hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ダブルプラズマガンを用いたプラズマ対向壁の蒸気遮蔽効果の解明

核融合炉のプラズマ対向材におけるパルス熱負荷模擬のために磁化プラズマガン装置の高性能化を行い,先進核融合壁材料のパルス熱負荷に対する健全性の評価を実施した。定常プラズマ予照射タングステン(W)へのedge localized mode (ELM)様パルスプラズマ照射実験を国内外で初めて実施し,特にヘリウム照射によりW表面に綿毛状のナノ構造(W-Fuzz)が形成されている場合にはパルスプラズマ照射による表面亀裂発生に対して耐性を有することを明らかにした。一方,本研究により新たに2台のプラズマガン装置を結合したダブルプラズマガン装置を開発し,蒸気遮蔽効果を定量的に明らかにする実験を開始した。平成24年度は本研究により製作した磁化同軸プラズマガン装置を用いて、生成されたパルスプラズマの特性評価ならびに材料照射実験を行った。まず、放電ガスにヘリウムを用いてプラズマを生成し、カロリーメータによるエネルギー密度計測、He-Neレーザ干渉計による線平均電子密度計測、イオンドップラー分光器を用いたイオン温度・フロー計測を実施した。測定は実際に材料照射を実施するターゲットチャンバー内にて実施している。実験ではガン放電電圧、バイアス磁場に対する依存性を調査した。材料に付与される熱量であるエネルギー密度はガン電圧の上昇とともに増加し、あるバイアス磁場にて最大となる依存性が得られた。HeIIのドップラー拡がりからイオン温度、ドップラーシフトからイオンフローを評価した結果、バイアス磁場が強くなるとプラズマフローが減速し、一方、イオン温度は上昇した。線平均電子密度はエネルギー密度と同じバイアス磁場の値にて最大となった。これらの結果を用いてプラズマのエネルギーをもとめた結果、カロリーメータにより測定したエネルギー密度と同様のバイアス磁場依存性が得られた。材料照射実験として、ITERグレードW、W-Ta合金、プラズマ溶射W被覆フェライト鋼にパルスプラズマを照射した。まず、W-Ta合金ではパルスプラズマ照射による亀裂発生がITERグレードWと比較して大幅に抑制されることを示した。また、W被覆フェライト鋼では表面溶融が明瞭に確認されたものの、W被覆層とフェライト鋼の接合面の健全性は保たれることを示した。これらの結果は2012年5月にドイツで開催されたPSI国際会議にて発表し、Journal of Nuclear Materials誌に投稿、受理された。本研究の特徴である2台のプラズマガンを接続したダブルプラズマガン装置に向けて、2台目のプラズマガン装置の製作を完了した。平成25年度は本研究により製作したダブルプラズマガン装置を用いて,生成されたパルスプラズマの特性評価ならびに材料照射実験を行った。まず,ダブルプラズマガン装置の基礎特性評価として,2台のプラズマガン装置の放電タイミングやパワーの調整を行い,2つのHeパルスプラズマを連続生成・照射できることを確認した。また,同時に2つのパルスプラズマを生成すると,ターゲットチャンバー内にてそれらを合体させることが可能となった。その結果,プラズマ合体により,HeII発光強度が5倍以上に増加した。これはプラズマ密度の上昇を示唆している。また,HeII発光ラインのドップラー拡がりからイオン温度を評価し,合体前に20 eV程度であったものが合体後は100 eV程度まで上昇した。これは合体前の運動エネルギーおよび磁気エネルギーが磁気リコネクションを介してイオンを加熱した結果と考えられる。材料照射実験として,高靱性を有する微結晶粒(TFGR: Toughened Fine-GrainedRecrystallized)WにELM様パルスプラズマを照射し,その表面損傷を調査した。TFGR-WとしてW-1.1% TiCとW-3.3% TaCを試料として用いた。これらのWサンプルに対してHeパルスプラズマ(パルス幅:0.2 ms,エネルギー密度:0.3 MJ/m2)を繰り返し照射した。まず,純Wに同等のパルスプラズマを照射したときにクラックが観察されたのに対して,W-1.1% TiC試料では周辺部にわずかにクラックが確認されるものの,クラック進展が抑制されることが確認された。一方,試料表面に1 μm程度の小さな窪みが確認できた。また,W-3.3% TaCにおいても同様の結果が得られた。これらの成果が高く評価され,平成25年度吉川允二核融合エネルギー奨励賞(優秀賞)を受賞した。平成23年度は材料照射実験用の磁化同軸プラズマガン装置を製作し、その特性評価を中心に実施した。ITERのダイバータに到達するType IELMのエネルギー密度は0.2から2 MJ/m2程度と想定されており、本研究のプラズマガン装置では2 MJ/m2のエネルギー密度を目標とした。まず、プラズマガン装置の放電用コンデンサバンク電源容量を25 kJから70 kJに増強した。また、プラズマの高密度化のためにテーパー付ドリフト管を採用した。材料照射実験においてはプラズマガンの内部電極からの不純物発生が問題になるため、内部電極のタングステンコーティングおよび電極先端部へのバルクタングステン材を採用し、電極溶融を低減した。材料照射実験用にターゲットチャンバーもあわせて製作した。

生成されたパルスプラズマがターゲット材料に付与するエネルギー密度をカロリーメータにより測定した。その結果、電源電圧7 kVにおいて2 MJ/m2のエネルギー密度(パルス幅:0.2 ms)が得られ、装置開発の目標が達成された。プラズマパラメータの測定も実施し、線平均電子密度2x10の21乗m-3、プラズマ速度90 km/s、ドップラーイオン温度20 eV程度が得られた。材料照射実験として、ITERダイバータに適用が検討されているタングステンモノブロック材にパルスプラズマを照射したところ、タングステン表面での亀裂発生ならびに溶融が明瞭に確認された。米国カリフォルニア大学サンディエゴ校との共同研究により、定常ヘリウム予照射タングステンへのパルスプラズマ照射実験を実施し、タングステンファズ表面構造がパルスプラズマ照射により損傷を受けることを示した。本研究の特徴である2台のプラズマガンを接続したダブルプラズマガン装置に向けて、2台目のプラズマガン装置の製作もあわせて開始した。材料照射実験ではW-Ta合金材、W被覆材へのパルスプラズマ照射実験を実施し、国際会議発表、学術論文への投稿をすることができた。また、パルスプラズマパラメータの詳細測定が可能となった。ダブルプラズマガン実験用の2台目のプラズマガン装置の製作も完了し、次年度の実験準備をすることができた。材料照射用のプラズマガン装置の開発は順調に進み、装置開発の目標においたエネルギー密度2 MJ/m2を達成することができた。また、得られたパルスプラズマをITERダイバータに適用が予定されているタングステンモノブロック材に照射したところ、タングステン表面の亀裂発生および溶融を確認し、次年度以降の材料照射実験を遂行するための装置性能が得られたと言える。同様に2台目のプラズマガン装置製作も開始し、次年度のダブルプラズマガン実験へとつなげることができた。材料照射実験としては、タングステン被覆材、タングステン合金、微結晶粒タングステン材、定常プラズマ予照射タングステンへのパルスプラズマ照射実験を実施し、ITERダイバータ材料および核融合炉壁材料のパルス熱負荷耐性を引き続き評価する。次年度は2台目のプラズマガン装置をターゲットチャンバーに接続し、ダブルプラズマガン装置の運転を開始する。ダブルプラズマガンにより生成された2つのパルスプラズマは時間差をつけてターゲット材料へ照射されるが、その時間差をパラメータとしたときに材料損傷がどのように変化するかを調査する。薄板材料の背面からの光学測定により材料表面の温度上昇を高時間分解能にて測定する技術開発も実施する。
日本人英語学習者のライティングとスピーキングにおける感情表現の言語特性と習得過程

