hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光IC型単一チップフェムト秒パルス発生

種々の光コンポーネントを平面光導波路に沿って集積化する「光IC」は光エレクトロニクスの分野では研究が活発である。本研究はその概念を利得バンド幅が広い可変波長レーザーに適用して、単一チップの光IC型超短パルス発生器を作れるかどうかについて考察することにある。レーザーによる超短パルス光の発生は従来、モード同期法によって行われてきたが、これらは複雑な構造を持っている。本研究では小型のDFB可変波長レーザーの緩和発振により発生したピコ秒のスパイクを可飽和吸収と可飽和増幅とを交互に繰返す集積型パルス圧縮器を通すことにより、フェムト秒パルス光を発生させるものである。このような新しいデバイスを有機色素をドープしたプラスチック導波路で実現することを目指し、理論的・実験的研究を行った結果、次のような成果が得られた。1.PMMAの導波路に沿って回折格子を焼き込んだ分布帰還(DFB)ローダミン6G色素レーザーを試作し、パルス幅6nsのNd:YAGレーザーの励起で発振させた際数10ピコ秒の幅を持つスパイク発振を観察できた。2.その際、導波路を幅10μm程度のストライプ状にすることで、1μJ以下の極めて低い励起エネルギーでDFB発振できることを見出した。これはLD励起の可能性を示唆するものである。3.ローダミン色素による増幅をDODCI色素による吸収を交互に行う集積型パルス圧縮器によるパルス圧縮効果の計算機シミュレーションを行い、ピコ秒パルスをフェムト秒オーダーまで圧縮できることを数値計算により示した。4.ローダミンとDODCIを混合した導波路に、マスクを使って吸収を増幅の領域を交互に作り、そこをピコ秒パルスを通過させたとき、パルス圧縮が起こることを実験的に示した。本研究の目的は、小型の分布帰還(DFB)可変波長レーザーの緩和発振による非常に短いスパイクを可飽和色素と可飽和増幅器を交互に繰り返す集積型パルス圧縮器を通すことで、フェムト秒パルスを発生できる新しいデバイスの実現可能性について検討するものである。これまでに、すでにプラスチック平板導波路にローダミン6G色素をドープし、DFB方式で数10ピコ秒のスパイクの発生を観測し、上述のようなパルス圧縮器の予備的な実験を行った。本年度得られた主な研究成果は以下の通りである。1.ローダミン6GをドープしたPMMA光導波路を作製し、導波路に沿って回折格子をホログラフィックに焼き込むことによって、これまでより良好な発振を単一伝搬モードで得ることができた。2.さらに横幅が10μm程度のスラブ型導波路を作製することにより、ナノ秒のNd:YAG(SHG)レーザー励起で、1μJ以下の極めて低い発振しきい値を得た。3.上述のスラブ導波型DFB色素レーザーで数10ピコ秒オーダーの安定したスパイク発振を実現した。4.パルス発振器に関しては製作が容易なローダミン6GとDODCI(可飽和色素)を混合してドープした導波路を作製し、提案した方法によりパルス圧縮が可能なことを実験的に確認した。得られた最短パルス幅は8psであった。5.コンピュータシミュレーションにより、上述スキームによるパルス圧縮がフェムト秒領域まで可能なことを示した。実験ではまだ実現できないが、今後導波路損失を減らすことなどにより、実現可能であることを確かめた。
Precision Neurosurgery実現のための基盤的遺伝子解析研究

本研究の目的は、脳神経外科疾患(脳血管疾患・良性腫瘍)患者よりゲノムおよび組織サンプル収集を行い、臨床情報と照らしてゲノムコホートの構築を行うことにある。第一に、既知の原因遺伝子の網羅的遺伝子解析を行い遺伝的背景に基づき臨床像と合わせて分類・層別化する。次いで、疾患組織や腫瘍サンプルから得られた遺伝子情報をもとに統合的に解析し、重症度や予後に関わる修飾因子(遺伝子)を同定することを目指す。本年度は正確な臨床情報に基づくサンプル収集(ゲノムコホートの構築)を行う。本研究において鍵となるのは正確な臨床情報および画像診断に基づくサンプル収集である。対象とする脳血管疾患として、脳血管狭窄を多発する「もやもや病」、血管腫が多発する「海綿状血管奇形」、良性腫瘍としては、脳血管芽腫を多発する「VHL病」、髄膜腫や神経線維腫を多発する「NF2」を対象とした。これらの疾患に関して既知の遺伝子の解析を行った。もやもや病に関しては、RNF213という疾患関連遺伝子の解析から、いくつかの疾患関連のrare variantを同定した。海綿状血管奇形に関してはこれまでのところ、多発病変を有するCCM例5例に対して次世代シークエンサーを用いた全エクソン解析を施行し、3例(60%)に変異が認められる結果をえた。いずれも過去に報告のない変異であった。NF2に関してはNF2遺伝子の解析を行い、NF2の変異型が臨床経過と相関がある結果を得た。各疾患のサンプル収集状況は良好で、また既知の原因遺伝子の解析は順調に進んでいる。既知の原因遺伝子の変異のパターンと臨床的な特徴との関連解析を行い、既知の原因遺伝子の臨床的意義を明らかにする。またさらに網羅的な遺伝子解析を行い、臨床経過や臨床的特徴に影響を与える修飾因子の同定を目指す。
ロボットとユーザの知識共有を手助けする画像トランシーバ開発

