hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
放射線治療を受ける頭頸部癌患者の良好な食事摂取のためのケアモデルの開発と普及効果

本研究は、放射線治療を受ける頭頸部がん患者を対象として、食事提供および有害事象に対する緩和ケアを一体化したケアモデルを開発することを目的とした。研究代表者らが開発した食事と有害事象の緩和ケアを提供する群(介入群)と従来のケアを提供する群(対照群)に便宜的に割り付け調査したところ、介入群の得点が対照群に比べて統計学的有意差を認めた。これらのことから、本研究で検証したケアモデルの有用性が明らかとなった。頭頸部がんに対する放射線治療は照射野に舌、唾液腺および口腔粘膜を含まざるをえないため、味覚障害・口腔内乾燥・口腔粘膜炎といった感覚器系の有害事象が累積照射線量毎にその症状を変化させながら患者の食事摂取に大きな影響を及ぼしている。そこで22年度の調査では、放射線治療により有害事象を抱える頭頸部患者に対して、従来の食事提供群を対照群、研究者の開発した食事提供群を介入群として、対照群と介入群における官能評価得点を比較し、有害事象を抱える患者の良好な食事摂取を促すためのケアモデルを開発することを目的とした。まず研究者は、有害事象を抱えながらも患者の良好な食事摂取を促すための具体的な調理に着手した。調理および患者への提供は、累積照射線量が20Gy(E)において「本人の食事の好みを取り入れた味・温度・食感ともメリハリのある風味豊かな食事」、30Gy(E)は「本人の食事の好みを取り入れつつ、滑らかで咀嚼しやすい食材を刺激の少ない味付けとし、風味や季節感などで食べやすくした食事」、50Gy(E)は「飲み込みやすく、口溶けのよい食感で、味だけでなく、温度、匂いでの刺激を抑え、風味や季節感などで食べやすくした食事を食べやすい時間帯に提供する」こととして実施した。現在、対照群と介入群における官能評価得点(食感・味付け・匂い・温度・食形態・嗜好性・献立全体・食事を提供する時間帯)を比較・検討している。今後は、当該調査を継続するとともに、ケアモデルの普及効果を施設側の実用可能性、食欲・食事摂取量の増減、患者満足度の視点から検証する予定である。本研究の目的は、放射線治療を受ける頭頸部癌患者を対象として、味覚障害・口腔内乾燥・口腔粘膜炎といった口腔内の有害事象に対する緩和ケアと良好な食事摂取のための食事提供という両者を一体化したケアモデルを開発し、その有用性を検証することである。平成23年度は、28名の頭頸部癌患者を対象者として調査を実施した。まず口腔内の有害事象に対する緩和ケアについて、口腔ケアを励行したが、20Gy(E)および30Gy(E)の時期で口腔ケアの回数や内容によって口腔内乾燥、口腔粘膜炎、食欲の増減について統計学な有意差は認めなかった。しかし、40Gy(E)以上の時期では、口腔ケアの回数によって口腔内乾燥、有害事象の症状が緩和する傾向が認められた。食事提供については、累積照射線量が20Gy(E)において「本人の食事の好みを取り入れた味・温度・食感ともメリハリのある風味豊かな食事」、30Gy(E)は「本人の食事の好みを取り入れつつ、滑らかで咀嚼しやすい食材を刺激の少ない味付けとし、風味や季節感などで食べやすくした食事」、50Gy(E)は.「飲み込みやすく、口溶けのよい食感で、味だけでなく、温度、匂いでの刺激を抑え、風味や季節感などで食べやすくした食事を食べやすい時間帯に提供する」こととし、官能評価を検討した。その結果、食感は、魚のぱさぱさ感、麺のコシ、米飯について高い評価が認められたが、肉料理の口溶けよく調理することが課題であった。味付けは、塩分制限を控えたことでおいしさを感じ食べられているが、酸味の味付け加減、香味野菜で味にアクセントをつける点で課題が残った。温度・食形態は、おおむね高い評価であった。食事全体を通して、特に献立が食べやすい時間帯に提供するようになったことで良い評価となっている。対象者の食事に対する満足度は、介入前:4.3、介入後が7.2であり、ケアモデルの有用性が明らかとなった。
高硬度・脆性材料の疲労に関する研究