第一言語および第二言語としての英語によるライティングとスピーキングに現れる愛情表現と哀悼表現における類似点と相違点を観測するため、米語母語話者と日本人英語学習者を被験者として生成実験を実施した。ライティング実験においては被験者全員に同じ条件下でラブレターとお悔やみの手紙を書かせ、日本人英語学習者による手紙には英語母語話者による手紙に観察されるパターンとは異なるパターンが観測された。スピーキング実験ではテープレターを作るという設定のもとで手紙を読ませ、日本人英語学習者は愛情表現よりも哀悼表現において習得が進んでいることが示唆された。第一言語および第二言語としての英語によるライティングに現れる感情表現(愛情表現と哀悼表現)における類似点と相違点を観測し、感情表現の習得度とTOEICスコアの相関関係を検討するため、生成実験を実施した。英語母語話者12名と日本人英語学習者11名を被験者とし、同じ条件下でラブレターとお悔やみの手紙の2種類を書かせ比較した。日本人被験者については、2種類の手紙を日本語と英語で書いた。生成された英文手紙に関して、Hunt(1965)の考案したT-Unitを用いて文構造の熟達度を測定し、手紙のパターンを分析した。また、ライティング指導の経験を持つ英語教師5名(日本人2名、カナダ人3名)を評価者とし、Jacobs,et al. (1981)によるESL Composition Profileを用いて、日本人被験者による手紙を内容、構成、語彙、言語使用、機械的技術の5つの側面から評価.採点した。日本人英語学習者のTOEICスコアとESL Composition Profileの評価結果には高い相関関係が示され、TOEICで高得点を獲得している学習者はライティング能力に優れていることが示唆された。高い相関関係はT-Unit内の単語数とESL Composition Profileの得点の間にも観測され、言語的に複雑な英文を書くことができる学習者は、高いライティング能力を持っていることが示された。また、英語母語話者による手紙には日本人学習者による手紙に観察されるパターンとは異なるパターンが観測された。特に感情表現に関して、英語母語話者は感嘆文や比較級・最上級を使った文を用いる傾向が示されたが、日本人学習者にはこの傾向がほとんど観測されなかった。今後は、日本人英語学習者の英文手紙と日本語による手紙を比較し、第二言語の生成能力に対する第一言語の関与を感情表現の習得という観点から検討することを予定している。また、スピーキングにおける生成実験を実施し、感情的プロソディの音響特性とその習得過程を観測することにより、ライティング能力とスピーキング能力との関係を明確にすることも計画している。第一言語話よび第二言語としての英語によるスピーキングに現れる感情的プロソディにおける類似点と相違点を観測するため、米語母語話者と日本人英語学習者を被験者として生成実験を実施した。感情表現の中でも愛情表現と哀悼表現に着目し、平成20年度のライティング実験において英語母語話者によって産出された英文手紙を被験者に読ませ、音声資料とした。日本人被験者として海外滞在経験のない大学生、米国人被験者として英語教材の録音を担当するプロのナレーターを用意した。全被験者の音声資料において、音声波形、スペクトログラム、イントネーションカーブを作成し、米語母語話者が強調している語・節を分析語として特定した。分析語は、ブースター表現、語彙表現、依頼表現という3種類の表現に分類し、ピッチの高低差、持続時間、強度を計測した。さらに英語母語話者による聴取評価を実施し、日本人の英語音声における単音、プロソディ、感情表現、全体的印象という4つの側面を5段階で評価した。聴取評価においてもっとも高い評価を得た日本人英語学習者の感情的プロソディを観察したところ、ピッチの高低差が米語母語話者よりも大きかった。言語習得の段階においては、過度にピッチを使うことが豊かな感情表現への鍵となることが示唆された。上記の実験に加え、昨年度のライティング実験において産出された英文手紙を、機能言語学の枠組みから提案されたMartin & White(2005)のアプレイザル理論を用いて分析し、感情表現の言語特性を観測することを試みた。日本人被験者の英文手紙には米語母語話者の手紙に観察されるものとは異なる言語的特徴が観測され、第二言語による愛情表現と哀悼表現の言語特性が示唆された。
抗うつ薬によるアストロサイトのプリン放出・代謝機能変化の解析

うつ病や動物の問題行動は、現代の医学・獣医学において重要な課題であるが、その病態や治療薬の作用メカニズムには不明な点が多く残っている。近年、抗うつ薬の作用には、神経細胞以外の細胞(アストロサイト)が関与すると示唆されている。しかし、抗うつ薬がアストロサイトの機能に与える影響の詳細は明らかになっていない。本研究では、まずマウスに抗うつ薬を投与し、脳のアストロサイトの機能変化を解析する。さらに培養したアストロサイトに抗うつ薬を処置し、その機能変化と作用メカニズムを解析する。これらの研究により、抗うつ薬の詳細な作用メカニズムを解明することができ、うつ病の新たな治療法開発につながる可能性がある。
船舶推進用高温超電導電動機の開発