実物体への画像投影により、ロボット対してユーザの要求を伝えやすい誰もが容易に利用可能なロボットを実現するため,プロジェクタとカメラを同軸に設置したプロジェクタ-カメラシステム「画像トランシーバ」の設計・開発を行った.また、移動物体への画像投影の実現に必要な技術として、照明変動などの不良条件に対してロバストな移動物体追跡手法と画像品質が悪い映像からオプティカルフローをロバストに推定する手法を開発した。(1)静止物体への画像投影システム開発ユーザとロボットをつなぐ共通の「言葉」として「画像」を利用することで,ロボット対してユーザの要求を伝えやすい,誰もが容易に利用可能なロボットを実現するため,プロジェクタとカメラを同軸に設置した形状計測装置を参考に「画像トランシーバ」の設計・開発を行った.プロジェクタとカメラ,ハーフミラーを組み合わせた単純構造にミラーを追加することで,投影画像と撮影画像の鏡像関係解消と小型化を実現した.(2)移動物体追跡システム開発移動物体追跡手法には,照明変動・遮へいに対して高いロバスト性を特徴として持つ方向符号照合法を応用することで,利用環境に制限の少ない移動物体追跡システムを実現した.【移動物体追跡】環境変動による背景変化や画像輝度の変化,また運動に伴う回転及び形状の変化に対してロバストな追跡手法を提案した.提案手法では,方向符号化の際に,参照画像の中心からみた方向を符号化することで回転に不変な特徴量を得ている.また追跡対象物の位置をフィードバックし,対象が常に視野中心に来るような位置制御を実現した.【オプティカルフロー推定】ハイライトや遮へいが同時に存在する画像に対して,オプティカルフローを推定することは非常に困難であると考えられる.このような画像品質が低い映像からオプティカルフローをロバストに推定する手法を提案した.提案手法では,方向符号照合法により算出される2枚の画像間の類似度分布に基づき,オプティカルフローとなり得る「候補ベクトル」の生成(正投票)とオプティカルフローが存在する可能性が低い「無相関領域」の抽出(負投票)からなる補完的な投票によりオプティカルフローを推定した.(1)移動物体への画像投影装置の開発ユーザとロボットをつなぐ共通の「言葉」として「画像」を利用することで、ロボット対してユーザの要求を伝えやすい、誰もが容易に利用可能なロボットを実現するためには、静止物体のみならず移動物体に対しても画像投影が可能な画像投影装置が必要となる。このため、PC制御が可能なパンチルト雲台へのプロジェクタ搭載を可能とする「プロジェクタ固定アタッチメント」の設計・開発を行った。実物体への適切な画像投影の実現には、対象物の表面特性を考慮する必要がある。特に金属などの鏡面反射成分が大きい対象物では撮影画像に強い影響を及ぼし、画像トランシーバと対象物の位置関係に依存して白飛びや黒潰れという形となって現れる。この解決のために、局所的にプロジェクタの投影強度を逐次的に変化させることで、表面特性に対してロバストな投影を実現する「局所可変パタン投影手法」を開発した。(2)移動物体への画像投影手法の開発【移動物体追跡】照明変動・遮へいに対して高いロバスト性を特徴として持つ方向符号照合法を拡張し、カラー画像に適用可能とした。対象物が移動する場合、撮影画像中の対象物は距離に応じてスケールが変化し、また、対象物が非剛体の場合には対象物の変形が問題となる。本研究では、テンプレートを逐次更新することで、これらの変化に対応した移動物体追跡手法を開発した。【オプティカルフロー推定法の高速化】オプティカルフローとなり得る「候補ベクトル」の生成(正投票)とオプティカルフローが存在する可能性が低い「無相関領域」の抽出(負投票)からなる補完的な投票に基づくオプティカルフロー推定法の高速化を実現した。高速化は、補完的な投票の際に「候補ベクトル」の生成を優先し、予めオプティカルフローの候補を絞り込むことで「無相関領域」の抽出処理を削減することで実現した。1.移動物体への画像投影手法の高速化移動物体への画像投影の実現には高速な移動物体検出と移動物体追跡手法が必要となる。【移動物体検出】複雑な背景下において対象物体を検出するために、背景差分(背景画像と入力画像のRGB値の差)を特徴量として利用するパーティクルフィルタを設計した。対象物体の移動に対応するため、低解像度画像を用いることで処理の高速化を実現した。【移動物体追跡】移動物体追跡手法として対象物の色(RGB値)を特徴量としたパーティクルフィルタを実装した。背景差分による移動物体検出(検出モード)から色特徴を利用した移動物体追跡(追跡モード)への円滑な自動移行を実現するため、パーティクルフィルタの尤度の平均値を利用したモード移行手法を開発した。2.画像トランシーバの適応限界調査画像トランシーバの応答速度(遅延時間)と比較して対象物の移動速度が速い場合、対象物の画面外への移動(フレームアウト)を避けるのは困難である。そこで、PC制御が可能なパンチルト雲台にカメラを搭載し、対象物を画面中央に捕らえるように雲台を制御することで、対象物のフレームアウトを防止した移動物体追跡を実現した。3.ロボットとの知識共有システムの開発

実物体への画像投影による情報提示により、ディスプレイ利用時のユーザへの負担軽減とロボットとの円滑なコミュニケーションを実現するためには、ユーザー視点における投影画像のゆがみを取り除く必要がある。画像トランシーバで撮影したARマーカ画像とARToolKitを利用して実物体の位置姿勢情報を取得し、この情報に基づき投影画像に幾何学的な補正を行う事によって、ユーザー視点から見たゆがみを補正しユーザーへの正確な情報提示を実現した。
耐放射線性新型検出器を用いた核融合プラズマの高速中性粒子トモグラフィー計測研究

1.プラズマ閉じ込め装置(LHD;核融合科学研究所)においてダイヤモンド検出器を用いた高速中性粒子測定を実施し、視線によるエネルギー分布の違いを観測できた。周辺部を測定する検出器にプラズマ光の影響が現われ、多チャンネル化を進めるうえでアパーチャーの設計が重要であることを明らかにした。2.核融合プラズマ閉じ込め装置(JT-60:日本原子力研究所)の中性子/ガンマ線環境下でダイヤモンド検出器を用いて高速中性粒子測定を行うため、中性子及びガンマ線のバックグラウンド(ノイズ)を評価し、これらのノイズを約1桁低減できるシールドを設計した。3.JT-60において、シールドを施すことにより期待通りに中性子/ガンマ線ノイズを約1桁低減できた。また、入射中性粒子束をアパーチャーにより調整することにより、中性子発生環境においてもダイヤモンド検出器を用いた高速中性粒子測定を可能とした。これらの成果をRev.Sci.Instrum.誌に発表した。4.高エネルギー中性粒子ビーム入射で生成される高速イオンによりトロイダルアルヴェン固有モード(TAE)が励起された際に、高速イオンのプラズマ中心部からの吐き出しをほぼ全エネルギー領域で測定できた。100keV370keVの限られたエネルギー領域で中性粒子束が増大し、250keV付近にピークがあることを初めて確認した。このエネルギー領域は、高速イオンとTAEの共鳴的な相互作用を起こすエネルギー領域に一致することを初めて確認した。この成果を、第20回IAEA核融合エネルギー会議('05年、ヴィラモーラ)で発表するとともに、Nuclear Fusion誌に論文として投稿した。5.4個のダイヤモンド検出器を用いて高速中性粒子の同時測定が行えることを確認した。今後、詳細な高速イオンの研究が可能となった。1.プラズマ閉じ込め装置(LHD;文部科学省核融合科学研究所)においてダイヤモンド検出器を用いた高速中性粒子測定を実施するため、設置可能な測定ポートを考慮しながら測定システムの設計検討を行った。それに基づいて、ダイヤモンド検出器とそれを取り付ける真空配管類、プリアンプ及びその電源、データ処理モジュール、等を整備した。2.上記の測定システムを閉じ込め装置に設置し、α粒子線源(^<241>Am;5.486MeV)を用いて検出器のエネルギー較正を実施した。波高分析によって鮮明なα粒子のピークを観測し、アンプのゲイン調整を含め2.3keV/chという較正係数を取得できた。3.合計3個のダイヤモンド検出器を用いて、高速中性粒子測定を実施し、視線によるエネルギー分布の違いを観測することができた。周辺部を測定する検出器にはプラズマ光の影響が現われ、多チャンネル化を進めるうえでスリットの設計が重要であることが明かとなった。4.核融合プラズマ閉じ込め装置(JT-60:日本原子力研究所那珂研究所)でダイヤモンド検出器を用いて高速中性粒子の測定を行うため、ダイヤモンド検出器を取り付けるためのフランジ、スリット等の製作を進めるとともに、真空排気を行うため既存の測定ポートの真空配管の一部を交換した。5.中性子、ガンマ線の放射線環境下となる核融合プラズマで測定を実施するため、中性子、ガンマ線を遮蔽するための検討を行った。JT-60の環境下では、ボロンを添加したポリエチレンを約15cm、その内側に鉛を約5cm設置することにより、中性子、ガンマ線の照射量を約1桁低減できることが明かとなり、今後、遮蔽体を設計する基盤ができた。1.核融合プラズマ閉じ込め装置(JT-60:日本原子力研究所那珂研究所)でダイヤモンド検出器を用いて高速中性粒子測定を行うため、ダイヤモンド検出器を専用の取り付けフランジに固定して測定ポートに取り付けた。また、プリアンプ及びその電源、メインアンプ、ADC等のデータ処理モジュールを設置した。2.α粒子線源(^<241>Am;5.486MeV)を用いてダイヤモンド検出器のエネルギー較正を実施した。波高分析によって鮮明なα粒子のピークを観測し、アンプのゲイン調整を含めて較正係数を決定した。

