hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
医療資源・知識の浸透と個人の健康との構造的関係―医療化の視点からの検討―

本研究の目的は、市区町村の医療資源や医療に係る知識の浸透と、個人の行為や実践、健康との間の構造的関係を医療化という観点から明らかにすることである。具体的には初年度に行った調査を活かし、対象範囲を広げた社会調査を行い、その社会調査データをもとに医療化構造と健康との関係を明確にすることである。今年度の研究実施状況は以下のとおりである。まず、初年度の社会調査の対象範囲を年齢、地域ともに拡張した社会調査をおこなった。宮城県に在住する20から74歳までの成人男女を対象に、市区町村ごとに無作為抽出し、郵送調査による統計的社会調査を実施した。標本台帳は選挙人名簿を用いて、無作為に対象者を抽出した。調査手順は、対象者に協力依頼はがきを郵送した後、調査票(返送用封筒、対象者への粗品なども含む)の郵送、という流れであった。これにより、ひじょうに良質な社会調査データを獲得することができた。つぎに、獲得した社会調査データを統計的に解析した。最後に、このデータ解析結果をホームページ上で結果を公表するとともに、学会発表や研究会などに積極的に参加し、他分野領域の研究者と交流を深めた。国内学会発表1本(ポスター)、国内学会発表1本(口頭)、国際学会発表1本(口頭)という成果を上げることができた。また学会発表ばかりでなく、積極的に論文としてまとめた。国内査読付雑誌論文1本が査読中、国内査読付雑誌論文2本が受理された。本研究課題の目的は、医療資源や医療に係る知識の社会への浸透と、個人の行為や実践、健康との間の構造的関係を医療化という観点から明らかにすることである。具体的には、健康格差、医療化に関するさまざまな概念を先行研究から整理することと、「社会経済的地位が高い者は医療に係る資源・知識に基づく行為・実践を行い、資源・知識を支持する傾向であるため健康感がよいのではないか」という仮説を社会調査データから実証することを通じて、医療化構造と健康との関係を明確にすることである。今年度の研究成果は以下のとおりである。まず、「健康格差」「健康の社会的決定要因」「健康の不平等」「医療化」などのキーワードで、学術的な先行研究、雑誌記事、新聞報道などに関して、幅広く資料を渉猟し、健康格差に関する概念整理をおこなった。また、蒐集された資料は、電子化し保存することとした。つぎに、学会発表や研究会などに積極的に参加し、他分野領域の研究者と交流することで、理論モデルの構築や概念の妥当性に関する助言を得た。これにより、社会不安に関する視点の重要性が明らかになった。最後に、次年度に計画している社会調査に向けて予備調査を郵送調査により行った。対象者は当該特別研究員が居住している自治体住民である。なお、この予備調査では対象者が限定されているために全国調査データによる検討も行った。この調査結果により、調査設問の問題点や理論モデルの修正などの知見が得られ、さらには統計的手法の有用性が確認できた。次年度実施予定の本調査について、対象母集団の設定、調査票の設計などに関する方針を確定することができた。
機能性ナノヘア層をもつマイクロスフェアの作製と特性

高分子微粒子の表面に溶媒和層があるとき、層の構造にゲル型とヘア型がある。ゲル型の層の架橋密度をゼロにしたものがヘア型層の構造に相当する。本研究では、(1)ゲルまたはヘアが温度応答性高分子でるポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)(PNIPAM)であるマイクロスフェアの、転移温度を挟んでの温度応答挙動の不連続性、(2)ヘアがDNAである粒子のバイオアフィニティの検討とその応用、(3)ヘアが温度応答性ペプチドからなる粒子の作製とその特性評価を目的とした。(1)では、PNIPAM鎖をマイクロスフェアに、あるいは酵素をPNIPAM鎖に、固定することは必然的にPNIPAM鎖のエントロピーを減少させ、それを補償するため転移温度の上昇がもたらされること、この転移温度のシフトを利用するとユニークなバイオリアクターが構築できること、PNIPAMゲル層では架橋密度を下げるほど転移温度における物性の不連続性が増すこと、その現象を水和層の柔らかさ、電荷密度でも定量的に評価できること、などが明らかにされた。(2)では、タンパク質等の非特異吸着を受けにくい高分子マイクロスフェア上に20塩基程度の長さの一本鎖DNAを固定したものが相補的なDNAと点変異DNAを識別できること、この場合も固定されたヘア鎖がコンホメーションの束縛を受けることが選別能の向上をもたらしたと考えられること、この特性を利用するとDNA疾患の早期発見が可能になることを明らかにした。(3)では、バリン-プロリン-グリシン-バリン-グリシン(VPGVG)を合成し、それを重合し、得られた分子量約9,000のポリVPGVGをマイクロスフェアに固定した。次いでそのヘアの末端に生体特異成分を固定し、アフィニティ材料として利用することを試みたが、目下良好な結果は得られていない。生体特異成分の選択から再思考する。
近似代数の算法と応用の研究