超電導体の結晶の塊であるバルク体を永久磁石の換わりに回転界磁磁石に採用したモータの研究開発をおこなっている。このモータは、液体窒素(77K)を用いて回転界磁磁石である高温超電導バルク体を冷却した後、バルク体の磁化を行う。バルク界磁子の冷却については安定的に回転する界磁子へ冷媒を供給する機構(ロータリージョイント>を開発した。バルク体の磁化(着磁)方法に関しては、機器への導入の観点から、銅線等の常電導体に瞬間的に大電流を流しその結果生じる強磁場を用いて磁化するパルス着磁法を採用し、モータの中では運転時に使用する電気子コイルを着磁用コイルと併用し磁化をおこなう。このモータの構造上、軸方向に回転子と固定子を層状に増やすことにより出力の増加が可能であり、前年までにバルク回転界磁子が二枚、固定電気子が三枚の複層界磁型高温超電導モータを作成し、液体窒素冷却により着磁、回転試験に成功、出力の増加が可能であることを確認した。この複層界磁型モータは前述した超電導モータと界磁子、電気子が複層になった以外基本的な構造、特徴は同じである。開発したモータの更なる性能向上を目指し、界磁磁石の更なる高効率磁化、高捕捉磁束密度を得るため、印加パルス磁場、分布を制御する磁束密度分布制御コイル(Controlled magnetic density distribution coil:CMDC)を開発し、パルス着磁法の改良実験を行った。その結果、最大捕捉磁束密度は13%向上し、磁束密度分布は改善された。また、高温超電導バルク磁石は低温域ほど大きな磁場の捕捉が可能である。そこで冷媒の液体窒素(77K)から液体ネオン(27K)への変更しモータ内にて冷却、磁化試験を行い液体窒素冷却を超える捕捉磁束密度を得た。以上の結果を国内外の学会で発表を行った。バルク界磁子の冷却については安定的に回転する界磁子へ冷媒を供給する機構(ロータリージョイント)を開発した。モータの構造はブラシや鉄心をもたず、固定子と回転子が軸方向に配置されるアキシャルギャップ型である。開発したモータは外形550mm厚さ450mmで設計仕様は16kwであり、回転子に、径60mm厚さ20mmのバルク体を8個、約300mm径のピッチサークル円盤状に配置し、直径84mm厚さ20mmの電気子コイルを6個、同径のピッチサークルで回転子の上下を挟むように固定子を配置している。また、このモータの構造上、軸方向に回転子と固定子を層状に増やすことにより出力の増加が可能となる。この複層構造型モータにおいてまず、実際に複層構造にて高温超電導バルク体を着磁する実証試験を行い、バルク体の磁化が可能であることを確認した。実際にバルク回転界磁子が二枚、固定電気子が三枚の複層界磁型高温超電導モータを作成し、液体窒素冷却により着磁、回転試験に成功、出力の増加が可能であることを確認した。

また、高温超電導バルク磁石は低温域ほど大きな磁場の捕捉が可能である。そこで冷媒の液体窒素(77K)から液体ネオン(27K)への変更しモータ内にて冷却、磁化試験を行い液体窒素冷却を超える捕捉磁束密度を得た。以上の結果を国内外の学会で発表を行った。
三次元的に制御された生体分子系レドックスシステムの構築

遷移金属錯体のレドックス機能に基づく電子系をペプチド骨格に導入し、新規電子系を構築することを目的に研究を展開した。特に、遷移金属錯体をペプチド分子の水素結合構造とパッキングによるヘリックスの複合三次元構造が結晶場において形成されているか明らかにし、新規なレドックス機能を有する三次元系遷移金属錯体システムを構築した。生体機能と金属錯体機能を融合したものであり、新しい分子科学が創製されたものと考えられる。生体構造に基づく三次元系レドックス分子システムの構築するための研究において、以下のような結果が得られた。1.フェロセンなどのメタロセンに分子内水素結合構造が可能となるように設計されたアラニルプロリンなどのオリゴペプチドをアミノ酸残基を介して導入した。2.メタロセンの自由回転やレドックス機能がポダントペプチド鎖間の水素結合構造構築に、どのように反映されるか、電気化学的手法および分光化学的手法(IR、NMR、CD、CV)で解明した。3.単結晶X線構造解析により、シート構造などの立体構造を明らかにした。パッキング状態を解析し、オリゴペプチドであるアラニルプロリンのユニットがヘリックス構造を誘起できた。他のペプチドを用いたときとどのように異なる構造をとるかについても研究を展開した。結晶工学を導入することで、複合三次元構造システムを構築できたのではないかと考えている。4.溶液中においてメタロセンの自由回転に基づきアニオンを認識できることを明らかにした。
飛躍的な省エネルギー化を実現する劣駆動フレキシブルマニピュレータの制御法の確立

本研究では,剛体リンクの駆動関節とフレキシブルリンクの非駆動関節を有する劣駆動マニピュレータの省エネルギー駆動法の確立を試みた.ここで,非駆動関節にはブレーキ機構を装備させている.ブレーキで非駆動関節を固定させたとき,剛体リンクが省エネルギー,かつ,フレキシブルリンクに大きな振動を生じさせる駆動関節の軌道計画法を提案した.ここで得られた最適化軌道で剛体リンクを駆動させ,ブレーキの解放により非駆動関節に運動を発生させる仕組みとなっている.実験結果から,提案手法はサイクロイド曲線軌道のものよりも省エネルギー化が図られることを明らかにした.今年度は柔軟ベースに搭載された剛体ロボットアームの省エネルギー軌道計画に関する研究を試みた.具体的には,柔軟ベースの先端に搭載された剛体アームのPTP制御問題を扱い,柔軟ベースの残留振動が抑制されるアームの省エネルギー軌道計画を実施した.ここで,アームの軌道をニューラルネットワークで生成させる.次いで,残留振動と駆動エネルギーが最小となるよう多目的遺伝的アルゴリズムを適用し,ニューラルネットワークをチューニングさせて最適軌道を求めた.この手法で生成された軌道を用いてアームを旋回させると,省エネルギーで残留振動の抑制が実現できる.すなわち,提案手法はフィードフォワード制御に属する.数値シミュレーションから,駆動エネルギー最小化と残留振動抑制の間にトレードオフの関係があることを明らかにした.また,残留振動抑制軌道の駆動エネルギーが剛体アームの初期角度に大きく依存していることも判明した.さらにモデル実験を実施し,提案された軌道計画法の妥当性を検証した.ここで,サイクロイド曲線軌道との比較から,本手法は残留振動抑制に有効であることを示した.また,この柔軟ベース上の剛体アームの実験装置を用いて,剛体アームのより少ない駆動エネルギーで柔軟ベースに大きな運動を発生させることにも取り組んだ.手法は上記と同様にニューラルネットワークで剛体アームの関節角軌道を生成させ,最適化手法を用いて振動を発生させる軌道を探索した.数値シミュレーションから,剛体アームの駆動条件が同一でもサイクロイド曲線軌道より本手法の方がより少ない駆動エネルギーで振動を発生させることに成功した.これより,省エネルギー化目指した劣駆動マニピュレータに対する知見を得ることができた.はじめに,1つの駆動関節と非駆動関節を有する2リンク劣駆動マニピュレータの実験装置を開発した.ここで,非駆動関節の第1リンクは柔軟リンク,駆動関節の第2リンクは剛体リンクとし,非駆動関節には電磁ブレーキユニットを配置した.剛体リンクが駆動するときに非駆動関節をこのブレーキで固定させて柔軟リンクに振動を生じさせる.そして,ブレーキを解放することで,この弾性エネルギーを利用して非駆動関節に運動を発生させる仕組みとなっている.次いで,非駆動関節を固定させたとき,剛体リンクが省エネルギー,かつ,柔軟リンクに大きな振動を生じさせる駆動関節の軌道計画を試みた.これまでの軌道計画法においては,関節角軌道をニューラルネットワークで表現し,その係数をメタヒューリスティクスの最適化パラメータと設定した.しかしながら,ニューラルネットワークから生成される軌道は無限微分可能な滑らかな曲線となるものの,最適化するパラメータ数が多く,計算コストが高くなってしまう短所がある.そこで,計算コストを減少させることを目的とし,べき級数とサイクロイド関数の結合から軌道を表現することを提案した.この提案手法によると,ニューラルネットワークと同等な性能をもちながら,計算コストが大幅に削減できた.そして,柔軟リンクにサイクロイド曲線軌道と同等な振動を生じさせ,省エネルギーな軌道が生成できることを確認した.シミュレーションの妥当性を検証するために,開発した装置を用いたモデル実験を実施した.ここで,非駆動関節のブレーキを解放させ非駆動関節に運動を生じさせること試みた.実験結果から,最適化軌道で剛体リンクを駆動させて非駆動関節に運動を発生させると,サイクロイド曲線軌道のものよりも省エネルギー化が図られることを実証した.これより,劣駆動マニピュレータの省エネルギー駆動に対する一手法を確立することができた.本研究では,剛体リンクの駆動関節とフレキシブルリンクの非駆動関節を有する劣駆動マニピュレータの省エネルギー駆動法の確立を試みた.ここで,非駆動関節にはブレーキ機構を装備させている.ブレーキで非駆動関節を固定させたとき,剛体リンクが省エネルギー,かつ,フレキシブルリンクに大きな振動を生じさせる駆動関節の軌道計画法を提案した.ここで得られた最適化軌道で剛体リンクを駆動させ,ブレーキの解放により非駆動関節に運動を発生させる仕組みとなっている.実験結果から,提案手法はサイクロイド曲線軌道のものよりも省エネルギー化が図られることを明らかにした.はじめに,第1リンクが柔軟リンクの自由関節,第2リンクが剛体リンクの駆動関節で構成される柔軟劣駆動マニピュレータを扱い,自由関節の位置決め制御を実施した.この目的のために,最適レギュレータに基づくフィードバック制御を適用した.また,適切な状態フィードバック制御を実現するために,スライディングモードシステムを利用した平滑値・微分値推定フィルタであるESDSを適用した.モデル実験から,本手法の有効性を確認した.次いで,柔軟ベースに搭載されたロボットアームのPoint-To-Point (PTP)制御問題を扱い,振動抑制を目的としたニューラルネットワークによる軌道計画法を提案した.柔軟ベースの残留振動を抑制するために,柔軟ベースの変位の総和を評価関数とし,PSOを用いてニューラルネットワークを学習させた.このニューラルネットワークで生成された軌道でロボットアームを駆動すると,残留振動抑制が実現される.すなわち,フィードフォワード制御が確立される.数値シミュレーションおよびモデル実験を実施し,提案された軌道計画法の有効性および実現性を確認した.