3.JT-60の中性子、ガンマ線環境下で測定を行うため、ボロンを添加したポリエチレンと鉛を用いて、全体としては概ね88cm×65cm×60cmの遮蔽体を製作して、ダイヤモンド検出器の周りに取り付けた。4.ダイヤモンド検出器を用いてJT-60において高速中性粒子測定を開始した。先ず、プラズマ加熱のための中性粒子ビームの入射方向や入射エネルギーとダイヤモンド検出器の波高分布との関係から、低波高のノイズを除き、波高分布が高速中性粒子によるものであることを確認できた。5.さらに、高エネルギー中性粒子ビーム入射で生成される高速イオンのエネルギー分布を測定するとともに、トロイダルアルヴェン固有(TAE)モードが発生した際の高速イオンのプラズマ中心部からの吐き出しを観測することに成功した。これにより、40keV360keV(入射エネルギーは380keV)というほぼ全エネルギー領域にわたって、TAEモードと高速イオンの相互作用の特徴を詳細に明らかにすることができた。6.JT-60において、3個のダイヤモンド検出器を用いて同時に高速中性粒子測定を行うため、JT-60の測定ポートを改造して枝管を3個取り付け、それらにダイヤモンド検出器を取り付けるための短管や真空排気を行うためのゲートバルブ等を設置した。1.核融合プラズマ閉じ込め装置(JT-60:日本原子力研究所那珂研究所)で複数のダイヤモンド検出器を同時に用いて高速中性粒子測定を行うため、ダイヤモンド検出器を取り付けフランジに固定して、15年度に準備した測定ポートに取り付けた。また、プリアンプ、メインアンプ、ADC等のデータ処理モジュールを設置した。2.14年度に作成したデータ収集・解析用ソフトウェアーを合計4個のダイヤモンド検出器を用いた測定が可能なように改造した。上記のように設置したダイヤモンド検出器とこのソフトウェアーを用いて、複数個のダイヤモンド検出器を用いた高速中性粒子の測定が行えることを確認した。3.中性子が発生するJT-60の核融合プラズマにおいて、中性子/ガンマ線シールドを施すことにより期待通りに中性子/ガンマ線ノイズを約1桁低減できた。これに加え、入射中性粒子束をアパーチャーにより調整することにより、中性子発生環境においてもダイヤモンド検出器を用いた高速中性粒子測定を可能とした。これらの成果を第15回高温プラズマ計測国際会議('04年、サンディエゴ)で発表するとともに、Rev.Sci.Instrum.誌に論文として発表した。4.高エネルギー中性粒子ビーム入射で生成される高速イオンによりトロイダルアルヴェン固有モード(TAE)が発生した際に、高速イオンのプラズマ中心部からの吐き出しをほぼ全エネルギー領域で測定できた。100keV-370keVの限られたエネルギー領域で中性粒子束が増大し、250keV付近にピークのあることが初めて確認した。
弱球等質空間の理論による概均質ベクトル空間のゼータ関数の研究

簡約可能代数群Gの等質空間XにGの非自明な放物型部分群が作用し稠密な開軌道をもつとき、Xは弱球等質空間と言われる。弱球等質空間は対称空間を含み、更に球等質空間の一般化でもある。Gが一般線型群のときは概均質ベクトル空間を含み、概均質ベクトル空間の研究に弱球等質空間の理論が使える。研究代表者は群Gが2単純、3単純の場合の研究をすすめ、その過程で、2単純概均質ベクトル空間の全ての相対不変式を決定し論文に発表した。また、2単純概均質ベクトル空間の重要な例である(SL(5)×GL(3), Alt(5)+Alt(5)+Alt(5))について、弱球等質空間の理論を用いてその空間に付随するゼータ関数の関数等式に現れるガンマ因子を明示的に計算した。またこの考察により、従来の概均質ベクトル空間の理論だけでは見えていなかった隠れた新たな関数等式を発見し、もとの関数等式と新しくみつかった関数等式の間に非常に美しい群論的関係があることが考察出来た。この空間に対応する弱球等質空間は10次の一般線型群を5次特殊線型群の2次交代テンソル表現で割って得られるものであるがこれから、新たにいくつかの小さな概均質ベクトル空間が得られるが、それらが全て正則概均質ベクトル空間にならないと、ゼータ関数の関数等式に現れるガンマ因子の計算はうまくいかない。そのうちのひとつは、群が簡約可能で、既に分類されている正則概均質ベクトル空間と一致した。しかし、他の2つの空間はいずれも群が可解代数群になり、従来の分類理論が使えないので、双対空間への同型写像の群論的性質を用いて正則性を示した。この空間は従来の超局所解析などの方法で計算できず。そのため長い間計算されずに残っていた重要な例であった。この結果については、論文作成中である。弱球等質空間H\G/Pの分類をHが2単純代数群の場合に分類することを目標とした。2単純、3単純概均質ベクトル空間の分類及び、2単純、3単純概均質ベクトル空間の相対不変式の構成及び、その構成段階で出てくる小さい概均質ベクトル空間へのequivariantな全射の考察が必要であるが、それに関して結果を得たが、それについて「研究発表」のところの2編の論文を含む論文に結果をまとめた。Hが単純代数群の場合の木村達雄氏の研究を参考にし、そのなかでも特に重要な2例であるSpin(10)×GL(3),(half-spin)【cross product】Λ1),(SL(5)×GL(3),Λ2【cross product】Λ1)のうち、(SL(5)×GL(3),Λ2【cross product】Λ1)について佐藤文広氏、木村達雄氏、杉山和成氏らとともに詳しい研究を行い、弱球等質空間の理論を用いてその空間に付随するゼータ関数の関数等式のガンマ行列を具体的に計算することが出来た。これらの空間は従来の超局所解析などの方法で計算出来ず、そのために今日まで計算されずに残っていた例であった。具体的には、その空間に付随するゼータ関数を弱球等質空間SL(5)\GL(10)/P_<1,1,1,7>などのEisenstein級数に対応させ、それらを詳しく考察することで、概均質ベクトル空間の理論だけでは見えてなかった隠れた関数等式をみいだし計算するという方法を用いた。これに関しては結果が大変複雑で論文にまとめるのに時間がかかり、まだ論文をまとめている最中である。また、べき零軌道の表現に関連した概均質ベクトル空間について、相対不変式が具体的に構成されていないものが1つだけ残っていたが、それについて、相対不変式を具体的に構成して、べき零軌道の表現と関係した概均質ベクトル空間の相対不変式のリストを完成させた。これについては、後にその空間のb-関数等を計算する予定である。

