウジョウバエ脳の可塑的神経活動に伴って発現量が変化する遺伝子の系統的探索

ゲノムプロジェクトで同定された大量の遺伝子、とくに可塑的神経活動など脳細胞のうちの比較的少数のみが特異的に反応するような機能に関与する遺伝子の解析には、それらが脳のどこで、いつ、どれくらい発現しているかを知ることが重要になってくる。そこで本研究では、全ゲノムの配列解析が終了したばかりのキイロショウジョウバエを用いて、in situ RNAハイブリダイゼーション染色によって個々の細胞レベルで特定の遺伝子の発現を比較する技術を確立し、数百千の候補遺伝子について可塑的神経活動に関連した発現の変化を調べるスクリーニングについて、実現可能性の検証を行なった。細胞体しかラベルされないin situ染色では、その神経細胞が投射する領野や構成する回路に関する情報が得られない。そこで、NPコンソーシアムで作成した4500のGAL4エンハンサートラップ系統を用いて、種々の神経細胞をエンハンサー活性に従って特異的にラベルし、in situと二重染色して比較対照することで細胞を詳しく同定し、神経線維の投射形態を解析できると予想された。このような、多標本のin situ染色処理→GAL4系統との対照→細胞の同定、というアプローチを実用化し、大規模スクリーニングへのノウハウを得るために、まず、ショウジョウバエ脳の神経伝達物質とその受容体のマップ作業に着目した。これによっていくつかの伝達物質について、ゲノム情報を利用して伝達物質の産生や受容に関わる遺伝子のESTクローンからプローブを作成し、触角葉などいくつかの細胞種について、in situ染色とGAL4系統の共染色を成功させ、このアプローチの有用性を実証した。
新しいタイプの免疫抑制剤ブラシリカルジンの全合成研究と機能解析

放線菌から単離されたブラシリカルジンAは、新しいタイプの免疫抑制剤として期待されている。ブラシリカルジンAの全合成を目指して合成研究を遂行し、環上四級不斉炭素構築の実用的新手法を開発した。また、合成上の最重要課題である中央環が歪んだ舟形配座に固定されたアンチーシンーアンチ縮環パーヒドロフェナントレン骨格を、2度の分子内共役付加反応を鍵として立体選択的に構築することに成功した。新しいタイプの免疫抑制剤として期待されるハイブリット型天然物ブラシリカルジンAの斬新かつ効率的全合成方法論の開拓を目的に本研究を遂行した。本年度は以下二つの重要な研究成果が得られた。1)環上四級不斉炭素の高選択的構築法の開発:ブラシリカルジンAをはじめとする生理活性天然物や医薬品には、炭素環上に四級不斉炭素を有するものが多く存在し、その構築法の開発は合成化学上重要な課題の一つである。今回、同一基質から出発して、環上四級不斉炭素の立体配置が互いに異なる2種類の置換体を作り分けられる効率的な新手法を開発した。すなわち、β-エトキシ-α,β-不飽和環状ケトンと容易に不斉合成可能なエポキシアルデヒドからアルドール反応を経て合成されるγ,δ-エポキシ-α,β-不飽和環状エノンに対してジアルキル亜鉛-シアン化銅反応剤を作用させると、S_N2'反応が進行し、アンチ体ケトアルコールが高立体選択的に得られた。一方、エノンに塩化マグネシウムを作用させてクロロヒドリンに変換後、同様のS_N2'反応を行うと、先の化合物のジアステレオマーに相当するシン体ケトアルコールを選択的に合成することができた。本手法は基質およびアルキル化剤に対して広い汎用性を示した。2)アンチ-シン-アンチ縮環パーヒドロフェナントレン骨格構築法の開発:ブラシリカルジンAの全合成上の最重要課題であるB環部が歪んだ舟形構造をとる本骨格の構築を、二度の分子内共役付加反応を鍵反応に用いる独自の手法で達成した。すなわち、A環部を有する環化前駆体に対して、α-シナノカルバニオンの分子内共役付加反応を行い、二つの四級不斉炭素を有するB環部を立体選択的に構築した。側鎖を伸長後、1,1-ジブロモアルケンから(Z)-ビニル銅を調整後、ワンポットで分子内共役付加反応を行うことでC環を形成し、アンチ-シン-アンチ縮環パーヒドロフェナントレン骨格を立体選択的に構築することができた。本研究は、新しいタイプの免疫抑制剤として期待されるハイブリット型天然物ブラシリカルジンAの効率的全合成方法論の開拓を目的としている。今年度は、不斉合成の検討と新規四級不斉炭素構築型環化反応の開発を行った。前年度合成したA環上酸素官能基を省略したラセミ体ABC環モデル化合物の側鎖を伸長後、2,3-エポキシアルコールへ誘導した。