誤差を持つ多項式系に対するグレブナー基底算法の不安定性の原因を明らかにし、安定に計算する「高精度有効浮動小数法」を考案した。多変数代数関数の特異点での級数展開に関し、まとまりのよい展開法を考案し簡潔な展開公式を導出して、収束性と多価性を明らかにした。指定した領域内にある固有値だけを計算する算法を考案し、化学の大規模計算へ成功裏に応用した。国産数式処理システムGALをC上で稼動させた。大別して以下の7つの成果を得た。特に(1)(3)は本研究課題における基礎的かつ重要な成果である。(1)計算機代数における世界的課題である「浮動小数グレブナー基底の安定な計算法」の開発について、まず記号係数法を考案し、それを基に本研究代表者らが考案した多倍長有効浮動小数を用いる方法を考案した。そして、その方法が安定であることを証明して、世界的課題をほぼ解決した(佐々木・加古)。(2)本研究課題の中心的道具ともいえる拡張ヘンゼル構成について、拡張ヘンゼル級数を数値的に調べ、収束性と多価性に関して驚異的とも言うべき性質を発見した。その理論的解明も進めた(佐々木等)。(3)非線形近似手法を用いて大規模一般化固有値問題の必要とする固有値のみに関係する部分空間を抽出する方法を開発した。この方法は大規模行列に対して絶大な威力を発揮する。方法の持つ高い並列性を利用した解法を実装し、実用問題に適用して有効性を実証した(櫻井等)。(4)1変数および多変数多項式の近似GCD計算について、剰余列算法の不安定性を大幅に軽減する方法を考案し、微小主係数等の三つの悪条件問題を克服する剰余列算法を提案した(佐々木等)。(5)再帰的部分終結式の単純な簡約法を考案した(照井)。(6)パラメータの入った有理関数の不定積分について、べき級数根を利用した近似計算法を考案した(甲斐等)。(7)LSI配線の自己発熱による熱解析に数式処理を適用することにより、温度依存性を考慮した信号遅延見積もりを容易に行えるモデルを構成した。現在、計算ツールを構築中である(加古等)。(8)数式処理を利用し、8直線アレンジメントを組合せ幾何学の同値関係に基づいて分類した。課題1(浮動小数グレブナー基底の計算プログラム開発)昨年度に考案した浮動小数グレブナー基底の計算法のプログラムをほぼ開発し終えた(佐々木・加古)。さらに、グレブナー基底の条件数を定義するとともに悪条件な場合を分類し(分類は数学的に不十分)、悪条件性を軽減する方策を二つ提案した(佐々木・甲斐)。一つはS多項式とM簡約において異常性の少ない多項式を先に選ぶ方策であり、他は悪条件性の少なそうな項順序で計算して後で元の項順序に戻す方策であるが、更なる実験・改良を要する。課題2(多変数多項式系の局所解析法の探求)連立代数方程式に対するDixon終結式を用いる解法について、性能評価を行い、処理時間を要する数式処理部分に数値計算を導入して高速化を行った(櫻井研)。また、その数値謙算で用いた周回積分法とKrylov部分空間反復法についても、安定性の改善と計算の高速化を行った(櫻井研)。課題3(ヘンゼル級数を利用した解析接続法の開発)多変数代数関数の特異点での展開級数(Hensel級数と命名)の展開点近傍での収束性と多価性をほぼ明らかにした(佐々木研)。これは特異点近傍での数値解析の創建に道を開くもので、本年度の最大の成果である。前年度に未解決であった収束領域公式の導出に関しては4ヶ月を費やしたが、未だ証明を完成するには至っていない(佐々木)。その他の成果整係数多項式の近似因数分解(近似代数の当初からの課題)に対し、何とか使える算法を考案した(佐々木・加古)。有限体上の有理関数補間で起こる到達不能点を利用した、秘密分散法の提案を行った(甲斐)。数式計算ができて幾何図形や数学教育コンテンツの編集ができる新しい数学文書処理系の研究・開発を行った(甲斐)。計算代数を応用して、計算幾何学のアルゴリズムによる計算誤差を回避することに成功した(福井)。本年度は、1)近似グレブナー基底の算法開発、2)数値解析と計算代数を融合した連立代数方程式の求根法開発に全力を注ぐとともに、3)数式文書の編集システムの開発を進めた。また、特異点周辺の数値解析の建設に向け、4)多変数代数関数の特異点での級数展開の基礎理論の構築を進めた。1)に関して、昨年度までに開発した高精度法は巨大誤差の発生を防ぎ浮動小数グレブナー基底を安定に計算するが、各係数に生じた不正確キャンセル量の推定ができなかった。近似グレブナー基底の計算ではキャンセル量を正しく見積もることが必要である。

そのために、各係数の誤差部に異なるマークを付した二つの入力系を用意し、計算された二つのグレブナー基底の対応する各係数を比較して桁落ち量を正確に知る方法を考案した。計算時間が倍かかるのが難である。(佐々木、加古)2)に関して、昨年度までに開発した「周回積分を利用して指定された領域内の固有値だけを計算する方法」を精錬するとともに、いくつかの応用課題に成功裏に適用した。また、数値数式融合計算による連立代数方程式の解法(最後は固有値計算に持ち込む)を開発し、倍精度実数を組み合わせた効率的な多倍長計算法の開発を行った。(櫻井)3)に関して、文書編集システムに数式変形機能を組み込む研究が世界的に行われているが、数式の編集を行うシステムMathMLを使って文章を編集できるエディタの開発を行った。(甲斐)4)に関して、以前の展開法では与式の高次項がバラバラに扱われたが、高次項を一つにまとめて処理することで簡潔な展開法を得た。また、一般項を初期多項式の根で表すことにより、展開式の解析的性質が簡単に解明できるようになり、これらにより多くの性質を解明した。(佐々木)
オーストラリア産海洋天然物由来のがん抑制物質についての研究

オーストラリアの2つの研究所Australian Institute ofMarine Science(AIMS)及びGriffith大学の研究者と共に,オーストラリア産海洋天然物より,発がんプロモーター,がん抑制物質,或いは,がん化学予防薬を見出し,発がんの機構と抑制に関する研究を進めることを目的とし研究を進めた。1991年から1993年の3年間の研究成果のうち重要な3つの結果を示す。AIMSより一昨年25の海洋生物がそれぞれ約1kg,空輸された。各生物の水溶性画分と脂溶性画分につき,日本側の研究グループで,抗かび活性,プロテインホスファーゼ阻害活性,蛋白イソプレニール化阻害活性,抗がん活性等のそれぞれ活性を検討した。東大伏谷教授の研究室は尋常海綿,Echinoclathyria Subhispidaの水溶性画分に,糸状菌Mortierella ramannianusに対する強い抗かび活性を見出した。その活性を指標に精製を進め,新しいステロイド硫酸抱合体を分離した。この化合物はフェネチールアンモニウム塩を含み,海洋天然物としては最初の化合物である。構造決定の後,Echinoclasterol sulfateと命名した。この化合物を用い肺がん細胞PC-9に対する増殖抑制効果を検討した。IC_<50>の濃度は600μMであり,アドリアマイシンは2μMで,約3000倍弱い抗がん活性が示された。今後,この化合物についてどのように研究を進めるか,海綿の採集の可能性を含め検討している。2.新規の抗酸化物質サンゴ礁に生育する生物は,強力なUV,灼熱の太陽光線,潮の干満の伴う乾燥に耐えて生き続けている。生物は防衛手段として,抗酸化物質を備えているし,又,抗酸化物質に変換する酵素系を持っている。ノリPorphyra teneraに含まれるshinorineはそれ自体抗酸化活性は無いが,生物の生体内で,抗酸化能を持つmycosporine-glycineに変換する。Mycosporine-glycineはノリに含まれていない。現在,shinorineからmycosporine-glycineを大量に合成するpathwayを検討している。抗酸化物質の多くは,発がん抑制効果を持つので,今後,新しい抗酸物質,mycosporine-glycineを用い,がんの予防薬としての研究を考えている。3.オカダ酸クラス発がんプロモーターの共通構造オカダ酸クラス発がんプロモーターは,ほとんど海洋天然物に由来である。オーストラリア産海洋天然物から,オカダ酸クラス発がんプロモーターを見出すことを目的に,protein phosphatases 1と2Aの阻害物質についてスクリーニングを続けている。オカダ酸クラス発がんプロモーターに関する研究の中,新しい研究成果を報告する。3つのオカダ酸クラス化合物,オカダ酸,カリキュリンA,及び,ミクロチスチンは,共に,protein phosphatases 1と2Aの強力な阻害剤である。これら構造が異なる3つの化合物は,共に,protein phosphatases 1と2Aの触媒サブユニットに結合し,その活性を抑制する。この結果から,これらの化合物は一部分,共通構造を持つことが推測された。コンピューターを用いた三次元構造解析により,共通構造が見出された。例えば,活性阻害に関与する分子中央のコアの部分と,レセプターへの結合に関与する非極性の側鎖部分の2つの共通部分が3つの化合物ともうまく重なり合うことを明らかにした。この実験結果は発がんプロモーターの研究に於いて,全く新しい情報を提供した。オーストラリアの研究者と3年間共同研究を組み,実り多い成果を得ることができた。がん研究がまだ日本程活発でないオーストラリアの研究者にとって,海洋天然物を用いた発がんプロモーター及びがんの化学予防薬の研究は,新鮮に受けとめてもらえ,positiveな協力が得られた。AIMSの研究所にも米国NCIでポストドクターを終えた研究者が2名いる。日本との継続的共同研究,新しい共同プロジェクトの開発を望んでおり,日本からもこの点考慮する価値があるカウンターパートである。