そのうちのひとつは、群が簡約可能で、既に分類されている正則概均質ベクトル空間と一致した。しかし、他の2つの空間はいずれも群が可解代数群になり、従来の分類理論が使えないので、双対空間への同型写像の群論的性質を用いて正則性を示した。この空間は従来の超局所解析などの方法で計算できず。そのため長い間計算されずに残っていた重要な例であった。この結果については、論文作成中である。
分光法に基づく超臨界流体中の溶媒和構造に関する研究

本研究では,超臨界流体を溶媒とした場合の特徴的な溶媒和構造についての系統的研究を行い,その溶媒和構造のモデル化を目的とした.さらに,溶媒和構造のモデルを状態方程式に導入することにより,超臨界混合系に広く適用可能な状態方程式の構築を試みた.始めに,赤外分光法(Infrared Spectroscopy)を用いて超臨界二酸化炭素-ベンゼン誘導体(一置換体)系のIRスペクトル測定を行い,得られたIRスペクトルの解析により超臨界流体中における溶媒和構造の密度依存性について検討を行った.溶媒和構造を表す指標として溶質周囲の局所溶媒密度とバルクの溶媒密度の差である局所過剰溶媒密度を取り上げ,各置換基及びベンゼン環周囲の局所過剰溶媒密度を算出した.その結果,本研究で取り扱った系では,溶質周囲にバルク密度に比して溶媒密度が大きくなった局所的な溶媒和構造が存在し,その溶媒密度が置換基とベンゼン環周囲では異なる溶媒密度で形成されていることが明確となった.さらに,各置換基及びベンゼン骨格周囲の局所過剰溶媒密度の密度依存性は,すべて同一の関数形で表現可能であることが示唆された.次に,モデル化した溶媒和構造を状態方程式に導入して,超臨界混合系の溶解度推算を試みた.超臨界二酸化炭素を溶媒とした気固平衡を対象とした場合には,溶媒和構造を考慮することにより,臨界点付近の推算精度が大幅に向上した.これは,溶媒和構造が臨界点近傍で形成されているという従来の指摘と一致しており,溶媒和構造のモデル化の妥当性を意味しているものと考えられる.このような溶媒和構造に関する研究は,本研究は超臨界流体を利用した高度な工業化技術の開発に対しても,貴重な知見を与えるものである.しかしながら,本研究で取り扱った系は限られており,超臨界流体中の溶媒和構造を広く検討するためには,さらに広範囲での実験及び推算が必要であることが示唆された.本研究では,超臨界流体を溶媒とした場合の特徴的な溶媒和構造についての系統的研究を行い,その溶媒和構造のモデル化を目的とした.さらに,溶媒和構造のモデルを状態方程式に導入することにより,超臨界混合系に広く適用可能な状態方程式の構築を試みた.始めに,赤外分光法(Infrared Spectroscopy)を用いて超臨界二酸化炭素-ベンゼン誘導体(一置換体)系のIRスペクトル測定を行い,得られたIRスペクトルの解析により超臨界流体中における溶媒和構造の密度依存性について検討を行った.溶媒和構造を表す指標として溶質周囲の局所溶媒密度とバルクの溶媒密度の差である局所過剰溶媒密度を取り上げ,各置換基及びベンゼン環周囲の局所過剰溶媒密度を算出した.その結果,本研究で取り扱った系では,溶質周囲にバルク密度に比して溶媒密度が大きくなった局所的な溶媒和構造が存在し,その溶媒密度が置換基とベンゼン環周囲では異なる溶媒密度で形成されていることが明確となった.さらに,各置換基及びベンゼン骨格周囲の局所過剰溶媒密度の密度依存性は,すべて同一の関数形で表現可能であることが示唆された.次に,モデル化した溶媒和構造を状態方程式に導入して,超臨界混合系の溶解度推算を試みた.超臨界二酸化炭素を溶媒とした気固平衡を対象とした場合には,溶媒和構造を考慮することにより,臨界点付近の推算精度が大幅に向上した.これは,溶媒和構造が臨界点近傍で形成されているという従来の指摘と一致しており,溶媒和構造のモデル化の妥当性を意味しているものと考えられる.このような溶媒和構造に関する研究は,本研究は超臨界流体を利用した高度な工業化技術の開発に対しても,貴重な知見を与えるものである.しかしながら,本研究で取り扱った系は限られており,超臨界流体中の溶媒和構造を広く検討するためには,さらに広範囲での実験及び推算が必要であることが示唆された.
亜熱帯・亜寒帯循環系の海洋水温躍層構造に関する研究