この化合物に対して、当研究室で開発したC2位選択的アジド置換反応は立体特異的に進行し、アミノ酸部位の足がかりとなる窒素官能基を導入できた。また、多段階を要し問題となっていたB環構築後のδ-ラクトンの開環は、ケトラクトンに変換後ヨウ化サマリウムによる還元的開裂法を適用することで速やかに進行し、工程数の大幅短縮が実現できた。以上のモデル検討により、全合成上の主要課題が解決できた。次に、モデル化合物での知見を踏まえてブラシリカルジンAの不斉全合成に取り組んだ。市販の光学活性パントラクトンから出発し、シアノアニオンの分子内共役付加反応を利用して環上四級不斉炭素を含むA環部を構築後、官能基変換を行いB環の環化前駆体の合成まで完了した。一方、全合成研究中に見出した知見を発展させ、側鎖にアルカンニトリルを有するα,β-不飽和ラクトンの分子内共役付加反応を用いる新たな四級不斉炭素構築型環化反応を開発した。今回見出した2種類の条件では、環化反応は四級不斉炭素に関して立体相補的に進行した。有用な炭素環構築法として汎用されるα,β-不飽和カルボニル化合物の分子内共役付加反応では、求核部位としてケトンやエステルのエノラートが一般に用いられ、ニトリルから調製されるアニオンを用いた例はほとんど知られておらず、本反応は合成上有用な手法を提供するものと期待される。
協調ネットワーク解析による複合適応形質要因の発見

本研究では,細胞内ネットワークを種間で比較することで,進化の過程で行ったネットワーク変化を捉え,複合適応形質の可能性のあるネットワークとその要因を推定した.まずネットワーク比較技術ANGIEを開発した.一般にネットワークの比較で行われる方法は,2つのネットワークが与えられた時,局所的にネットワークの形状を比較し,類似度の高い部分を発見する手法である.この方法では部分的な機能保存は見られるが,適応形質に必要とかんがえられる大域的な変化の発見が難しい.それに対し, ANGIEは全体的な概要構造に着目し,それらが近くなるような最適化問題に要約する手法である.本手法をショウジョウバエの近縁6種から得られたマイクロアレイデータ[Kalinka et al. Nature 2010]に適用した.非常に分岐年代が近い近縁種であるD. melanogasterとD. simulansを比較した場合,互いのネットワークが非常によく似ていて,保存性が高いことが示唆される結果となった.この実験により,類似していると考えられるネットワークからは,確かに保存しているネットワークを得られる事が確認できた.更に,利用したデータの中では分岐年代が離れているD. melanogasterとD. virillisを比較したところ,特に成長因子関連のネットワークが大きく分断され,異なる様子が示唆された.これは,発生速度の違いを象徴した結果となったと考えられる.このように,本手法により既存のデータから種間の生命現象の違いを自動的に抽出することが可能となった.更に,本手法をショウジョウバエと線虫のネットワーク比較に応用することで,遠く離れた種間においても比較可能であることを確かめた.24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度が最終年度であるため、記入しない。進化の理解が難しい要因として,常に生存競争に有利な選択だけでなく,一度不利な形質を獲得することで,その後の生存を有利に進める現象がある.このような一見矛盾する作戦は,計算機科学では複数の変数を組み合わせて最も良い回答を得る「組み合わせ最適化問題」を解く際に局所解から抜け出す戦略に現れる.局所解を抜け出すには大胆な戦略変更が必要であり,細胞においては,遺伝子ネットワークの変更がそのような戦略変更を容易に起こす方法のひとつと考えられる.本研究では,種間で利用されるネットワークを比較する事で,進化の過程で起こったネットワーク変化を捉え,複合適応形質の可能性のあるネットワークとその要因を推定する.本年度は,ネットワーク比較技術ANGIEを開発した.ANGIEは,与えられたネットワークを細かに比較するのではなく,全体の概要構造に着目し,それらが近くなるように要約する手法である.これにより,既存ネットワーク比較手法で起こっていた,辺1本の違いによって共通性発見ができなくなる問題を解消し,大域的なネットワーク変化を捉えることが可能となった,また,本技術をショウジョウバエと線虫のタンパク質相互作用ネットワークに適用し比較することで,成長因子周りの保存が高いことを確かめた.