さらには,1つのモータのハブに2つの柔軟マニピュレータが搭載された柔軟デュアルマニピュレータシステムを扱い,PTP制御時の残留振動抑制を目的としたフィードフォワード制御をも提案した.フレキシブルマニピュレータの高精度なモデルを得るために,大変形理論を適用してフレキシブルマニピュレータの運動方程式を導出した.フィードフォワード制御法として,残留振動が抑制される関節角軌道を探索した.ここで,関節角軌道を3次のスプライン関数で記述し,その補間点を探索パラメータとして残留振動が抑制されるようPSOを用いて最適化を図った.数値シミュレーションを実施し,提案手法の有効性を確認した.本研究は,省エネルギー化を目的としたフレキシブルリンクから構成される劣駆動マニピュレータのPoint-To-Point (PTP)制御法の確立を目指すものである.ここで,リンクの柔軟性を活用してより少ないエネルギーでマニピュレータに運動を発生させ,位置決め後には残留振動が抑制される仕組みに取り組んでいる.フレキシブルリンクから構成される柔軟ベース上の剛体アームのモデルを用い,剛体アームのより少ないエネルギーでリンクに大きな振動を発生させることに成功した.しかしながら,今年度に開発した実験装置においては,剛体アームを駆動するサーボモータのケーブル等からの外乱が存在し,モデル実験ではその実現性が検証されていない.この点に達成度において遅れが生じているといえる.一方,位置決め後の残留抑制に関しては充分な省エネルギーが図られていることがシミュレーションならびにモデル実験から証明されている.本研究は,ロボットマニピュレーション技術の飛躍的な省エネルギー化,すなわち,グリーンイノベーションの促進を目的とした,フレキシブルリンクから構成される劣駆動マニピュレータのPoint-To-Point (PTP)制御法の確立を目指すものである.本年度においては,第1リンクが柔軟リンクの自由関節,第2リンクが剛体リンクの駆動関節で構成される柔軟劣駆動マニピュレータのPTP制御をフィードバック制御で実現した.また,柔軟ベースに搭載されたロボットアームのPTP制御に対して新たなフィードフォワード制御法を提案した.さらには,フィードフォワード制御法のロバスト性を確認するために,柔軟デュアルマニピュレータシステムのPTP制御に関する研究を実施した.これらより,本研究の目的に対する基礎的知見を得ており,研究はおおむね順調に進展しているといえる.次年度においては,今年度の開発した実験装置の改良を実施する.次いで,第1リンクが柔軟リンクの自由関節,第2リンクが剛体リンクの駆動関節で構成される柔軟劣駆動マニピュレータのPTP制御問題に対して,新たなフィードフォワード制御法の提案を試みる.ここで,自由関節の角度制御と位置決め後の振動が抑制される手法を模索し,提案手法の有効性を数値シミュレーション
コンピュータシミュレーションによる炉壁材料からの2次電子放出の研究