2.新規の抗酸化物質サンゴ礁に生育する生物は,強力なUV,灼熱の太陽光線,潮の干満の伴う乾燥に耐えて生き続けている。生物は防衛手段として,抗酸化物質を備えているし,又,抗酸化物質に変換する酵素系を持っている。ノリPorphyra teneraに含まれるshinorineはそれ自体抗酸化活性は無いが,生物の生体内で,抗酸化能を持つmycosporine-glycineに変換する。Mycosporine-glycineはノリに含まれていない。現在,shinorineからmycosporine-glycineを大量に合成するpathwayを検討している。抗酸化物質の多くは,発がん抑制効果を持つので,今後,新しい抗酸物質,mycosporine-glycineを用い,がんの予防薬としての研究を考えている。3.オカダ酸クラス発がんプロモーターの共通構造オカダ酸クラス発がんプロモーターは,ほとんど海洋天然物に由来である。オーストラリア産海洋天然物から,オカダ酸クラス発がんプロモーターを見出すことを目的に,protein phosphatases 1と2Aの阻害物質についてスクリーニングを続けている。オカダ酸クラス発がんプロモーターに関する研究の中,新しい研究成果を報告する。3つのオカダ酸クラス化合物,オカダ酸,カリキュリンA,及び,ミクロチスチンは,共に,protein phosphatases 1と2Aの強力な阻害剤である。これら構造が異なる3つの化合物は,共に,protein phosphatases 1と2Aの触媒サブユニットに結合し,その活性を抑制する。この結果から,これらの化合物は一部分,共通構造を持つことが推測された。コンピューターを用いた三次元構造解析により,共通構造が見出された。例えば,活性阻害に関与する分子中央のコアの部分と,レセプターへの結合に関与する非極性の側鎖部分の2つの共通部分が3つの化合物ともうまく重なり合うことを明らかにした。この実験結果は発がんプロモーターの研究に於いて,全く新しい情報を提供した。オーストラリアの研究者と3年間共同研究を組み,実り多い成果を得ることができた。がん研究がまだ日本程活発でないオーストラリアの研究者にとって,海洋天然物を用いた発がんプロモーター及びがんの化学予防薬の研究は,新鮮に受けとめてもらえ,positiveな協力が得られた。AIMSの研究所にも米国NCIでポストドクターを終えた研究者が2名いる。日本との継続的共同研究,新しい共同プロジェクトの開発を望んでおり,日本からもこの点考慮する価値があるカウンターパートである。オ-ストラリア産海洋天然物由来のがん抑制物質について研究がスタ-トした。本年は初年度であったので、オ-ストラリアとの交渉に時間を費やし、やっと軌道にのせることができた。オ-ストラリアのカウンタパ-トDr.BakerとDr.Quinnについて、研究の進展を概要する。
東アフリカ多民族共存地域における環境認識の比較研究

近年、東アフリカのサバンナ地帯では、人口増加に伴う農地の急速な拡大と原野の生態学的劣化、市場経済の浸透による貧富の格差の増幅、生計経済の多角化による家族構造の変質と社会的平準化機構の脆弱化などの諸問題が発生し、サバンナ環境と地域社会との関係は大きく変化しつつある。本研究では、東アフリカのサバンナ地帯において生業を異にする諸民族の環境認識の在り方を相互に比較することによって個々の社会の特質を描出し、同時に上記のような変化が狩猟採集社会や遊牧社会の環境認識に与えた影響について明らかにすることを目的とする。さらに、その結果を既存の生態学的・民族誌的な研究成果と統合することにより、サバンナの遊動社会が伝統的生活を放棄し、農耕社会や都市社会へと吸収される過程の解明を目指すものである。事業初年度である平成17年度は、まず国内外における認知科学、地名に関する既存研究を調査し、論点の整理と課題の導出をおこなった。同時に、次年度以降の本格的な調査に備えて、携帯情報端末を利用した野外調査システムの開発をおこなった。野外調査システムでは、現地調査において効率的にデータを蓄積・活用するために地理情報技術を基盤とした空間データベースを実装した。ベースマップとしては、タンザニア北部のエヤシ湖周辺地域の5万分の1地形図を数値化したものを原データとして用いた。本年度は、当初の支出計画を一部変更し研究経費の大半を物品費として使用したが、これは事業初年度の最重要課題である野外調査システムの開発を優先させたためであり、研究事業は滞りなく遂行された。次年度以降は今年度開発した野外調査システムを用いてタンザニア北部のエヤシ湖周辺を中心とした地域で現地調査をおこなうとともに、収集したデータの整理と分析手法の開発をおこなう予定である。
オモ・クシ系少数言語の調査研究及び地理情報システムを用いたデータベース構築