また,本研究にネットワーク自身の信頼性,多様性も重要である.遺伝子間の相互作用を求める手法の一つに共発現解析がある.次世代シーケンサデータにおいて,発現や制御領域の種間対応を取れるようにするため,リード(次世代シーケンサで得られる短いDNA配列)を実験を行った種から他種へと変換するソフトウエア群RECOTを開発し,次年度次世代シーケンサデータを用いた発現制御解析への準備を行った.本研究では,細胞内ネットワークを種間で比較することで,進化の過程で行ったネットワーク変化を捉え,複合適応形質の可能性のあるネットワークとその要因を推定した.まずネットワーク比較技術ANGIEを開発した.一般にネットワークの比較で行われる方法は,2つのネットワークが与えられた時,局所的にネットワークの形状を比較し,類似度の高い部分を発見する手法である.この方法では部分的な機能保存は見られるが,適応形質に必要とかんがえられる大域的な変化の発見が難しい.それに対し, ANGIEは全体的な概要構造に着目し,それらが近くなるような最適化問題に要約する手法である.本手法をショウジョウバエの近縁6種から得られたマイクロアレイデータ[Kalinka et al. Nature 2010]に適用した.非常に分岐年代が近い近縁種であるD. melanogasterとD. simulansを比較した場合,互いのネットワークが非常によく似ていて,保存性が高いことが示唆される結果となった.この実験により,類似していると考えられるネットワークからは,確かに保存しているネットワークを得られる事が確認できた.更に,利用したデータの中では分岐年代が離れているD. melanogasterとD. virillisを比較したところ,特に成長因子関連のネットワークが大きく分断され,異なる様子が示唆された.これは,発生速度の違いを象徴した結果となったと考えられる.このように,本手法により既存のデータから種間の生命現象の違いを自動的に抽出することが可能となった.更に,本手法をショウジョウバエと線虫のネットワーク比較に応用することで,遠く離れた種間においても比較可能であることを確かめた.24年度が最終年度であるため、記入しない。ネットワークの比較技術の開発に成功したため,概ね順調に進展している.当初計画時より,次世代シーケンサの価格下落が激しく,マイクロアレイ情報は次世代シーケンサによるRNA-seqで置き換えられる可能性が高くなった.この事態に対しても,座標変換ツールの作成で対応可能となっている.24年度が最終年度であるため、記入しない。来年度は以下の点に着目して研究を行う.

(1)比較したネットワークの結果を生物学的な知識と照らし合わせ,手法の精度改善を行なっていく.(2)非モデル生物とモデル生物のネットワークを比較する事で,適応形質の発見へとつなげる.
細胞壁構築遺伝子群の総括的発現解析による軸性形成の制御機構の解析

植物細胞の「安定な細胞極性」の成立と維持において基盤となる細胞壁の構築に関わる遺伝子群について、軸性形成の各局面での発現様式を包括的に解析し、各細胞型・組織固有の軸性形成に係わる細胞壁構築遺伝子セットを特定し、それらの発現統御に係わる転写制御システムを分子解剖することを目指し研究を進め以下の成果を得た。根に特異的な発現パターンを示すAtXTH18のmRNA発現をAtXTH18のプロモーターを用いたRNAi法により特異的に抑制したところ、表皮細胞の伸長成長が抑制され、根の伸長が著しく抑制されることを見いだした。根で特異的な発現パターンを示すAtXTH12の機能をT-DNAタグライン(xth12-1)を用いて解析し、この遺伝子の欠損変異が根の伸長抑制を引き起こすことを示した。AtXTH27が葉の維管束形成過程において、発生段階依存的な発現パターンを示すことを見いだした。pAtXTH2::GUSの発現解析から、この遺伝子は葉の維管束、特に前形成層細胞に特徴的な発現パターンを示した。この遺伝子の欠損した変異体(xth27-1,xth27-2)では、ロゼット葉の維管束の形成不全および機能不全をおこし、葉の間抹消維管束周辺の葉肉組織の壊死および三次維管束の篩部機能不全を伴った。シロイヌナズナとイネのゲノム情報を利用した、両者の細胞壁遺伝子群に関する包括的なinsilico比較ゲノム解析を行った。この結果を基にして、イネOsXTHファミリー29遺伝子の包括的な発現解析を行い、OsXTH19のみがイネ地上部(葉と節間)の伸長組織で特異的且つ顕著な発現を示すことを明らかにした。