本研究は、亜熱帯・亜寒帯循環系の海洋水温躍層構造について、理想的な状況下での海洋大循環モデルを用いた数値実験を中心に行った。海洋混合層内には、南北密度傾度の影響により東向きの流れが生じるが、この流れが東岸でどうなるかはこれまで明らかではなかった。本研究により、東岸近くではこの東向きの流れを補償する西向き流れが混合層下部に生じることが、そして、その流れを支えるために、東岸近くの混合層の底には密度ジャンプが生じることが明らかになった。さらに、この東岸近くでの密度構造を表現する理論モデルを提出した。これは水温躍層理論における東岸境界条件を与えうるものである。この混合層の底での密度ジャンプは高渦位水のソースとなり、海洋循環内部に侵入する。また、両循環はこれまで別々に扱われることが多かったが、この密度構造は東岸近くにおいて不可避的に循環境界を横切る流れを生じさせることが見いだされた。これらの結果は水温躍層理論における東岸の扱いと亜熱帯・亜寒帯循環の相互作用の基礎を与えるものと期待される。上記数値的研究とともに、水温躍層構造の大気強制への応答に関する理論的な研究も行った。まず、多層理想流体水温躍層モデルを用いて海洋水温躍層構造の風の場に対する依存性を調べた。密度構造の変化には2つの機溝が働き、一方は、古典海洋循環論によって説明されるが、もう一方に関しては、沈み込んだ流体の流れの経路の変化が重要であることが明らかになった。さらに、海洋水温躍層構造の時間変化変化の研究の第一歩として、2.5層通気水温躍層モデル中の波動の力学を詳細に調べた。そのシステムには、相互作用する2つの波動が存在し、古典的な惑星波動論からは予想されない幾つかの興味深い結果が得られた。本研究では、亜熱帯・亜寒帯循環系の海洋水温躍層構造を数値的・理論的に調べることを目的とする。特に、今年度は、これまでの水温躍層理論では明確な解答が得られていなかった東岸近くでの構造とその水温躍層構造への影響を明らかにするための数値的研究を行った。モデル海洋は、赤道を南の境界とする60°×60°の領域で、水深は4000m、また、駆動力は、東西風応力と海面での加熱・冷却である。今年度分ったことの概要は以下の通りである。1.東岸近くでは、混合層より深い所では、等水温線は概ね水平であるが、北ほど深くなる混合層の底のでは、一度深くなってから混合層内の等水温線に繋がり、海面に露出する。2.東岸より1°離れた地点では、東西流は地衡流で良く近似でき、また、いくつかの感度実験を行い、水平拡散が小さい場合には、混合層上部での東向きの流れは、混合層下部の西向きの流れによって海洋内部に戻っていく。3.混合層内で東西流がキャンセルする場合の構造を理論的に求め、実験と比較し、良い一致を見た。これは、理想流体水温躍層理論の東岸での境界条件が正しく与えられる可能性を意味する。4.この東岸近くの混合層下部からの西向きの流れは躍層内部へと高渦位の水として侵入し、亜熱帯循環南東域の流れ場に影響する。5.東岸近くの構造は、基本的に亜熱帯循環と亜寒帯循環で違いはなく、亜寒帯循環においても、東岸近くで、表層の水が海洋内部にventilateされる。また、亜寒帯循環南部の東岸からventilateされた水は、循環境界を横切り、亜熱帯循環に侵入する。すなわち、東岸近くの構造によりCross-gyre ventilationが起きる。

本研究は、亜熱帯・亜寒帯循環系の海洋水温躍層構造について、理想的な状況下での海洋大循環モデルを用いた数値実験を中心に行った。海洋混合層内には、南北密度傾度の影響により東向きの流れが生じるが、この流れが東岸でどうなるかはこれまで明らかではなかった。本研究により、東岸近くではこの東向きの流れを補償する西向き流れが混合層下部に生じることが、そして、その流れを支えるために、東岸近くの混合層の底には密度ジャンプが生じることが明らかになった。さらに、この東岸近くでの密度構造を表現する理論モデルを提出した。これは水温躍層理論における東岸境界条件を与えうるものである。この混合層の底での密度ジャンプは高渦位水のソースとなり、海洋循環内部に侵入する。また、両循環はこれまで別々に扱われることが多かったが、この密度構造は東岸近くにおいて不可避的に循環境界を横切る流れを生じさせることが見いだされた。これらの結果は水温躍層理論における東岸の扱いと亜熱帯・亜寒帯循環の相互作用の基礎を与えるものと期待される。上記数値的研究とともに、水温躍層構造の大気強制への応答に関する理論的な研究も行った。まず、多層理想流体水温躍層モデルを用いて海洋水温躍層構造の風の場に対する依存性を調べた。密度構造の変化には2つの機構が働き、一方は、古典海洋循環論によって説明されるが、もう一方に関しては、沈み込んだ流体の流れの経路の変化が重要であることが明らかになった。さらに、海洋水温躍層構造の時間変化変化の研究の第一歩として、2.5層通気水温躍層モデル中の波動の力学を詳細に調べた。そのシステムには、相互作用する2つの波動が存在し、古典的な惑星波動論からは予想されない幾つかの興味深い結果が得られた。
嚥下障害患者に対する舌接触床の効果に関する研究

口腔腫瘍術後患者を対象にPAPを作製し、違和感もなく安定した時点で嚥下動態をビデオ嚥下造影および中咽頭部の嚥下圧測定を行い評価した。ビデオ嚥下造影は側面座位にて行い、造影剤を口腔内に保持させ指示によって嚥下させた。嚥下第1期および第2期をデジタルビデオデッキに録画し、コマ送り画像で観察した。また、画像ソフトを用い、コマを静止画として取り込み、解析した。嚥下圧検査には感度5.0μV/V/mmHg、X線不透過性のゲールテック社製圧トランスデューサー16CTタイプを使用した。嚥下造影下でセンサー部を第2頸椎の下端の位置を目標に留置し、センサーの方向を咽頭後壁へ向け舌根部の嚥下圧を測定した。測定された嚥下圧はAD変換し、解析した。舌接触補助床(Palatal Augmentation Prosthesis : PAP)は舌腫瘍の摘出によって生じた口腔内の死腔の封鎖による咽頭への食塊の送り込みの補助し、さらに、舌尖部の口蓋へのアンカー機能の強化によって舌根部の運動を補助しようとするものである。PAP装着による嚥下動態の変化を検討した報告は少なく、咽頭内圧から検討した報告はない。PAP装着により口腔通過時間の短縮、舌根-咽頭後壁接触時間の延長、咽頭後壁の最大収縮波高の減少、最大嚥下圧値の上昇が認められた。これにより、PAPの装着によって口腔内の死腔の封鎖による咽頭への食塊の送り込みの改善が認められた。さらに、咽頭後壁の最大収縮波高が減少を示したことは舌根部の咽頭後壁に対する押し込みの増加を反映したものであると考え、舌尖部のアンカー機能の強化が舌根部に影響を与えたものと考える。また、舌根-咽頭後壁接触時間の延長、最大嚥下圧値の上昇はPAP装着による嚥下機能の改善を示している結果であると考える。(目的)舌接触補助床を作製するにあたり、垂直的顎位の変化が嚥下動態に及ぼす影響を検討する必要がある。そこで、予備研修として垂直的顎位の変化と嚥下動態について知る目的で嚥下造影検査と嚥下圧検査を用い検討を行った。(対象と方法)個性正常咬合を有する健康成人男子5名(平均年齢28歳)を対象とした。垂直的顎位の挙上は被検者の上下顎歯列の模型を咬合器に付着し、切歯ピンを5mm挙上した位置で即時重合レジン製の全歯牙が接触する顎位挙上板を作成し行った。ビデオ嚥下造影は側面座位にて行い、造影剤(80%硫酸バリウム溶液5ml)を口腔内に保持させ指示によって嚥下させた。嚥下第1期および第2期をデジタルビデオデッキに録画し、コマ送り画像で観察、解析した。嚥下造影下でセンサー部を第2頚椎の下端の位置を目標に留置し、センサーの方向を咽頭後壁へ向け舌根部の嚥下圧を測定した。検討した項目:口腔通過時間、咽頭通過時間、舌根-咽頭後壁接触時間、咽頭後壁の最大収縮波高嚥下圧最大値:嚥下圧の陽性波の最大値(結果と考察)垂直的顎位の挙上によって口腔通過時間が延長を示した。これは、嚥下の際の舌前方部による基点が作用しづらく食塊の咽頭への送り込みが困難になったためと考えられた。咽頭後壁最大波高が上昇を示した。これは、食塊の食道への駆出力に関与する舌根部の後方移動が抑制されていたことを示している。しかし、最大嚥下圧値が低下を示さず、咽頭通過時間は不変であった。これにより、咽頭後壁の前方への動きによって代償されていたと考えられた。垂直的顎位を再構築しなければならないケースは多数歯の欠損を有する高齢患者に多い。高齢者は生理的変化やさまざまな疾患によりこれらの代償機能が働きにくいと予想され、適正な垂直的顎位の付与が必要であると考えられた。