エチオピアで話されているオモ・クシ系少数言語の記述研究を行い、収集した文法、語彙、音声、映像のデータベースを構築して、WEB上でGIS(地理情報システム)を用いたエチオピアのデジタル言語地図と関連づけた。これまでに十分な研究が行われて来ななかったエチオピア南西部で話されているオモ・クシ系少数言語の記述研究を行い、語彙・音声・映像などのデーデータをGIS(地理情報システム)を用いたエチオピアのデジタル言語地図と連携させ、WEB上で検索することができるシステムを研究開発する。エチオピア連邦民主共和国で、アジス・アベバ大学エチオピア学研究所の協力のもとオモ・クシ系少数言語の記述のための現地調査を実施した。各メンバーの本年度の具体的な研究内容は以下のとおりである。乾(研究代表者):(1)アルバミンチにおいて、バウケト語の文法記述、基本動詞の例文の収集を行った。(2)マロ語の文法記述を行った。柘植(研究分担者):(1)『アムバラ語入門』を作成した。(2)ディメ語の基礎語彙表を作成した。(3)昨年度に引き続き、アリ語語彙集作成に向けての作業を進めた。小脇(研究分担者):(1)アルバミンチ、ジンカにおいて、コンソゴの文法記述を行なった。(2)コンソ族の国内移住と言語問題に関する予備調査を行なった。(3)コンソ語文法記述のための基礎データを収集した。中野(研究協力者):(1)アジス・アベバでハムタンガ語、アガウ語の語彙を収集した。(2)アジス・アベバでハムタンガ語、アガウ語の会話資料の収集を行った。二ノ宮(研究協力者):アワサで、ハディヤ語の語彙を収集し、音韻調査を行った。半田(研究協力者):ジンマで、ベンチュ語の音声データを収集した。データベース構築に関しては、杉井(研究分担者)および高橋(研究協力者)が次の作業を行った。杉井(研究分担者):(1)GISサーバのサービス配信プログラムを更新し、より柔軟に様々なGISデータを配信できるようにした。(2)GISサーバの新規機能を利用して、言語データベースから言語とその位置情報の検索システムを構築した。高橋(研究協力者):エチオピア言語に関する文献検索を柔軟に、とりわけGISと連携して行えるようにするため、書誌データをXML形式で作成した。エチオピア連邦民主共和国で、アジス・アベバ大学エチオピア学研究所の協力のもと、オモ・クシ系少数言語の記述のための現地調査を実施した。乾:(1)アルバミンチにおいて、バスケト語の文法記述、基本動詞の例文の収集を行った。(2)ガンジュレ語およびガツァメ語の語彙調査を行った。柘植:(1)『アムハラ語入門』の続編作成に向けて作業を行った。(2)アリ語のことわざ,なぞなぞについての現時点でのまとめを行った。(3)アリ語語彙集作成に向けての作業を引き続き進めた。小脇:(1)アルバミンチにおいて、コンソ語の語彙の収集を行なった。(2)コンソ語文法記述のための基礎データを収集した。データベース構築に関しては、杉井、高橋及び二ノ宮(研究協力者)が次の作業を行った。杉井:GISサーバで配信する各種地図とその属性データを利用して、研究者がWeb上で、必要な属性データを検索および選択することで、該当する地図の地域が選択表示される機能を構築した。言語の語順や発音などと地域的な関連を自由に検索し地図表示することが可能となった。高橋:言語学的資料に不可欠な記号類を生成するTIPAと、XML技術の基盤となっているUnicodeとの変換プログラムを作成した。これにより、言語データを様々な形に加工し、分析することが可能になった。二ノ宮:エチオピアの諸言語に関するホームページの作成を構想した。エチオピア連邦民主共和国で、アジス・アベバ大学エチオピア学研究所の協力の下、オモ・クシ系少数言語の記述のための現地調査を実施した。各メンバーの本年度の具体的な研究内容は以下のおりである。乾:(1)アルバミンチにおいて、バスケト語の某本形容詞の例文の収集を行った。(2)ガンジュレ語及びガツァメ語の語彙調査及び文法調査を行った。(3)バスケトにおいて、バスケト語のアムハラ文字による文字化の検証を行った。柘植:(1)これまでに得られたアリ語諸方言のデータについての分析を行った。(2)アリ語の文字資料を新たに収集し,これまでのものと合わせて『アリ語資料集』として刊行した。また,アリ語の最初期文字資料についての言語学的分析を行った。(3)『アムハラ語入門』(続)の作成に向けての作業を行った。小脇:これまで収集したコンソ語の語彙データの整理とデータベース化を行った。ニノ宮(研究協力者):ホサンナにおいて、ハディーヤ語の音声及び文法調査、社会言語学的調査を行った。また、データベース構築に関しては、乾、杉井及び高橋が次の作業を行った。乾:エチオピア諸言語の語彙、音声データをエクセルで整理した。

杉井:GISサーバで地図情報レイヤの検索方法の改善と検索結果の効率的・効果的表現法の開発を行った。高橋(研究協力者):GISサーバと連携するエチオピア諸言語のHPの枠組みを完成させた。1.年度に際し、これまでの現地調査で収集したエチオピア南西部で話されているオモ・クシ系言語のデータを整理・分析し、基礎語彙、文法、音声・映像の各データをGISサーバと関連づけて、ウェブ上のエチオピアのデジタル言語地図からリンクを張り、ウェブ版GISから言語属性に関する様々な検索ができるシステムを構築した。2.エチオピアにおける少数言語が置かれている状態について、社会言語学的観点から分析し、多言語併用の実態、言語交替の可能性、言語使用者の意識について調査を行なった。3.少数言語が文字を持つ可能性について、オモ系のバスケト語及びアリ語について、調査結果を報告書の形でまとめた。
人工ウイルスによるレドックス病変部位への薬物送達とその治療

従来の薬物キャリヤーは、病変細胞選択性に課題が残されていた。本研究では、天然に存在する球状タンパク質Hsp16.5に着目し、化学的あるいは遺伝子工学的な手法により、肝臓ガン・肝硬変選択性を賦与することに成功した。また、モデル薬物としてドキソルビシン(DOX)を修飾した修飾Hspを肝臓ガン細胞および正常肝臓細胞へ作用させたところ、肝臓ガン細胞への毒性はフリーのDOXと同等であったが、正常肝臓細胞への毒性は劇的に減少した。本年度は、機能化ナノカプセルの作製およびその培養細胞系での評価を予定していた。ビタミンA修飾ナノカプセルはラット肝星細胞に強い結合を示したが、ラット正常肝臓細胞への結合は認められなかった。ナノカプセルの結合量は、ナノカプセルとビタミンAの間のリンカーの長さが長くなるにつれ増大した。このナノカプセルは肝硬変に代表される肝星細胞の異常が関連する疾患への応用展開が期待される。肝臓ガン細胞をターゲットとしたナノカプセルを二種作製した。まず、化学結合により肝臓ガンターゲットペプチド(SP94)を修飾したナノカプセル(Hsp-PEG.SP94)はヒト肝臓ガン細胞によく結合したが、正常肝臓細胞や他のガン細胞に結合性を示さなかった。興味深いことに、SP94ペプチドのN末端側を修飾したHsp-PEG-SP94は、C末端側を修飾したHsp-PEG-SP94より高い結合性を示した。その差は最大で10倍であった。この成果は国際誌に投稿中である。別途、遺伝子工学的手法によりSP94ペプチドを修飾したナノカプセル(Hsp-SP94)を作製した。Hsp-SP94も同様のヒト肝臓ガン細胞に対する特異性を示した。興味深いことに、肝臓ガン細胞への結合量はリンカー長が大きくなるにつれ増大した。さらに、低pH環境(細胞内エンドソーム、ライソゾーム)で切断するリンカーを介してドキソルビシンを修飾したHsp-DOXを作製し、その薬効を培養細胞で評価した。ヒト肝臓ガン細胞(Huh-7)に対してHsp-SP94-DOXはフリーのDOXとほぼ同等のIC50値を示した。一方で、正常肝臓細胞に対しては、フリーのDOXより10倍程度高いIC50値であった。すなわち、Hsp-SP94-DOXは、その肝臓ガン細胞特異性により、肝臓ガンに対する薬効を維持する一方で正常肝臓ガン細胞に対する毒性を劇的に抑えることが可能であった。前年度までに、ポリエチレングリコールを介して肝臓ガン標的ペプチド(SP94)を化学修飾したナノカプセル(Hsp-PEG-SP94、論文受理済)と遺伝子組換えによりSP94を修飾したHspG41C-SP94(未報告)の二種を作製した。本年度は、HspG41C-SP94の細胞およびモデル動物での評価を行った。HspG41C-SP94はラット正常肝臓細胞には全く取り込まれなかったが、ヒト肝臓ガン細胞にはよく取り込まれた。一方、HspG41C-SP94のヒト肝臓ガン細胞への取込みは、SP94ペプチド共存下では強く阻害を受けたことから、HspG41C-SP94はヒト肝臓ガン細胞表面の何らかの分子を認識し、受容体依存的に取り込まれていると推察された。また、ヒト肝臓ガン細胞由来Huh-7細胞を移植したヌードマウスに全身投与後、蛍光イメージング装置によりその動態を経時的に評価したところ、HspG41C-SP94はごく少量であったがガン組織への蓄積が認められた。本ナノカプセルのドラッグキャリアーへの展開を考え、種々のガンに対し抗癌作用が認められているドキソルビシン(DOX)修飾ナノカプセルを作製した。DOXにヒドラゾン結合(酸により加水分解される)を介してマレイミド基が修飾されたDOX-Malを新たに合成した。DOX-Malを遺伝子組換えみより変異導入したHspG41C-SP94のシステイン残基にマイケル付加反応により修飾したHspG41C-SP94-DOXを作製した。コントロールとして肝臓ガン選択性を持たないHspG41C-DOXも同様に作製した(論文報告済)。と比較してHspG41C-SP94はラット正常肝臓細胞に対する細胞障害性が10倍程度減少した。一方、ヒト肝臓ガン細胞に対する細胞障害性は両者で同等であった。本年度は、ナノカプセルの分子構造の最適化を計画していた。種々のパイロット分子を修飾したナノカプセルの合成・培養細胞系での最適化はすでに終了しており、計画通りに研究が進んでいる。来年度予定していた薬物修飾ナノカプセルの作製もすでに終了した。そこで、この薬物修飾ナノカプセルの培養細胞系での実験を開始し、大方データがまとまっている。さらに、当初予定していなかったナノカプセルの細胞内動態の評価も終了しているこれらのことから、「計画以上に進展している」と判断する。24年度が最終年度であるため、記入しない。