細胞伸長過程において鍵となる働きを担う細胞壁関連遺伝子の特定を目指して以下の研究をおこない、以下の成果を得た。シロイヌナズナ各器官の特定細胞の形成に関わる細胞壁関連遺伝子群セットを特定するために、a)花茎の伸長時、b)花茎伸長停止時、c)葉の展開過程、d)根の伸長域、e)GA、IAA、fusicoccin等のホルモンによる胚軸伸長誘導過程、でそれぞれ特異的に発現が変動する遺伝子群を解析した。その結果、細胞壁構築関連遺伝子群の各ファミリーのメンバーはそれぞれ、独自の過程に関与し、明確な役割分担を示すことが明らかとなった。イネのXTHファミリー29遺伝子を特定し、シロイヌナズナとの比較ゲノム的視点から、各器官、各組織に固有の発現特性を解析した。その結果、OsXTH19のみがイネ地上部(葉と茎)伸長組織で顕著に高い発現を示すことを明らかにした。また、GAに応答するXTH遺伝子を4種同定し、それらの転写に関わるシス領域を推定した。シロイヌナズナの細胞壁XTHファミリーに属する33の遺伝子のうち、24遺伝子についてT-DNAタグラインを用いて欠損変異体を解析し、以下の結果を得た。a)根で高い発現を示すAtXTH12を欠損した変異体では根の伸長不全、葉の展開不全、莢の形成不全などの顕著な形態異常を示した。b)地上部の各器官で発現するAtXTH27欠損変異体では葉の形態異常が見られ、葉肉組織内に斑点状の細胞の壊死が高頻度で観察された。c)これらの遺伝子以外の22の遺伝子については、欠損により特段の形態異常は認められなかった。以上の結果は、AtXTH12、27の両遺伝子が、それぞれ特定の細胞構築に必須の特異的な役割を担っていることを示すと同時に、それら以外の遺伝子については、機能が重複し、互いに役割の代替が可能であることを示唆している。
膵癌早期診断及び分子標的治療のための候補遺伝子同定と膵液遺伝子診断

2005年度は、膵癌診断で重要な臨床サンプルである膵液による分子診断を実現するために、すでに多数保存してあるバルク切除膵組やマイクロダイセクションにより標的細胞のみを選択的に抽出した浸潤部の癌細胞、前癌病変、炎症性部位の膵管細胞、正常膵管細胞、更に、術前にERCPにより採取した膵液よりtotal RNAを抽出し、有望なマーカーとしてよく知られているhTERT、近年の網羅的解析にて多数報告されているS100familyの中でもS100A6,S100P, MUC familyの中でもMUC1,MUC5ACについてその発現量を定量的one-step real-time RT-PCRにより検討し、ROC解析の結果からも膵炎と膵癌あるいは前癌病変と膵癌との鑑別には有用な遺伝子を認めた。2006年度は、上記の遺伝子に加え、S100A2,S100A11,TWIST, SHHなど癌の発生、進展にかかわるいくつかのさらなる新規の遺伝子群の解析を同様な材料を用いて行った。TWISTの発現は、膵癌に特異的に特異的であり、特に進行癌おいてみとめ、前癌病変ではその発現は非常に低かった。SHH、S100A11の発現は、前癌病変の一つであるIPMNの腺腫部分においても高発現が認められた。とくに、S100A11の発現は、前癌病変においてとくに、高値であり、他の施設からの報告をあわせて考えると、発癌初期に腫瘍抑制遺伝子として働いている可能性も考えられた。また、SHHの発現も前癌病変で認められたものの、前癌病変の中でも、通常型膵癌の前癌病変であるPanINでの発現よりも、膵癌のphenotypeの1種であるIPMNの前癌病変部分で特に高発現しており、二つのタイプの癌の発癌経路が異なっている可能性が示唆された。SHHやTWISTなど胎生期に関連する遺伝子群の膵癌の発癌過程もしくは進展過程への関与が今年度の研究成果により明らかになり、今後の解析すべき遺伝子群として、これらの胎生期関連遺伝子がさらに注目されると考えられる。また、膵液診断の可能性と限界をある程度明らかにでき、今後の膵液遺伝子診断の適用と有用性を示すことができた。難治癌である膵癌の予後を改善する方法は、早期診断と画期的治療法の開発である。近年、膵癌の網羅的解析が進展し、診断のマーカーあるいは治療標的として有用であると予想される候補遺伝子が多数同定されている。本研究の目的は、膵癌診断で重要な臨床サンプルである膵液による分子診断を実現するために、膵癌の早期診断に有効な、あるいは分子標的治療のための遺伝子群を同定し、信頼性の高い遺伝子診断法を確立することである。