核融合装置において周辺プラズマ・対向壁相互作用の一つである2次電子放出について、その詳細なデータを生産する目的で、計算機シミュレーションコードを開発した。このコードを用いると、電子、水素イオンのほか、プラズマ中に不純物として存在する重イオンについてもその衝撃によって起こる2次電子放出を解析することができる。計算できる物理量には、1個の衝撃粒子当たりに放出される2次電子数の平均である2次電子放出係数の他、放出個数の統計分布、放出された2次電子のエネルギー分布と放出角分布がある。高密度プラズマに照射された対向壁表面にはスパッタリングにより様々な形状の凹凸が形成されるため、開発したシミュレーションコードにリップル型およびボール型表面凹凸を適用して、2次電子放出への表面凹凸の効果を明らかにした。また、不純物付着による表面の汚染についても、表面仕事関数を変化しその効果を調べた。対向壁表面から放出され、プラズマ中で様々に電離した不純物重イオン衝撃による2次電子放出は、イオンの価数に大きく依存する。また、この場合、本研究では主として検討したカイネティック放出機構のほか、ポテンシャル放出機構による電子放出も起こるので、このためのシミュレーションコードも開発し、2次電子放出への衝撃イオンのZ_1(原子番号)および価数の効果について検討した。プラズマの熱的・粒子的負荷を集中して受けるダイバータ板のような対向壁は、磁力線に対して斜めに配置される。従って、固体表面から放出された2次電子は、シース電界による加速に反して、磁場から受けるローレンツ力によって固体表面へ引き戻される現象が起こることが予想される。このような現象を詳細に解析するために、2次電子放出だけでなく、シース内の放出電子の輸送過程をも考慮した複合的シミュレーションコードを開発した。本年度は、主として、2次電子放出のシミュレーションコードの開発とその性能試験を行った。これまでの半経験的モデルによる計算では放出2次電子のエネルギー分布や放出角などの詳細な情報が得られないので、衝突断面積に基づく微視的な取り扱い(ダイレクトモデル)によるシミュレーションコードの開発に重点をおいた。当初、各衝突断面積の計算方法、多重衝突過程のモデル化の方法がシミュレーション結果に大きな影響を及ぼすことが判明し、改良を重ねた結果、電子と水素イオンによる金属の2次電子放出についてはシミュレーションコードを完成した。軽金属(ベリリウム)でも重金属(金)でもその2次電子放出特性の計算は、ほぼ満足できる程度に実験結果を再現できるようになった。これらの成果については、本年5月ヒューストン(USA)で開催されるScanning Microscopy International 1995 meetingの招待講演にて公表する予定である。また、高密度プラズマに晒されたプラズマ対向壁表面には、スパッタリングにより様々な形状の凹凸が形成されるため、リップルおよびボウル型凹凸を仮定してその2次電子放出特性への効果を検討した。特に、通常観測される程度の凹凸に対して、2次電子放出係数が増加することや、放出2次電子のエネルギー分布や放出角分布に顕著な変化が現れることが明らかとなった。これに関連した研究成果は、プラズマ・核融合学会誌(1994年12月)に公表し、Journal of Nuclear Materals誌(1995年)にも掲載予定である。対向壁から放出され、プラズマ中で様々に電離にした、不純物多価イオンのような重イオン衝撃に対する2次電子放出のシミュレーションコードも現在開発中であり、すでに固体内での2次電子生成へのイオンの価数の効果などを明らかにし、昨年9月ウィーンで開催された第7回多価イオン物理国際会議で発表している(Nuclear Instruments and Methods in Physics Research誌Bに掲載予定)。昨年度は,2次電子放出のシミュレーションコードの開発を行った。

本年度は,これを用いて,電子,水素イオン,炉心プラズマに存在する不純物重イオンなどの衝撃によって起こる種々の対向壁候補材料の2次電子放出に関する必要なデータ(2次電子放出係数,放出電子のエネルギー分布・放出角分布,放出電子個数の統計分布)を生産し,その物理過程を解明することに重点をおいた。現在までに,グラファイト,ベリリウム,マグネシウム,アルミニウム,銅,モリブデン,タングステンおよび金の2次電子放出係数を計算するとともに,高Z2(原子番号)材料ほど2次電子が高いエネルギーを持つこと,放出角分布はどの場合も余弦分布を示すことなどを明らかにした。また,実機における炉壁を想定し,表面凹凸の効果について昨年度の研究をさらに進め,本年度は,不純物付着による表面の汚染についても,表面仕事関数を変化しその効果を調べた。対向壁表面から放出され,プラズマ中で様々に電離した不純物重イオン衝撃による2次電子放出は,イオンの価数に大きく依存する。また,この場合,本研究で主として検討したカイネティック放出機構のほか,ポテンシャル放出機構による電子放出も起こるので,このためのシミュレーションコードも開発し,2次電子放出への衝撃イオンのZ_1(原子番号)および価数の効果について検討した。プラズマの熱的・粒子的負荷を集中して受けるダイバータ板のような対向壁は,磁力線に沿って運動するプラズマ粒子をできるだけ広い面積で受けるように,磁力線に対して斜めに配置する。従って,固体表面から放出された2次電子は,シース電界による加速に反して,磁場から受けるローレンツ力によって固体表面へ引き戻される現象が起こることが予想される。このような現象を詳細に解析するために,2次電子放出だけでなく,シース内の放出電子の輸送過程をも考慮した複合的シミュレーションコードを開発し,この効果についても詳細に調べた。
筋細胞壊死におけるCa^<2+>依存性機構の解明

(1)Ca^<2+>蛍光指示薬Fura-2を用い、骨格筋細胞培養系ラツト筋芽細胞L6における横紋筋壊死を誘発する薬剤(クロフィブラート、フロセミド、アンフォテリシンB、HMG-CoA還元酵素阻害剤など)を添加し、細胞内Ca2+濃度に対する効果を調べた。その際、膜電位依存性Caチャンネル、IP3_3作動性Caチャンネル、ライアノジンレセプター等の関与について各種ブロッカーを用い、薬理学的解析を行った。細胞内蛍光-Ca2+濃度の測定はHamamatsu Argas50画像解析システムで行い、光磁気ディスクに記録したデータの解析を行った。(2)この実験系において、細胞内Ca^<2+>結合蛋白(カルモジュリン、カルシニューリン)に対する抗体を用いて、その機能阻害を誘導することによりこれらの結合蛋白の役割について生理学的検討を行った。また、これらの蛋白のcDNAに対するプライマーを用いたmRNAの解析、ウェスタンブロット法による蛋白発現の解析を行い、薬剤の効果を検討した。(3)この実験系を用い、電顕による形態学的検討を行い障害される細胞内器官を同定した。また上記の抗体を用いてimmuno goldによる免疫電顕を施行した。(4)H^+蛍光指示薬BCECFを用いて細胞内pHを測定することにより薬剤の効果を調べ、細胞壊死との関連を検討した。(5)放射性同位元素(^<35>Cl等)による取り込み実験や、さらには細胞内Cl^-蛍光指示薬SPQを使用し、これらの薬剤のCl^-チャンネルに対する影響も併せて検討した。(5)筋萎縮性疾患(特にデュシャンヌ型筋ジストロフィー疾患者)、mdxマウスの培養筋芽細胞を用い、同様の実験系による細胞内Ca2+濃度、或いはCa^<2+>チャンネルの役割について検討を行った。
過敏性腸症候群の病因に関する研究(運動機能と分泌機能、ならびに両者の関連についての病態整理学的検討)