今年度までに、培養細胞系でのナノカプセルの細胞結合・細胞内動態および薬剤内包ナノカプセルの評価が終了した。今後は、主に内包可能な薬剤の種類を増やすこと、モデルマウスでの評価を行う予定である。前者に関しては、ナノカプセル内部の遺伝子工学的な修飾により、電荷および親水性・疎水性の最適化を行うことで達成する予定である。後者は、まず坦ガンモデルマウスにおける蛍光修飾ナノカプセルの動態評価を行い、次いで薬物内包ナノカプセルの薬効効果を調査していく予定である。どちらの実験系もおおよそ確立されており、必要な機器も本研究室で保有している。24年度が最終年度であるため、記入しない。
繰返し履歴・延性き裂を考慮した欠陥からの脆性破壊予測：累積塑性変形推定方法の確立

本研究は,繰返し負荷を受ける切欠き付試験片において,延性き裂進展を伴った脆性破壊に着目し,これによって決する累積塑性変形能力の推定方法を確立することを目的としている.最終年度は実験データの補強のための追加実験を行った.これにより靱性の低い場合と高い場合の両面での検討を可能とした.加えて,高靱性材料における3点曲げ破壊靱性試験片による切欠き深さのことなる場合での脆性破壊発生を検討するための追加実験を行った.これにより切欠き深さの違いが延性き裂を伴った脆性破壊に及ぼす影響について考察することを可能とした.本研究の最大の目標である累積塑性変形能力推定方法の検討・開発に関しては,脆性破壊のクライテリアであるワイブル応力と破断サイクル数との関係を定量化することで,一定振幅繰返し載荷における脆性破壊発生時期の推定,すなわち,累積塑性変形能力推定を可能とした.この結果を基に,マイナー則を用いて異なる振幅を受けて脆性破壊が生じた試験片の損傷度を算出するとともに,これらの場合の脆性破壊によって決する累積塑性変形能力推定方法を提案した.その結果,異なる振幅を受けた場合においても,推定値は実験値を±20%程度の誤差で捉えることができた.材料そのものに内在する脆性破壊発生のばらつきを考えると,良い精度で脆性破壊の発生を推定できていると言える.これの結果は繰返し載荷を受ける接合部等から発生する脆性破壊の予測につながるもので,本研究の最大の成果である.また,有限要素解析によるき裂進展シミュレーションに関しても,立体モデルによるシミュレーションを実現し,き裂の進展がワイブル応力に及ぼす影響についても明らかにした.1.切欠きから延性き裂を伴って発生する脆性破壊の実験:切欠きを有する鋼試験片の実験を行い,延性き裂を伴った脆性破壊を再現した.載荷方法は単調載荷および3種類の繰返し載荷(一定振幅繰返し載荷,予履歴後の単調載荷,漸増振幅繰返し載荷)であった.実験結果から,延性き裂進展を伴う場合においても,繰返し振幅が大きくなるに従い,累積塑性変形能力が小さくなることが確認できた.また,予履歴後の単調載荷実験から,予履歴(繰返し)により,変形能力が低下することも確認できた.2.延性き裂進展量の測定:本研究で導入したデジタルマイクロスコープを用いて延性き裂進展量の測定を行った.延性き裂進展は,破面観察から「繰返し履歴中の進展」と「その後の単調部分の進展」に分けることができ,振幅が大きいほど,また,切欠き部分が先に圧縮を受けた方が,き裂の進展が大きいことが確認できた.3.き裂進展を考慮したワイブル応力の把握:破壊靱性試験である疲労き裂を有する3点曲げ試験を実施するとともに,き裂進展解析を試みた.き裂進展を再現した解析によるワイブル応力の算出には至らなかったが,平面モデルにおける解析により,実験の延性き裂進展挙動再現への道筋を確認した.4.累積塑性変形能力推定方法の検討・開発:延性き裂を伴って発生した脆性破壊の塑性変形能力推定のため,切欠き先端に作用するワイブル応力と累積塑性変形能力の関係(単調載荷と一定振幅繰返し載荷)に関して,それらが強い相関を示すことを確認した.さらにその相関からMiner則を利用して,他の載荷試験片の累積損傷度(破壊発生を評価する指標となる)を算出した.累積損傷度からは,予履歴後の単調載荷,漸増振幅繰返し載荷の試験片の破壊について,過小評価することが分かった.研究遂行に必要な解析ソフトやデジタルマイクロスコープを導入し,実験結果の分析環境を整えた.また,延性き裂進展を伴った脆性破壊の実験も実施し,それらの破面観察や解析も進めることができた.しかし,28年度後半において,実験機器の故障が生じた.これにより後半の実験をうまく進められず,き裂進展解析を含めたワイブル応力の算出までは到達しなかった.ただし,実験数は若干少なくなったものの,「研究実績の概要」に記載した研究結果が得られるとともに,それらの成果公表のための国際会議等への論文投稿を行った(平成29年度に成果発表予定).以上から,本年度の進捗状況を「やや遅れている」とした.1.切欠きから延性き裂を伴って発生する脆性破壊の追加実験:切欠きを有する鋼試験片の追加実験を行い,延性き裂を伴った脆性破壊を再現した.載荷方法は,平成28年度の実績(単調載荷,一定振幅繰返し載荷,予履歴後の単調載荷,漸増振幅繰返し載荷)を踏まえて,大きな振幅の一定振幅繰返し載荷,混合振幅繰返し載荷,漸減振幅繰返し載荷を行った.実験結果から,延性き裂進展を伴う場合においても,繰返し振幅が大きくなるに従い,累積塑性変形能力が小さくなることを確認するとともに,これらの関係を定量化した.2.延性き裂進展量の測定:破面観察から平成28年度で得られた「振幅が大きいほど,また,切欠き部分が先に圧縮を受けた方が,き裂の進展が大きい」ことが追加実験でも確認できた.3.き裂進展を考慮したワイブル応力の把握:破壊靱性試験である疲労き裂を有する3点曲げ試験および機械切欠きを有する3点曲げ試験を実施し,延性き裂進展を伴った脆性破壊を再現した.その上で,き裂進展解析を行い,き裂進展を考慮したワイブル応力の算出を行った.