1)すでに多数保存してあるバルク切除膵組織を用いて、有望なマーカーとしてよく知られているhTERT、近年の網羅的解析にて多数報告されているS100family, MUC familyについてその発現量を検討し、非腫瘍性の膵組織と比較して、癌部の組織において有意に発現が高いことを確認した。2)次に、マイクロダイセクションにより標的細胞のみを選択的に抽出し、浸潤部の癌細胞、前癌病変、炎症性部位の膵管細胞、正常膵管細胞におけるそれぞれの遺伝子の発現を定量的one-step real-time RT-PCRにより測定した。正常細胞と比較すると、ほぼ全ての標的遺伝子において発現の増強を認め、前癌病変と比較すると、hTERTは、有意に発現が高く、S100A6,MUC1は高い傾向があったが、S100P,MUC5AC等は、すでに前癌病変の段階から発現が増強していることがわかった。3)更に、術前にERCPにより採取した膵液よりtotal RNAを抽出し、上記遺伝子群の定量的解析を行った。慢性膵炎患者からの膵液と比較すると、S100A6,MUC1,MUC5AC,S100Pは、有意に発現が増強しており、ROC解析の結果からも膵炎と膵癌との鑑別には有用と考えられた。しかしながら、その多くは、膵癌の前癌病変の一つであるIPMNでもその発現が増強しており、IPMN患者由来の膵液においても、癌と比較して同程度か、あるいは癌以上の発現増強が認められ、IPMNとの鑑別には不十分であると考えられた。しかし、IPMNを含め、一般的な前癌病変であるPanINにおいてもS100PやMUC5AC,S100A6は発現が増強しており、膵癌に進展する可能性がある病変を有するgroupのスクリーニングに有効である可能性が示唆された。また、hTERTの発現は、前癌病変であるIPMNでの発現は低く、その鑑別能は膵液解析においても比較的高かった。また、炎症性部位(膵炎)での膵管上皮細胞でも発現は低かったが、一部のリンパ球において癌と同レベルの発現の増強を認めるものがあり、膵液中のhTERTの定量解析による膵癌と膵炎の鑑別能は、十分なものではなかった。今後、さらに、癌特異的に発現する遺伝子の同定を勧め、さらに、マイクロダイセクションにより膵液中の標的細胞を選択的に抽出することにより、膵癌診断の向上を目指す。2005年度は、膵癌診断で重要な臨床サンプルである膵液による分子診断を実現するために、すでに多数保存してあるバルク切除膵組やマイクロダイセクションにより標的細胞のみを選択的に抽出した浸潤部の癌細胞、前癌病変、炎症性部位の膵管細胞、正常膵管細胞、更に、術前にERCPにより採取した膵液よりtotal RNAを抽出し、有望なマーカーとしてよく知られているhTERT、近年の網羅的解析にて多数報告されているS100

familyの中でもS100A6,S100P, MUC familyの中でもMUC1,MUC5ACについてその発現量を定量的one-step real-time RT-PCRにより検討し、ROC解析の結果からも膵炎と膵癌あるいは前癌病変と膵癌との鑑別には有用な遺伝子を認めた。2006年度は、上記の遺伝子に加え、S100A2,S100A11,TWIST, SHHなど癌の発生、進展にかかわるいくつかのさらなる新規の遺伝子群の解析を同様な材料を用いて行った。TWISTの発現は、膵癌に特異的に特異的であり、特に進行癌おいてみとめ、前癌病変ではその発現は非常に低かった。SHH、S100A11の発現は、前癌病変の一つであるIPMNの腺腫部分においても高発現が認められた。とくに、S100A11の発現は、前癌病変においてとくに、高値であり、他の施設からの報告をあわせて考えると、発癌初期に腫瘍抑制遺伝子として働いている可能性も考えられた。また、SHHの発現も前癌病変で認められたものの、前癌病変の中でも、通常型膵癌の前癌病変であるPanINでの発現よりも、膵癌のphenotypeの1種であるIPMNの前癌病変部分で特に高発現しており、二つのタイプの癌の発癌経路が異なっている可能性が示唆された。SHHやTWISTなど胎生期に関連する遺伝子群の膵癌の発癌過程もしくは進展過程への関与が今年度の研究成果により明らかになり、今後の解析すべき遺伝子群として、これらの胎生期関連遺伝子がさらに注目されると考えられる。また、膵液診断の可能性と限界をある程度明らかにでき、今後の膵液遺伝子診断の適用と有用性を示すことができた。