舌接触補助床(Palatal Augmentation Prosthesis : PAP)は舌腫瘍の摘出によって生じた口腔内の死腔の封鎖による咽頭への食塊の送り込みの補助し、さらに、舌尖部の口蓋へのアンカー機能の強化によって舌根部の運動を補助しようとするものである。PAP装着による嚥下動態の変化を検討した報告は少なく、咽頭内圧から検討した報告はない。PAP装着により口腔通過時間の短縮、舌根-咽頭後壁接触時間の延長、咽頭後壁の最大収縮波高の減少、最大嚥下圧値の上昇が認められた。これにより、PAPの装着によって口腔内の死腔の封鎖による咽頭への食塊の送り込みの改善が認められた。さらに、咽頭後壁の最大収縮波高が減少を示したことは舌根部の咽頭後壁に対する押し込みの増加を反映したものであると考え、舌尖部のアンカー機能の強化が舌根部に影響を与えたものと考える。また、舌根-咽頭後壁接触時間の延長、最大嚥下圧値の上昇はPAP装着による嚥下機能の改善を示している結果であると考える。
間葉系幹細胞の新規未分化性維持因子トリプトファンを用いた骨質改善治療法の開発

口腔インプラント治療における骨造成法および骨質の改善を目的に多くの研究が行われているが,骨質については未だ最良な見解は得られていない.申請者らは,必須アミノ酸のひとつであるトリプトファンが骨髄内の間葉系幹細胞の幹細胞性維持に関与し,骨の創傷治癒を促進することを世界で初めて明らかにした.この研究結果から骨質改善効果を見込めるトリプトファンを用いた口腔インプラント治療の応用技術の開発を目的に,トリプトファンの幹細胞性維持や骨リモデリングに関わる骨形成促進メカニズムを分子生物学的に明らかにする.さらに,それらのメカニズムを基にして,加齢性疾患である骨粗鬆症の予防や治療を目的とした創薬の開発を行う.口腔インプラント治療における骨造成法および骨質の改善を目的に多くの研究が行われているが,骨質については未だ最良な見解は得られていない.申請者らは,必須アミノ酸のひとつであるトリプトファンが骨髄内の間葉系幹細胞の幹細胞性維持に関与し,骨の創傷治癒を促進することを世界で初めて明らかにした.この研究結果から骨質改善効果を見込めるトリプトファンを用いた口腔インプラント治療の応用技術の開発を目的に,トリプトファンの幹細胞性維持や骨リモデリングに関わる骨形成促進メカニズムを分子生物学的に明らかにする.さらに,それらのメカニズムを基にして,加齢性疾患である骨粗鬆症の予防や治療を目的とした創薬の開発を行う.
イネにおけるカドミウム蓄積機構の分子遺伝学的解析

本研究では、土壌中から吸収したカドミウム(Cd)の多くを地上部に移行させるイネ品種、長香穀の表現型の原因遺伝子がOryza sativa heavy-metal-transporting P-type ATPase(HMA) 3(OsHMA3)遺伝子であることを明らかにした。また、OsHMA3遺伝子のホモログであるOsHMA2遺伝子がCd及び亜鉛の地上部への移行を促進していることを示した。さらに、イネにおけるカドミウム蓄積に関係する未知の遺伝子の同定を試みて突然変異体のスクリーニングを行い、カドミウムへの反応性が野生型と異なる突然変異体を単離した。本研究では、まず、高カドミウム(Cd)条件下で生育させると、Cdを地上部に蓄積するというユニークな表現型を示す長香穀の解析を行った。その表現型の原因は、heavy-metal-transporting P-type ATPase (HMA)というタンパクをコードする遺伝子のうちの一つである、OsHMA3遺伝子に存在する変異であった。RT-PCRの結果より、OsHMA3遺伝子は、主にイネの地下部で発現していることがわかった。また、酵母において液胞で発現しCdを液胞内に取り込むタンパクが変異した変異体を用いて、相補性実験をおこなったところ、野生型のOsHMA3遺伝子は酵母の変異遺伝子の機能を相補した。さらに、タマネギの細胞内で、OsHMA3タンパクは液胞膜に局在した。これらのことから、OsHMA3タンパクは、イネ地下部の細胞の液胞膜に局在し、Cdを液胞内に取り込み蓄積する働きを持つと推察された。次に、イネにおけるCd蓄積に関連する未知の遺伝子の単離及び同定を目指して行った突然変異体の第1次及び第2次スクリーニングでは、台中65号の変異源処理済みM3集団400系統より、10系統のCdに対する感受性が野生型より高い系統と20系統のCdに対する感受性が野生型より低い系統が単離された。長香穀については、変異源処理を行い、M2集団の作成を開始した。最後に、シロイヌナズナのCd蓄積に関わる遺伝子のイネにおけるホモログのノックアウトの解析として、OsHMA2遺伝子については、トランスポゾン挿入系統の種子増殖と遺伝子発現解析を行い、OsHMA3遺伝子については、RNAi系統の作出を行った。台中65号の変異源処理済みM_3世代の種子を用いた突然変異体のスクリーニングでは、最終的に、;約400系統から2系統がCdに対する反応性に変化が起きた系統として同定された。1系統ではCdへの反応性の喪失が見られた。この突然変異体の原因遺伝子は、イネのCd感受機構に関与する可能性があり、この突然変異体を解析することでイネにおけるCd蓄積に関与する新規の知見が得られると考えられる。他の1系統ではCdの添加によって葉身上の黄色斑点が消失し、葉の矮化が軽減した。この突然変異体の原因遺伝子は、イネの発生におけるCdの新たな役割に関与する可能性がある。長香穀の変異源処理済み種子の作出については、平成22年度にM_2集団約1,000系統が得られた。シロイヌナズナのCd蓄積に関わる遺伝子、AtHMA24のホモログであるOsHMA2のノックアウト系統では、Cdおよび亜鉛(Zn)の地上部への移行率が顕著に低下していた。OsHMA2遺伝子は特に根で強く発現しており、CdおよびZnの地上部への移行を促進するのに必要な遺伝子であることが明らかになった。本研究では、カドミウム存在下で育成するとカドミウムを地上部に蓄積するイネ長香穀と、カドミウムを地下部に多く蓄積するイネ台中65号(T65)を用いて解析を行い、イネにおけるカドミウム蓄積機構の分子遺伝学的解明を目指した。平成23年度には、OsHMA3遺伝子のRNAi系統を詳細に解析した結果、OsHMA3遺伝子が亜鉛を輸送する機能も持つことが明らかになった。ただし、その機能は、カドミウムの存在下のみで発現する。T65の変異源処理済み集団を用いた突然変異体のスクリーニングにおいて同定されたstinky突然変異体はカドミウムに対する反応性を失っているだけでなく、葉の伸長や分げつ芽の形成にも異常が見られた。変異体内のカドミウム分布は野生型と違いがなかった。現在までの解析からは、イネがカドミウムに反応する際の矮化にSTINKY遺伝子が関与しているのではないかと考えている。長香穀の変異源処理済み集団を用いた突然変異体のスクリーニングは現在進行中であり、少なくとも20系統のカドミウム感受性系統と2系統のカドミウム非感受性系統が得られている。