その結果,平面モデルによる解析では,き裂進展がワイブル応力にあまり影響がないことを確認した.4.累積塑性変形能力推定方法の検討・開発:延性き裂を伴って発生した脆性破壊の塑性変形能力推定のため,切欠き先端に作用するワイブル応力と累積塑性変形能力の関係(単調載荷と一定振幅繰返し載荷)に関して,近似式により結果をほぼ捉えることができた.さらに,複数の振幅を受ける試験片の累積損傷度(破壊発生を評価する指標となる)を算出し,多少のばらつきは伴うが,損傷度により脆性破壊の発生を評価できる可能性を示した.平成28年度終盤に実験機器の故障が生じたが,外部資金を獲得することで29年度当初に機器を修繕し,予定通り追加の実験を実施した.他方,繰返し載荷試験片における延性き裂進展シミュレーションには至らなかったが,破壊靱性試験片の延性き裂進展シミュレーションを行い,ワイブル応力の算出まで到達した.累積塑性変形能力推定方法の検討・開発については,ワイブル応力および累積損傷度により脆性破壊発生を評価できる可能性を示したものの,その有効性を示すための十分なデータが揃っているとは言えない.今後,追加実験によるデータの補強と有効性の検証が必要となる.成果公表については,国際会議4件(いずれも審査付き),国内学会4件の発表を行った.現在,審査付き論文への投稿も行っている(平成30年度に成果発表予定).以上から,平成29年度の進捗状況を「やや遅れている」とした.本研究は,繰返し負荷を受ける切欠き付試験片において,延性き裂進展を伴った脆性破壊に着目し,これによって決する累積塑性変形能力の推定方法を確立することを目的としている.最終年度は実験データの補強のための追加実験を行った.これにより靱性の低い場合と高い場合の両面での検討を可能とした.加えて,高靱性材料における3点曲げ破壊靱性試験片による切欠き深さのことなる場合での脆性破壊発生を検討するための追加実験を行った.これにより切欠き深さの違いが延性き裂を伴った脆性破壊に及ぼす影響について考察することを可能とした.本研究の最大の目標である累積塑性変形能力推定方法の検討・開発に関しては,脆性破壊のクライテリアであるワイブル応力と破断サイクル数との関係を定量化することで,一定振幅繰返し載荷における脆性破壊発生時期の推定,すなわち,累積塑性変形能力推定を可能とした.この結果を基に,マイナー則を用いて異なる振幅を受けて脆性破壊が生じた試験片の損傷度を算出するとともに,これらの場合の脆性破壊によって決する累積塑性変形能力推定方法を提案した.その結果,異なる振幅を受けた場合においても,推定値は実験値を±20%程度の誤差で捉えることができた.材料そのものに内在する脆性破壊発生のばらつきを考えると,良い精度で脆性破壊の発生を推定できていると言える.これの結果は繰返し載荷を受ける接合部等から発生する脆性破壊の予測につながるもので,本研究の最大の成果である.また,有限要素解析によるき裂進展シミュレーションに関しても,立体モデルによるシミュレーションを実現し,き裂の進展がワイブル応力に及ぼす影響についても明らかにした.平成28年度に生じた実験機器の修理は,経費の都合で28年度内に実施できなかった.外部資金を獲得し,29年度には機器の修理を行い,28年度にできなかった繰返し実験,および,追加実験を確実に実施していく.それによって実験データを充実させ,累積塑性変形能力推定方法の検討・開発を進める予定である.
秋田スギの成立および変遷に及ぼした人為影響の解明

人間活動がスギの変遷に及ぼした影響を解明するために、堆積物試料の花粉分析に基づいて秋田県地方における完新世以降のスギ林変遷を復元し、周辺地域から収集した歴史史料との比較を行った。秋田では完新世初頭にスギはすでに少数分布しており、約3000年前以降に拡大を開始した。湿潤化に伴って以前から存在していた小規模なスギ集団が分布を拡大したと考えられた。室町時代以降の約500年前以降にスギは減少し、マツや草本類の増加や栽培種ソバの産出を伴っていた。絵図や古文書の記述との比較から、農耕やスギ材利用など室町時代後期以降の人為影響の増大がスギ林変遷に強い影響を与えたことが明らかになった。本研究は、古くから人間によるスギの伐採・利用が行われてきた秋田県地方を対象に、スギ林が拡大・成立するまでの過程を復元し、人間活動がスギ林変遷に及ぼした影響を解明することを目的としている。今年度は、秋田県北部地域のスギ林変遷を明らかにするために、秋田市の女潟、能代市の一ノ沢湿原、および北秋田市の上谷地湿原において泥炭試料を採取し、放射性炭素年代測定および花粉分析を行った。一ノ沢湿原では、スギ花粉の産出は6800年前から2800年前まで2-3%であり、2800年以降から増加を開始して700年前には80%に達したが、600年前以降は減少した。この減少に伴ってマツ属花粉の増加と栽培種のソバ花粉の産出がみられることから、一ノ沢周辺では人間活動の影響が600年前以降に強まったと考えられた。上谷地湿原では、スギ花粉の産出は1500年前から650年前まで継続して20-30%を示し、その後は5%まで低下したが、近年では再び約30%まで増加した。上谷地周辺においても、近世以降のスギの増減は伐採・攪乱および近年のスギ造林等人間活動の影響を反映していると考えられた。また、試料採取地周辺の歴史史料の調査を行い、花粉分析結果と対比可能な江戸時代以降の絵図を収集した。一ノ沢試料において、1800年代初頭に対比される層準における草本主体の花粉組成は、同時期に菅江真澄により描かれた一ノ沢湿原周辺(小友沼)の絵図にある、草本主体の植生の中にスギや広葉樹が所々に広がる景観と調和的であった。本研究は、秋田県地方を中心にスギ林が拡大・成立するまでの過程を堆積物試料の花粉分析に基づいて復元し、古文書・絵図などの史料による解析結果との比較を行うことで、人間活動がスギ林変遷に及ぼした影響を解明することを目的としている。今年度は、主に秋田県南西部のスギ林変遷を明らかにするために、由利本荘市の加田喜沼湿原および桑ノ木台湿原と、北秋田市の佐渡スギ群落保護林内において土壌および堆積物試料を採取し、年代測定、花粉分析および採取地点周辺の史料収集を行った。加田喜沼湿原と桑ノ木台湿原周辺においてスギは、晩氷期から完新世初期にはわずかに存在しており、それぞれ約2500年前と4000年前から拡大を開始し、約400年前および1000-500年前に人為影響により減少した。一方、佐渡スギは、約2000年前以降に拡大を開始し、約500年前以降から現在まで優勢な状態を保ち続けていた。佐渡スギにおいて近年のスギ減少が見られなかった要因として、スギが伐採された後に更新した広葉樹除伐の影響の可能性が考えられた。桃洞・佐渡スギに関連する史料を解析した結果、桃洞・佐渡スギは江戸時代初期にはすでに認識されており、中期以降は森林名、沢名、地名として定着していたことが明らかになった。次年度は、江戸時代以降のスギ林変遷と人為影響の関係を詳細に明らかにするために、新たに採取する湖沼堆積物の花粉分析を進め、史料の記述との比較を行う。本研究は秋田県地方を中心にスギ林が拡大・成立するまでの過程を堆積物試料の花粉分析に基づいて復元し、古文書・絵図などの史料による解析結果との比較を行うことで、人間活動がスギ林変遷に及ぼした影響を解明することを目的としている。今年度は藤里町の田苗代湿原において堆積物試料を採取し、年代測定、花粉分析および採取地点周辺の史料収集を行った。その結果、田苗代湿原周辺では約1万年前以降からスギは少数生育していたが、その後現在まで大きく拡大しなかったことが明らかになった。享保年間に描かれた山本郡見当山絵図から、田苗代湿原の南東10kmに分布する天然スギ林は300年前にはすでに認識されていたと判断できた。一方、江戸時代以降の人間活動が与えた影響を復元するために、秋田市の男潟においても湖沼堆積物を採取した。こちらは花粉分析および史料収集は行ったが、Pb-210およびCs-137法による年代推定が不十分なため、人間活動の影響を詳細に行うことはできなかった。これまで調査結果を解析し、秋田県内の多くの地点で晩氷期から完新世初期にスギは少数分布しており、約30002500年前に拡大を開始したことが判明した。桑ノ