ヒト大腸における運動機能と粘膜上皮CI分泌機能の同時測定法を確立し、健常者、過敏性腸症候群(以下IBS)及び大腸手術後の各群で検討した。運動機能は内圧の変化を測定することにより、C1分泌活性は管腔内電位(以下PD)を測定することにより求めた。健常者に関しての測定では、(1)大腸の運動は一般に不規則である。ただし、直腸では1030cm水圧で、3ないし4サイクルの極めて規則正しい1030分続く収縮がみられ、しばしば70100分の間隔で繰り返し出現した。(2)PDは個体差が大きく、管腔内が+10mVから-50mまで広くばらつきがみられた。同一個体では、横行結腸から直腸までの間で部位差はみられなかった。(3)PDにはふらつきが見られたが、そのうち23割において管腔内負電位増大(Cl分泌を表す)と運動とが連動して起こった。(4)管腔内に挿入したバル-ンを膨らませることにより大腸壁を伸展すると一過性の管腔内負のPD変化がみられた。IBSと診断された症例6例(下痢型:2名、変替型:1名、便秘型:3名)に関しては、主として直腸で測定した。下痢型ではPDが-50mVと-80mVで大きく、一方、便秘型3名は0-30mVで、両群で差があるように思われた。しかし、運動に関してはIBS群と健常者群で明らかな違いを見いだすことはできなかった。大腸手術後の4例についても同様の測定を行ったが、手術内容に違いがあり、結論を出すにはいたらなかった。一方で、切り出したラット遠位結腸において内圧上昇による伸展にともない、上皮Cl分泌反応が引き起こされること、及びこの反応は粘膜下神経叢を介して起こる反射であることを明らかにした。これらの成果をふまえ今後更に検討を加えることにより、IBSにおける運動と分泌の協調関係の乱れについて明らかにすることが可能であると思われる。本年度はヒトの測定に関しては、主として方法の確立と健常者での基礎的なデータの収集を行った。また動物実験においては、その方法を確立し、いくつかの興味深い結果を得た。1.ヒトでの測定:運動機能を大腸に挿入したチューブよりインフュージョンポンプを用いた定圧潅流法により生理食塩水を注入しつつ内圧の変化を圧トランスジューサーにて計測することより測定した。また管腔内電位(PD)は大腸チューブのもう一方の内腔とカロメル電極を接続させ行った。不関電極は大腿部皮下に設置した。この様な方法により両者を同時に経時的に長時間測定できるようになった。本法により15人の健常者の大腸において、延100時間以上の測定を行い、データレコーダに記録し、以下のようなことが明らかになった。(1)大腸の運動は不規則であり、安静時には蠕動運動と思われる強い収縮は極めてまれにしか起こらない、(2)PDは個体差が大きく、管腔内が+100mVから-50mVまで広く分布していたが、同一個体では部位による差は著明ではなかった。(3)PDにはふらつきがみられたが、収縮との関連は必ずしも明らかではなかった。(4)管腔内に挿入したバルーンを膨らませることにより大腸壁を伸展すると一過性の管腔内負のPD変化が見られた。

(5)ムスカリン遮断剤を投与すると運動は停止し、PDはやや正の方に変化しそのまま一定の値に落ち着いた。また伸展による反応も顕著に抑制された。2.動物実験:in vitroでラット大腸の内圧とPDを同時に測定する方法を確立した。人工的な腸壁の伸展、あるいは自発的な収縮にともない、管腔内負のPD変化が起こることを見いだし、これがcl分泌によること、神経の反射を介していること、などを確立した。本年度は、昨年度に開発したヒト大腸運動機能と管腔内電位(PD)同時測定法を直腸に応用し、健常ボランティアと過敏性腸症候群(以下IBS)と比較検討した。健常者(7名)においてはPDは-20-40mVであった。この電位は比較的安定であったが、直腸壁の収縮に運動して増大する場合もみられた。直腸の運動は比較的まれにしか起こらず、一般に規則性にも乏しいが、極めて特徴のある収縮波がみられることも明らかになった。すなわち、1030cmH_2Oの圧で、3ないし4サイクルの極めて規則正しい波が1030分続くものである。この特徴ある一連の収縮波はしばしば70100分の間隔で繰り返し出現した。次ぎに、IBSと診断された症例6例(下痢型:2例、交替型:1型、便秘型:3例)について同様の測定を行った。下痢型ではPDが-5mVと-80mVで大きく、一方、便秘型3名は0-30mVで、両群で差がある様に思われた。さらに症例を重ねて行く必要がある。しかし、運動に関してはIBS群と健常者群で明らかな違いを見出だすことは出来なかった。これらの測定と並行して、大腸手術後の4例についても同様の測定を行ったが、手術内容に違いがあり、結論を出すにはさらに症例を加える必要がある。一方で、切り出したラット遠位結腸において内圧上昇による伸展に伴う上皮CI分泌反応について検討した。その結果伸展に伴い主として粘膜下神経叢を介してC1分泌が引き起こされることが明らかになった。近位大腸についても同様の反応が見られた。これらの結果は、昨年度明らかにした大腸内バル-ンによる壁伸展に伴うPD増大反応のメカニズムにつき示唆を与えるものと考えられる。
ショックおよび虚血再潅流障害時の一酸化窒素の変動とその対策-臨床評価への応用-

電子スピン共鳴装置(ESR)を用いた血中nitrosyl-hemoglobin(NO-Hb)測定を中心に、臨床患者での変動を検討するとともに、敗血症性、脱血性、内臓虚血ショックモデルにおけるNO-Hb変動の時間経過を計測し、NO合成阻害薬およびNO捕捉薬による血中NO-Hb変動とショックの進展につき検討した。また、各種ショックモデルからの摘出心で測定した心機能およびカテコラミン感受性と血中NO-Hb増加度との関連につき検討した。臨床研究として、集中治療室入室敗血症患者および食道癌手術患者でのNO-Hb測定を行ったが、いずれも測定感度以下であった。Dithionite付加により血中NOxをすべてNO-Hbに置き換えて測定しても同様であり、臨床ではNO発生量が少ない可能性と臨床治療下では測定感度を改善する必要性が示された。ショックモデル実験でのNO-Hbは、同様の生存期間とした3種のショックモデルのうち、敗血症性ショックにおいて最も増加を示し、腸管虚血再潅流モデルでは有意なESRスペクトラが観察できなかった。NO関連薬では、NO合成阻害薬(L-NAME)および選択的誘導型NO合成阻害薬(L-canavanine)では生存期間に有意差が認められず、NOラジカル捕捉薬(Carboxy-PTIO)でのみ生存期間の延長を認めた。NO-Hbは主に誘導型のNOの動向を示すとともに、適切な量の構成型NOの維持が重要であると考えられた。摘出心の心機能からみた場合、各種ショックモデルでのNO-Hb増加度と心収縮力抑制度およびカテコラミン感受性低下度に相関を認めた。ショックモデルでの心機能抑制には誘導型NOの関与が強いと考えられ、NO-Hbがショック時の心機能抑制の指標ととなる可能性が示された。ラット敗血症性ショックモデルと同様な方法で、集中治療室入室重傷患者における血中nitrosyl-hemoglobin(Hb-NO)を測定した。Hb-NOは敗血症患者の時間経過に関係なく実験モデルで測定されたような爆発的な産生過剰を示さなかった。現在、dithioniteを静脈血に添加し、測定感度を上げて測定中である。また、測定感度の問題か、あるいは誘発型(i)および構成型(c)NOの発現の違いかを検討するため、ラット腸管虚血再潅流モデル(40分間の腹腔および上腸管膜動脈閉塞、平均生存時間90分)において、NO合成酵素阻害薬(L-NAME、L-canavanine)、NOラジカル捕捉薬(carboxy-PTIO)を用いて、Hb-NOの測定を行った。生存時間はcarboxy-PTIOのみで有意に延長した(平均150分)。しかしながら、敗血症性ショックと異なり、爆発的なHb-NOは測定できず、また、cNOの過剰な抑制は、再潅流後の一時的血圧維持を示すも、生存時間を延長させず、また、選択的iNOS阻害薬(L-canavanine)の効果が示されなかった。この結果、Hb-NOは、主に誘導型NOの動向を示すものと考えられ、また、機序および重症度の異なった状態では、cNOの適切な抑制の程度を検討することが重要と考えられた。今後、臓器中のNOすなわちcNOを測定するため、dithiocarbonyl-methylglucamine(MGD)と第一鉄イオンの錯体であるFe^<2+>(MGD)_2生体投与によるNOラジカルのスピントラップよりcNOの変動を検討する計画である。ショック時の心抑制に対する一酸化窒素(NO)の関連を検討する目的で、ラット敗血性ショック、脱血性ショックならびに腸管虚血モデルにおいて、時間経過による血中Nitrosyl-hemoglobin(Hb-NO)変動を測定した。