シロイヌナズナのCd蓄積に関わる遺伝子、窟AtHMA24のホモログであるOsHMA2遺伝子に関する解析では、突然変異体の解析を平成22年度に終え、平成23年度にはOsHMA2遺伝子の機能を酵母を用いて証明した。また、タンパクの細胞内局在性をタマネギの上皮細胞を用いて明らかにしたところ、OsHMA2タンパクは細胞膜上に局在した。OsHMA2遺伝子に関連する解析を総合すると、OsHMA2は根の導管と他の細胞の間に位置し、根で吸収したCdおよびZnを導管へ送り込み、地上部への移行を促進しているトランスポーターであると推察された。
MRスペクトロスコピーを用いた鉄濃度測定による子宮内膜症発癌リスクの新たな評価法

チョコレート嚢胞と内膜症関連卵巣癌の腫瘍内鉄濃度をMRスペクトロスコピー(MRS)で測定した結果、R2値(MRSで測定した鉄濃度を反映する値)=12.1をカットオフ値として感度86%、特異度94%、陽性的中率80%、陰性的中率96%で卵巣癌との鑑別が可能であった。チョコレート嚢胞内鉄濃度に影響を及ぼす因子を検討するため、これまでR2値を測定できた症例においては、年齢、腫瘍径、月経周期、ホルモン剤などの有無に関して検討した結果、R2値に影響を及ぼす因子は同定されなかった。ただし、検討できた症例数が少なく、同一患者における変化に関しては測定できていないため、今後も検討を続けていく必要があると考えられた。今回の結論としては、R2値は腫瘍径や年齢等で影響を受けないことから、全内膜症患者に対して癌化を評価する有用な手法であると考えられた。内膜症関連卵巣癌はチョコレート嚢胞と比較して相対的に総抗酸化物質が酸化物質より高いことが判明し、今年度は抗酸化物質の中でも、特にヘムの代謝に関連したヘムオキシゲナーゼ1(HO-1)に着目して検討をおこなった。また、マクロファージには主に炎症性サイトカインを産生するM1マクロファージと、組織リモデリングに関わるM2マクロファージが存在し、HO-1はM2マクロファージから産生されることが知られているため、これらの発現も検討した。その結果、内膜症関連卵巣癌ではM1/M2マクロファージの割合が有意に低く、M2マクロファージの比率が高いことが示された。M2マクロファージの比率が増加することは、癌化の過程において重要な役割を担う可能性が示唆された。チョコレート嚢胞の癌化のメカニズムについては未だ不明な点が多いが、我々が今までに行った基礎研究の結果、微小環境の変化、すなわち嚢胞内容液に含まれるヘモグロビン由来の「鉄」による持続的酸化ストレスが発癌に密接に関連していることが明らかとなった。さらに、癌化した嚢胞内容液中の鉄濃度は、良性の卵巣子宮内膜症性嚢胞と比較して有意に鉄濃度が低いことを初めて生化学的に見出した。今回はMRスペクトロスコピー(MRS)を用いて非侵襲的に腫瘍内用液中の鉄濃度を測定し、チョコレート嚢胞の癌化の予測・早期診断をすることを目的とし、チョコレート嚢胞と内膜症関連卵巣癌疑いで手術予定の患者に術前MRSを施行して腫瘍内鉄濃度を反映するR2値を測定した。両疾患のカットオフ値を設定するべく症例を集積しているが、病理学的検査で内膜症関連卵巣癌患者を証明できる症例は少なく、症例集めに難渋している。これまでにチョコレート嚢胞内のR2値を測定できた症例において、R2値に影響を及ぼす可能性のある因子として、年齢、腫瘍径、月経周期、ホルモン剤の使用の有無に関する検討をおこなった。現在の症例数では有意となる因子は抽出されていないが、まだまだ少数例での検討であるため、今後も症例数を重ねて評価を継続していく必要がある。また、チョコレート嚢胞内用液中の「鉄」による発がん仮設を実証すべく、発がんに関わる重要な遺伝子を同定するため、まずは子宮内膜症上皮細胞の培養細胞にチョコレート嚢胞の内用液を添加しマイクロアレイを施行した。現在結果を解析中である。当施設のMRI検査が非常に混んでおり、婦人科患者のMRI検査は他施設で撮影されているものが多いため、現時点では前方視的研究は困難な状況であった。まずは、チョコレート嚢胞と内膜症関連卵巣癌の両者を鑑別するためのR2値のカットオフ値を設定すべく、両疾患の患者が手術前日に入院した際に術前MRS測定を施行することとした。しかし、放射線科と時間の都合をつけるのが困難であったり、手術日の前日が休日にあたることも多かったりと、平成28年度前半はほとんど撮影できなかった。後半になって、術前MRSを施行できた症例は徐々に増えてきたが、内膜症関連卵巣癌に関しては数例のみしか集積できていない。今後はより注意深く症例を集積していく必要がある。また、チョコレート嚢胞内鉄濃度に影響を及ぼす因子を検討するため、これまでR2値を測定できた症例においては、年齢、腫瘍径、月経周期、ホルモン剤などの有無に関して検討したが、同一患者における月経周期毎の変化に関しては未だに測定できていない。次年度以降に予定していきたい。発がん仮設の実証に関わる培養細胞実験においては、腫瘍内用液や鉄による酸化ストレスを想定したH2O2を子宮内膜症上皮細胞、子宮内膜症間質細胞、マクロファージにそれぞれ添加したり、共培養して添加したりして、ヘムオキシゲナーゼの発現などに注目して検討を行っている。マイクロアレイに関しては、子宮内膜症上皮細胞に腫瘍内用液を添加したものを現在検討中であり、今後は子宮内膜症間質細胞や卵巣明細胞腺癌などにおいても検討したいと考えている。