木台湿原など現在天然スギ林が存在する地域周辺でスギの拡大時期が早かったことと合わせて、この地域に天然分布するスギは、従来から言われてきた若狭湾周辺からの拡大よりも、気候の冷涼化によって以前から存在していた小規模なスギ集団が拡大した可能性が高いと考えられた。また、多くの地域でスギは約600500年前に最も優占したが、500年前以降は減少した。すべての地点でスギの減少に伴ってマツや草本類が増加し、栽培種のソバ花粉の産出がみられた地点もあったことから、室町時代後期以降に農耕や材利用など人間活動の影響がスギ林変遷に影響を与えたことが明らかになった。人間活動がスギの変遷に及ぼした影響を解明するために、堆積物試料の花粉分析に基づいて秋田県地方における完新世以降のスギ林変遷を復元し、周辺地域から収集した歴史史料との比較を行った。秋田では完新世初頭にスギはすでに少数分布しており、約3000年前以降に拡大を開始した。湿潤化に伴って以前から存在していた小規模なスギ集団が分布を拡大したと考えられた。室町時代以降の約500年前以降にスギは減少し、マツや草本類の増加や栽培種ソバの産出を伴っていた。絵図や古文書の記述との比較から、農耕やスギ材利用など室町時代後期以降の人為影響の増大がスギ林変遷に強い影響を与えたことが明らかになった。年度当初の計画通り、秋田県南西部地域の3地点においてコア試料の採取と分析を行い、周辺地域の史料収集を進めることができたため。古生態学これまでにまだ調査が進んでいない秋田県北東部地域においてコア試料の採取と史料収集を行う。また、秋田市周辺で時間分解能の高い湖沼堆積物を採取し、江戸時代以降のスギ林変遷と人為影響の関係を詳細に明らかにする。3年間の分析結果をまとめ、秋田県各地においてスギ林が拡大、縮小する時期と、それらが生じた要因を明らかにする。今年度の計画通り、秋田県北部地域の三地点からコア試料を採取し、二地点の花粉分析を行い完新世以降のスギ林変遷を明らかにすることができたため。次年度に計画している湖沼試料採取のための機材購入に充てる予定であったが、湖沼試料採取の見込がつかなくなり、それにかかる経費が次年度使用額として発生した。当初の計画通り、秋田県南西部地域のスギ林変遷を明らかにし、歴史史料による解析結果と比較を行って、人間活動の影響を考慮した数千年前から現在までのスギ林の変遷を総合的に解明する。その中で、特に江戸時代以降のスギ林変遷と人間活動の影響の関係を詳細に明らかにするため、時間分解能の高い湖沼堆積物の採取・分析を進めることが可能かどうか調査を進める。湖沼試料採取のための物品費および旅費に使用する。また、採取試料の年代軸を確かなものにするために放射性炭素年代測定に使用する。試料の前処理を開始できたの時期が12月と遅かったことから、研究所の経常的な研究費によって人件費を賄うことにしたため。なお、研究計画調書作成時に年代測定やテフラ分析などの役務を「その他」ではなく、「謝金」として見積もっていたため、今年度の「人件費・謝金」は0となった。期首から生じる分析補助等の非常勤職員の人件費および、秋田県地方の広い地域からのデータを得るための調査旅費に多く配分し、研究を効率的に遂行するために使用する。
適切な抗血栓療法の実現に向けた血栓形成－溶解連関の時空間的制御機構の解明

心筋梗塞、脳梗塞等の血栓性疾患に対する薬物療法では抗血小板薬や抗凝固薬、さらに発症直後には血栓溶解薬が用いられるが、一方でその副作用として出血性リスクの上昇に伴う生命予後の悪化が問題となっている。本研究では止血血栓形成能を維持し、かつ十分な血管内血栓形成抑制効果が期待できるような薬物療法の確立を目指して、時空間的に巧妙に増幅制御された「血栓形成-溶解連関」を解明することを目的とする。
免疫系の修飾による放射線増感機構：腫瘍細胞動態からの解明