また、死亡までのショック経過中に経時的に心臓を摘出し、摘出心での前負荷変化に対する心収縮力特性ならびにスピントラップ剤によるNOラジカル測定を行った。同様の死亡時間曲線を示すよう作成したショックモデルにおいて血中および心筋でのNOは、敗血性ショックにおいて経時的に増加したものの、脱血性ショックでは死亡直前でのみ測定可能であり、腸管虚血では測定不能であった。一方、心収縮力は血中NO濃度に逆相関して減少を示した。同程度の重症ショックモデルでも、心収縮力減少におよぼす効果は異なり、NOの関連も違いが認められた。敗血症性ショック時の心抑制に対してNO合成酵素阻害薬が直接保護効果を示すか否かにつき検討中である。電子スピン共鳴装置(ESR)を用いた血中nitrosyl-hemoglobin(NO-Hb)測定を中心に、臨床患者での変動を検討するとともに、敗血症性、脱血性、内臓虚血ショックモデルにおけるNO-Hb変動の時間経過を計測し、NO合成阻害薬およびNO捕捉薬による血中NO-Hb変動とショックの進展につき検討した。また、各種ショックモデルからの摘出心で測定した心機能およびカテコラミン感受性と血中NO-Hb増加度との関連につき検討した。臨床研究として、集中治療室入室敗血症患者および食道癌手術患者でのNO-Hb測定を行ったが、いずれも測定感度以下であった。Dithionite付加により血中NOxをすべてNO-Hbに置き換えて測定しても同様であり、臨床ではNO発生量が少ない可能性と臨床治療下では測定感度を改善する必要性が示された。ショックモデル実験でのNO-Hbは、同様の生存期間とした3種のショックモデルのうち、敗血症性ショックにおいて最も増加を示し、腸管虚血再潅流モデルでは有意なESRスペクトラが観察できなかった。NO関連薬では、NO合成阻害薬(L-NAME)および選択的誘導型NO合成阻害薬(L-canavanine)では生存期間に有意差が認められず、NOラジカル捕捉薬(Carboxy-PTIO)でのみ生存期間の延長を認めた。NO-Hbは主に誘導型のNOの動向を示すとともに、適切な量の構成型NOの維持が重要であると考えられた。摘出心の心機能からみた場合、各種ショックモデルでのNO-Hb増加度と心収縮力抑制度およびカテコラミン感受性低下度に相関を認めた。ショックモデルでの心機能抑制には誘導型NOの関与が強いと考えられ、NO-Hbがショック時の心機能抑制の指標ととなる可能性が示された。
ＰＰＩ阻害活性を有する抗腫瘍活性天然物の一次結合タンパク質の同定と結合様式解明

16員環マクロライドFD-891はアクチンとアクチン結合タンパク質間のタンパク質-タンパク質間相互作用(PPI)の阻害活性と抗腫瘍活性を有する。このような興味深い活性を有するFD-891の一次結合タンパク質の決定と結合様式の解明を行うことを目的としている。具体的には一次結合タンパク質が、FD-891のどこに、どのような相互作用をしているのか解明するとともに、一次結合タンパク質がアクチンかアクチン結合タンパク質であるか決定する。さらにPPIの阻害活性と抗腫瘍活性に相関があるか調査する。本研究により新規の抗腫瘍活性発現機構の発見に貢献する。またPPIは様々な病気やシグナル伝達に関わっていることが知られているため、本研究により、アクチンとアクチン結合タンパク質間のPPI研究を発展させ、さらに様々な疾病の新薬開発に貢献する。昨年度、側鎖部における構造活性相関研究を行い、側鎖部の炭素鎖の全体の長さが抗腫瘍活性に重要であることが明らかになった。また共同研究者によってエポキシドは活性発現に重要であること、C10位の水酸基は活性にほぼ影響を与えないことが判明している。したがって私はC10位の水酸基を利用したFD-891のプローブ合成を行うことを計画した。C10位水酸基を利用した縮合反応によりYaoが開発したアルキンとジアジリンを有するミニマルリンカーと結合させることを計画した。種々の検討により、ミニマルリンカーと縮合させたマクロラクトンを収率42%で得ることに成功した。これは側鎖部とのカップリングを行うことでFD-891の標的タンパク質吊り上げのためのプローブとなるため、重要な合成中間体の合成に成功したと言える。28年度が最終年度であるため、記入しない。今年度の実施計画ではFD-891およびFD-892の全合成を達成し、FD-891およびFD-892のマクロラクトン部と側鎖部を組み合わせたハイブリッド型誘導体を合成する予定であった。実際に今年度でFD-891, FD-892の全合成は達成しており、FD-891のマクロラクトン部とFD-892の側鎖部を組み合わせたハイブリッド型誘導体を合成した。それにとどまらず、側鎖部の誘導体とFD-891のマクロラクトン部を組み合わせた新たな誘導体も合成し、側鎖部における構造活性相関研究を行った。その研究により、側鎖部の炭素鎖の長さが抗腫瘍活性に重要であることが明らかになった。これらの情報はFD-891の一次結合タンパク質の決定と結合様式解明のためのプローブの構造設計の基盤となる情報であるため、意義深いものと考えている。実際に今年度予定していたFD-891およびFD-892の合成は達成でき、さらに予定していた誘導体のみならず、新たに側鎖部の誘導体も合成できた。さらにこれらの内容はPacifichem2015やJ.Antibiotで公表し、化学会の発展に寄与できた。