今回はMRスペクトロスコピー(MRS)を用いて非侵襲的に腫瘍内用液中の鉄濃度を測定し、チョコレート嚢胞の癌化の予測・早期診断をすることを目的とし、チョコレート嚢胞と内膜症関連卵巣癌疑いで手術予定の患者に術前MRSを施行して腫瘍内鉄濃度を反映するR2値を測定した。両疾患のカットオフ値を設定するべく症例を集積しているが、病理学的検査で内膜症関連卵巣癌患者を証明できる症例は本年度も依然として少なく、卵巣癌症例集めに難渋している。また、チョコレート嚢胞内用液中の「鉄」による発がん仮設を実証すべく、チョコレート嚢胞・内膜症関連卵巣癌の内容液中の酸化/抗酸化物質の発現を検討した。その結果、内膜症関連卵巣癌はチョコレート嚢胞と比較して相対的に総抗酸化物質が酸化物質より高かった。この結果は、我々の発癌仮説である、チョコレート嚢胞は鉄による酸化ストレスがきわめて強いため、ほとんどの子宮内膜症上皮細胞は癌化する前に死滅する一方、癌化する場合は、何らかの抗酸化能を獲得することで細胞死が抑制されるのに加え、至適な鉄の環境下で、適度の持続的な酸化ストレスを受け、DNA障害や遺伝子不安定性を持ったまま生存し続けるため、増殖・癌化・浸潤・転移能を獲得する、という考えを支持する結果であった。本年度も昨年度に続き、当施設のMRI検査が非常に混んでおり、時間面で頻回のMRI検査を多数の患者で前方視的研究として行うことは困難な状況であった。従って、両疾患の患者が手術前日に入院した際に術前MRS測定を施行することとなった。手術日の前日が休日である場合は測定できないが、平成29年度は平成28年度と比較し術前MRSを施行できた症例はやや増加した。しかし、本年度も内膜症関連卵巣癌に関しては数例のみしか対象者がおらず、卵巣癌症例集めに難渋している。近隣の他施設の患者でも内膜症関連卵巣癌が疑われる症例は、セカンドオピニオンで当院に紹介していただき、MRSを測定するなどの対応策を検討したい。また、画像上卵巣癌が疑われた症例は、内膜症関連の有無に関わらず積極的にMRSを評価し、症例の取りこぼしがないように注意深く症例を集積していく予定である。また、チョコレート嚢胞内鉄濃度に影響を及ぼす因子を検討するため、これまでR2値を測定できた症例においては、年齢、腫瘍径、月経周期、ホルモン剤などの有無に関して検討したが、同一患者における月経周期毎の変化に関しては未だに測定できていない。次年度に小数例でも実施したい。本年度はチョコレート嚢胞内用液中の「鉄」による発がん仮設を実証すべく、チョコレート嚢胞・内膜症関連卵巣癌の内容液中の酸化/抗酸化物質の発現を検討した。その結果、内膜症関連卵巣癌はチョコレート嚢胞と比較して相対的に総抗酸化物質が酸化物質より高いことが判明した。この結果は、我々の発癌仮説を支持する結果であった。さらに我々は抗酸化物質の中でも、特にヘムの代謝に関連したヘムオキシゲナーゼ1(HO-1)に着目し、癌化に関連する重要な抗酸化物質と考えて研究を進めていくところである。チョコレート嚢胞と内膜症関連卵巣癌の腫瘍内鉄濃度をMRスペクトロスコピー(MRS)で測定した結果、R2値(MRSで測定した鉄濃度を反映する値)=12.1をカットオフ値として感度86%、特異度94%、陽性的中率80%、陰性的中率96%で卵巣癌との鑑別が可能であった。チョコレート嚢胞内鉄濃度に影響を及ぼす因子を検討するため、これまでR2値を測定できた症例においては、年齢、腫瘍径、月経周期、ホルモン剤などの有無に関して検討した結果、R2値に影響を及ぼす因子は同定されなかった。
多剤耐性遺伝子を用いたアドリアマイシン心筋障害に対する予防的遺伝子治療

我々は抗がん剤に対する多剤耐性をもつ癌細胞において高発現し,薬剤汲み出しポンプとして機能するP-糖蛋白質に着目した。その遺伝子MDRlを心筋細胞に導入・発現させ,アドリアマイシン(ADR)による心筋毒性の軽減が可能かどうかを検討した。まず,培養心筋細胞への遺伝子導入を非分裂細胞にも高率に遺伝子導入を行えるアデノウイルスベクターを用いて検討を行った.βガラクトシダーゼの遺伝子を組み込み,一般的なプロモーターを用いて培養心筋細胞への遺伝子導入を行なったところ,ほぼ100%に近い遺伝子導入を確認できた。次に多剤耐性遺伝子MDRlを組み込み,プロモーターには心筋細胞特異的発現の可能なミオシンのものを組み込んだアデノウイルスベクターを作製した。2.導入遺伝子の発現の確認はノーザンブロット法によるmRNAの発現と免疫染色法を用いた。このウイルスベクターを用いて培養心筋細胞によるin vittroで多剤耐性遺伝子MDRlを導入・発現させ,ADRの心毒性が軽減されるかを検討した。心毒性の評価法としてミトコンドリアの酵素活性の測定と,ADRによる心筋細胞内酵素遺伝子の抑制を検討した。高濃度では有為な差を認めないもののある濃度域ではMDRl導入群では有為にADRによる心毒性の軽減が認められた。さらに,in vivoの系でM重の心筋毒性が軽減されるかどうかを検討する目的で,心筋細胞特異的にP-糖蛋白質を高発言するトランスジェニックマウスを作製し,これを用いてADRによる心毒性の軽減効果を検討している。十分な検討はできていないが,ADRを投与しないマウスにおいても心筋の肥大が認められ,P-糖蛋白質と心筋の肥大との関連について現在検討を行っている.我々は抗がん剤に対する多剤耐性をもつ癌細胞において高発現し,薬剤汲み出しポンプとして機能し耐性を与えるP-糖蛋白質に着目した。その遺伝子MDR1を心筋細胞に導入・発現させ、アドリアマイシン(ADR)による心筋毒性の軽減が可能かどうかを検討している。まず,非分裂細胞である心筋細胞への遺伝子導入について検討を行なった。アデノウイルスベクターに遺伝子としてβガラクトシダーゼを組み込み、一般的なプロモーターを用いて培養心筋細胞への遺伝子導入を行なったところ、ほぼ100%に近い遺伝子導入を確認できた。次に遺伝子として多剤耐性遺伝子MDR1を組み込み,ブロモーターには心筋細胞特異的発現の可能なミオシンのものを組み込んだアデノウイルスベクターを作製した。導入遺伝子の発現の確認はノーザンブロット法によるmRNAの発現と免疫染色法を用いた。このウイルスベクターを用いて培養心筋細胞によるin vitroの系で多剤耐性遺伝子MDR1を導入・発現させ,ADRの心毒性が軽減されるかを検討した。高濃度では有為な差を認めないもののある濃度域ではMDR1導入群では有為にADRによる心毒性の軽減が認められた。現在さらに,in vivoの系でADRの心筋毒性が軽減されるかどうかの評価を行なっている。ウイルスを用いたin vivoでの遺伝子導入は効率が悪く,トランスジェニックマウスを作製し,これを用いてADRの心毒性の軽減効果を評価する。十分な検討はできていないが,ADRを投与しないマウスにおいても心筋の肥大が認められ,P-糖蛋白質と心筋の肥大との関連について現在検討を行っている.