本研究では、免疫系の修飾と放射線の併用により、腫瘍微小環境下で腫瘍細胞動態が大きく変動する結果、分割照射中の放射線感受性が影響を受けるとの仮説を立て、研究を進めている。これまで我々は、ヒト口腔がん細胞株にFucciを導入した細胞株を樹立して、ヌードマウス皮下移植モデルを用いて、免疫応答を考慮しない研究を進めてきた。本研究では、免疫チェックポイントが関与する反応を見るため、T細胞の機能が正常な状況において検討する必要がある。そこでC3Hマウスに自然発生し、口腔がんの免疫モデルとしても用いられるSCCVII細胞株にFucciシステムを導入した細胞株を樹立し、C3Hマウスに移植したが、腫瘍形性能が著しく低いことがわかり、Fucciを発現しないSCCVII細胞株を用いることとした。まず、放射線単独による腫瘍の増殖抑制ならびに低酸素分画の変化について、詳細に検討した。次に、免疫チェックポイント阻害剤である抗PD-L1抗体を併用したが、腫瘍増殖能、低酸素分画の変化の程度やその動態において、照射単独の場合と有意な差を認めなかった。抗PD-1抗体や抗CTLA4抗体に対する検討も行う予定である。また、照射の際、3種混合麻酔を用いて、体幹部への遮蔽を行うために鉛の箱に入れて後脚のみに照射を行うが、この麻酔によって血圧が低下し、低酸素状態を引き起こしている可能性が考えられることがわかり、対応策についても検討を行なっている。照射時に増殖期と静止期にあった細胞のいずれが再発に関与するかを調べるためのCreERT2-loxPシステムを用いたモデルの作製については、Gemininのユビキチン化制御部位をCreERT2に組み込み、そのプラスミドをSAS細胞に発現させることに成功した。細胞周期の可視化を目的として導入したFucciシステムが、C3Hマウスの免疫を刺激するためか、SCCVII-Fucci細胞のC3Hマウス皮下での腫瘍増殖能が著しく低下することがわかった。そこで、やむなくFucciを発現しないSCCVII細胞に切り替えて実験を行なったが、3種混合麻酔による血圧低下が腫瘍内の低酸素状態を引き起こす可能性が出てきたため、その対応を検討している。抗PD-L1抗体を使った場合、放射線と併用しても増感効果や低酸素分画の変化の違いが得られなかったため、他の免疫チェックポイント阻害剤を用いた実験で検討を進めている。令和元年度は、平成30年度の以下の計画を継続して実施する予定である。1)免疫チェックポイント阻害と放射線併用による腫瘍増殖抑制効果の検証;2)免疫チェックポイント阻害と放射線併用による増殖分画と静止期分画の組織学的、機能的解析;3)増殖期細胞と静止期細胞のCre-loxPを利用したラベリング法の開発と照射後の再発への寄与の検討。1)については、抗PD-L1抗体以外の抗PD-1抗体、抗CTLA4抗体を用いて、放射線単独に比較して相乗的な腫瘍増殖効果を示す条件を検討する。昨年度、3種混合麻酔による低血圧が腫瘍に低酸素状態を行き起こす可能性が考えられたため、体幹部を遮蔽するために鉛の箱にマウスを入れて照射をする際、麻酔をしないで実施する方法についても検討を加える必要がある。2)については、1)で求められた条件下において、ピモニダゾールによる低酸素分画の変化を指標にして、放射線と免疫チェックポイント阻害剤との併用が腫瘍の酸素化を効率よく引き起こせるかどうかを検討する。より酸素化が効率よく起これば、次の照射の際により強い増感効果を引き起こせることになる。4)については、CreERT2にGemininのユビキチン化制御部位を組み込むことができ、それをSAS細胞に発現させることに成功したので、タモキシフェンによってその融合タンパクが核内に移行し、増殖分画において緑色から赤色に変化することをまずin vitroで確認する。それが確認できれば、固形腫瘍中でタモキシフェンによって増殖細胞が赤色に変化し、それ以外は緑色のままにあることを確認する。in vivoで期待された結果が得られなかった場合は、CreERT2を腫瘍内の血流を介して拡散するタモキシフェン濃度分布に従って組換えが起こるシステムを構築して実験を行う。放射線と免疫チェックポイント阻害薬を併用する癌治療法が、近年大きな注目を集めているが、その機序に関しては不明な点が多い。本研究は、細胞周期を可視化するFucciと呼ばれる技術を駆使して申請者らがこれまで蓄積してきた知見を応用することにより、腫瘍細胞動態という従来とは全く異なる観点からその増感機構解明を目指す。本研究では、免疫系の修飾と放射線の併用により、腫瘍微小環境下で腫瘍細胞動態が大きく変動する結果、分割照射中の放射線感受性が影響を受けるとの仮説を立て、研究を進める。そこで平成29年度は、C3Hマウスに自然発生し、口腔がんの免疫モデルとしても用いられるSCCVII細胞株にFucciシステムを導入した細胞株を樹立した。細胞周期の進行に伴い、周期的に赤色と緑色蛍光が変化するとともに、放射線の照射によってG2アレストが起こり、緑色細胞の蓄積が起こり、その後、リリースされていくことが確認でき、Fucciシステムが正常に機能していることが確認された。当初、昨年度初めに大学の共同研究施設導入される予定のX線照射装置の導入が、平成30年の2月にずれ込んだため、放射線を用いて行う実験が遅れている。

照射時に増殖期と静止期にあった細胞のいずれが再発に関与するかを調べるためのCreERT2-loxPシステムを用いたモデルの作製は、順調に進んでいる。当初、昨年度初めに大学の共同研究施設導入される予定のX線照射装置の導入が平成30年の2月にずれ込んだため、放射線を用いて行う実験が遅れている。今年度は、Fucciを導入したSCCVII細胞株が樹立されたので、C3Hマウスに移植し、遅れた実験を取り戻す予定である。それ以外の研究については、順調に進んでいる。本研究では、免疫系の修飾と放射線の併用により、腫瘍微小環境下で腫瘍細胞動態が大きく変動する結果、分割照射中の放射線感受性が影響を受けるとの仮説を立て、研究を進めている。これまで我々は、ヒト口腔がん細胞株にFucciを導入した細胞株を樹立して、ヌードマウス皮下移植モデルを用いて、免疫応答を考慮しない研究を進めてきた。本研究では、免疫チェックポイントが関与する反応を見るため、T細胞の機能が正常な状況において検討する必要がある。そこでC3Hマウスに自然発生し、口腔がんの免疫モデルとしても用いられるSCCVII細胞株にFucciシステムを導入した細胞株を樹立し、C3Hマウスに移植したが、腫瘍形性能が著しく低いことがわかり、Fucciを発現しないSCCVII細胞株を用いることとした。まず、放射線単独による腫瘍の増殖抑制ならびに低酸素分画の変化について、詳細に検討した。次に、免疫チェックポイント阻害剤である抗PD-L1抗体を併用したが、腫瘍増殖能、低酸素分画の変化の程度やその動態において、照射単独の場合と有意な差を認めなかった。抗PD-1抗体や抗CTLA4抗体に対する検討も行う予定である。また、照射の際、3種混合麻酔を用いて、体幹部への遮蔽を行うために鉛の箱に入れて後脚のみに照射を行うが、この麻酔によって血圧が低下し、低酸素状態を引き起こしている可能性が考えられることがわかり、対応策についても検討を行なっている。照射時に増殖期と静止期にあった細胞のいずれが再発に関与するかを調べるためのCreERT2-loxPシステムを用いたモデルの作製については、Gemininのユビキチン化制御部位をCreERT2に組み込み、そのプラスミドをSAS細胞に発現させることに成功した。細胞周期の可視化を目的として導入したFucciシステムが、C3Hマウスの免疫を刺激するためか、SCCVII-Fucci細胞のC3Hマウス皮下での腫瘍増殖能が著しく低下することがわかった。そこで、やむなくFucciを発現しないSCCVII細胞に切り替えて実験を行なったが、3種混合麻酔による血圧低下が腫瘍内の低酸素状態を引き起こす可能性が出てきたため、その対応を検討している。抗PD-L1抗体を使った場合、放射線と併用しても増感効果や低酸素分画の変化の違いが得られなかったため、他の免疫チェックポイント阻害剤を用いた実験で検討を進めている。平成30年度は、平成29年度の計画を継続して実施する予定である。1)SCCVII-Fucci細胞の樹立;2)免疫チェックポイント阻害と放射線併用による腫瘍増殖抑制効果の検証;