FD-891の一次結合タンパク質の決定と結合様式解明のためのプローブの構造設計の基盤となる情報を得られたため、今後はプローブの合成を行う。具体的には結合タンパク質同定に利用可能なアルキンを有した誘導体を合成する。また結合タンパク質のアミノ酸残基と共有結合生成能を有する誘導体、すなわちフォトアフィニティーラベリングに利用できるジアジリン基を有した誘導体を合成する。次に、プローブの抗腫瘍活性評価およびPPI阻害活性評価を筑波大学大学院生命環境科学研究科臼井准教授の指導の下、実施する。これらの誘導体の活性評価の結果から、合成したプローブがタンパク質同定に利用できる程度の活性が維持されていると判明次第、タンパク質の釣り上げ実験を行う。それらの結果からFD-891と結合タンパク質との結合様式を解明する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
タンパク質化学合成を革新するペプチド連結触媒の開発

タンパク質の機能解析、あるいはその機能を生化学的・治療的用途(タンパク質医薬など)に用いることは、重要である。その目的のために各種タンパク質合成法が開発されており、中でも短いペプチド同士を連結することで大きなタンパク質を合成する化学合成的手法が現在最も頻繁に用いられている。しかしその成熟度は充分ではなく、特に連結位置がシステインに限定されるという問題点を有する。本研究では、既存法とは全く異なるアプローチとして、いかなるアミノ酸位置でのペプチド連結反応を可能にする革新的な「触媒」を開発し、タンパク質の化学合成が抱える課題を根本的に解決することを目指す。
細胞の遺伝子発現解析に基づく機能性分子発現系を利用した腫瘍診断薬の設計戦略の検証

本研究では、薬剤評価に用いるヒト培養細胞の遺伝子発現レベルをデータベース化し、癌細胞に高発現している機能性分子を予め探索するとともに、ヒト腫瘍培養細胞で高発現を確認した機能性分子安定発現系を分子プローブのスクリーニングに利用して、ポストFDG製剤の有力候補である標識アミノ酸製剤のアミノ酸トランスポータ及び薬物トランスポータに対する親和性を詳細に検討し、アミノ酸トランスポータ遺伝子発現と腫瘍集積性との相関からその設計戦略の妥当性を検証した。本研究は、ヒト腫瘍培養細胞で高発現を確認した機能性分子安定発現系を分子プローブのスクリーニングに利用し、ポストFDG製剤の有力候補である標識アミノ酸製剤のアミノ酸トランスポータ及び薬物トランスポータに対する親和性の評価を目的とする。既に、DNAチップを用いて4万配列以上の遺伝子発現レベルを測定し、16種類のヒト腫瘍培養細胞における機能分子の遺伝子発現プロファイリングを直接比較可能なデータベースを構築した。このデータベースからアミノ酸トランスポータの発現レベルが異なる数種のヒト腫瘍培養細胞を選択し、既に臨床使用されている11C-L-Metとその光学異性体11C-D-Metの細胞集積機序を検討した。その結果、L-体はsystem L、D-体ではsystem ASCの寄与も大きく、qPCRにより絶対定量したAATの発現量は細胞集積率と良い相関を示した(Nucl.Med.Biol,39:1213-1218,2012)。また、ポストFDG製剤の最有力候補である18F-FACBCの前立腺癌細胞への集積に関与を確認したアミノ酸トランスポータ(J.Nucl.Med.,52:822-829,2011)について、単一発現細胞を作成して集積阻害を実施した結果、前立腺癌細胞で高発現を示したNa+依存性AATであるASCT2とSNAT2の内、FACBCはASCT2に高親和性を示した(Nucl.Med.Biol.,40:670-675,2013)。本研究は、ポストFDG腫瘍診断薬開発における系統的な設計戦略の構築を目的として、薬剤評価に用いるヒト培養腫瘍細胞の遺伝子発現レベルを解析し、高発現を確認した機能性分子安定発現系を分子プローブのスクリーニングに利用する。中でも、ポストFDG製剤の有力候補である標識アミノ酸製剤に関して、腫瘍で特異的に高発現が認められるアミノ酸トランスポータ及び細胞外排出や尿排泄に関与する薬物トランスポータに対する親和性を評価し、腫瘍集積性との相関からその設計戦略の妥当性を検証する。まず、DNAチップを用いて4万配列以上の遺伝子発現レベルを測定し、リファレンスRNAにより標準化することで、16種類のヒト培養腫瘍細胞におけるトランスポータなどの特定機能分子の遺伝子発現プロファイリングが直接比較可能となった。また、このデータベースを用いてアミノ酸トランスポータの発現レベルを比較検討し、高発現を確認したアミノ酸輸送系システムLの発現レベルが異なる数種のヒト腫瘍細胞を選択して既に臨床使用されている11C-L-Metとその光学異性体11C-D-Metの細胞集積機序を検討した(Nucl Med Biol, 39: 1213-1218, 2012)。その結果、L-Metは大部分がシステムLで輸送されているのに対し、D-体ではシステムLとともにシステムASCの寄与も大きく、実験に用いた腫瘍細胞における主要な中性アミノ酸トランスポータ発現量をqPCRにより絶対定量した結果、標識体の細胞集積に寄与が確認されたアミノ酸トランスポータの発現量はこれらの細胞集積率と良い相関を示した。さらに、ポストFDG製剤候補である18F-FACBCの前立腺癌細胞集積への関与が大きかったアミノ酸トランスポータ(J Nucl Med, 52: 822-829, 2011)について、単一発現細胞の作成と集積阻害実験を開始した。本研究は、ヒト腫瘍培養細胞で高発現を確認した機能性分子安定発現系を分子プローブのスクリーニングに利用し、ポストFDG製剤の有力候補である標識アミノ酸製剤のアミノ酸トランスポータ(AAT)及び薬物トランスポータに対する親和性の評価を目的とする。DNAチップを用いて4万配列以上の遺伝子発現レベルを測定し、16種類のヒト腫瘍培養細胞における機能分子の遺伝子発現プロファイリングを直接比較可能なデータベースを構築した。このデータベースからAATの発現レベルが異なる数種のヒト腫瘍培養細胞を選択し、既に臨床使用されている11C-L-Metとその光学異性体11C-D-Metの細胞集積機序を検討した結果、L-体はsystem L、D-体ではsystem ASCの寄与も大きく、qPCRにより絶対定量したAAT発現量は細胞集積率と良い相関を示した(Nucl.Med.Biol,39:1213-1218,2012)。放射性薬品学DNAチップを用いて細胞集積実験に用いられる16種類のヒト培養腫瘍細胞の遺伝子発現データベースを構築し、発現プロファイリングが直接比較可能となった。また、主要な中性アミノ酸トランスポータ発現量に関してリアルタイムPCRによる絶対定量系を確立した。