「高硬度・脆性材料」の代表的材料2種、WCーCo超硬合金と窒化ケイ素セラミックスについて、新しく開発した高精度引張・圧縮疲労試験装置を用いて疲労試験を行った。その結果、これらの材料はそれぞれ、各材料固有の、金属とはまったく異なる疲労挙動を示すことがわかった。金属における疲労と特に著しく異なる特性をあげると、WCーCo超硬合金金属では、疲労限が最大応力できまり、しかも、応力比、材料のCo量等に関係なく一定の値となることがわかった。また、窒化ケイ素セラミックスの繰返し応力による疲労では、応力比および応力範囲の影響が金属における疲労とは逆に、応力比は1に近い方が、また、応力振幅(δmaxーδmin)は小さい方が寿命が短い傾向が見られた。このように、これらの「高硬度・脆性材料」の疲労が金属の場合とまったく異なった疲労挙動を示すのは、金属の疲労特性が材料の力学的特性できまるのに対し、今回対象としたような「高硬度・脆性材料」の疲労は、材料の力学的特性以外の種々の材料特性がその疲労特性に大きく関与しているためと考えられる。従って、材料の僅かの差により、疲労挙動が大きく変わることも考えられ、金属におけるより以上に疲労特性に注目する必要があることを示しているように思われる。なお、今回開発した引張・圧縮疲労試験装置は極めて高精度で実験を行うことができるので、材料の本質と無関係の実験誤差を最小にでき、しかも、圧縮も含む任意の応力比で、引張・圧縮疲労試験を行うことができるので「高硬度・脆性材料」の疲労に対する基本特性を調べる試験法に極めて適していることがわかった。本年度は,まず,セラミックスの強度試験において最も重要な,荷重の偏心の少ない高精度引張・圧縮疲労試験用治具を開発することに重点をおいて研究を行った.靜的引役または,引張疲労に対しては,いくつかの方法が提案されているが,これらの方法は,本研究で計画している,引張・圧縮疲労には適用できない.そこで,本研究においては,圧縮荷重と引張荷重とを,それぞれ独立の球座で受けることにより,引張りに対しても,圧縮に対しても,偏心を5%程度以下に押さえることのできる治具を開発し,これを用いても実験を行なった.この治具は,繰返し負荷によって偏心が増加することのないことも確められた.実験は窒化珪素セラミックス(Si_3N_4)を用い,片振り引張疲労(応力比=0),および両振り引張り圧縮疲労(応力比=-1)について行なった.その結果を要約すると, 1.窒化珪素セラミックスを繰返し引張,および繰返し引張・圧縮負荷に対して,金属材料と同様な,SーN曲線を示す.2.その場合の疲労限は,片振り引張の場合は,靜的引張強さの70%位,両振り引張り・圧縮の場合は同じく65%程度である.今後は,圧縮負荷による疲労を含め,応力比がさらに大きく異なる場合の挙動について研究を進めるとともに,疲労強度を,疲労き裂の発生と進展とにわけて,疲労に及ぼす諸因子の影響を,発生に対する影響と進展に対する影響とに分けて解明して行く予定である.当研究室にて開発した引張・圧縮疲労試験用治具を用いて、ガス圧焼結窒化ケイ素の引張・圧縮疲労試験を行った。実験は平滑丸棒試験片を用い、種々の応力比、室温、大気中にて行い次のようなことが明らかになった。1.今回用いた治具により、セラミックスの引張・圧縮疲労試験を任意の応力比で精度良く行うことができる。2.繰返し疲労試験結果を破断繰返し数で整理すると:(1)応力比および応力範囲の影響:応力比は1に近い方が、また、応力振幅(σmax-σmin)は小さい方が寿命が短い傾向が見られた。(2)応力繰返し速度の影響:応力繰返し速度の遅い方が寿命が短い傾向が見られた。

3.静的疲労試験結果:試験片を一定荷重に保持しておくと或時間後破断する、いわゆる、静的疲労現象が見られた。4.破断寿命を等価時間で整理すると種々の条件下での繰返し疲労の結果と静的疲労の結果とがすべてひとつのバンドの中に入り、繰返し疲労も、少なくとも第一近似的には時間依存として整理できるようである。ただし、繰り返し疲労データを応力比別に分けて等価時間で整理すると、或程度の応力繰返しの効果が見られる。5.引張試験、繰返し疲労試験、静的疲労試験のいずれにおいても、ほとんど全試験片において、破壊の発生点は試験片の表面であった。これは、本試料がガス圧焼結材であり試料内部には破壊の起点となるような欠陥がほとんどないため、試料表面の研削きずがき裂進展の起点となったものと考えられる。
カーボンナノチューブを用いた酸化亜鉛電極高効率色素増感太陽電池の開発

酸化亜鉛電極を用いた高効率色素増感太陽電池の開発に成功。本研究は光電極の導電性を向上させるため、導電性の高いITO薄膜上に自己組織化技術を駆使した酸化亜鉛ナノ構造体に作製する。マルチ雰囲気熱処理プロセスを開発し、高い安定性、導電性と透過率のある酸化亜鉛ナノ構造体の光電極の作製に成功した。色素容量を増やすため、ミスト法を用いて特殊なナノ構造体を開発しました。また、耐食性を向上させる為にTiO2をナノ構造体にコーティングする技術開発しました。最高変換効率は5.48%を達成している。本研究では、低コストで簡単なプロセスで、環境に優しい太陽電池を製造するために、新しい理想的な技術を提供しました。色素増感型薄膜太陽電池(DSC)を更に効率化させるために、光電極に特殊なナノ構造体を有する酸化亜鉛(ZnO)を透明導電膜用いて、飛躍的に比表面積を増大させ色素容量を増やし、技術開発を行います.今年度はDCスパッタ法で透明導電膜ITO低抵抗膜を作製成功しました。また、RFスパッタリング法で低抵抗や高透明率導電膜AZOとGZO:(酸化亜鉛に酸化アルミニウムや酸化ガリウムを添加した)を実現しました。その透明導電膜の表面に、ナノ構造体を有する酸化亜鉛薄膜を形成させました。パラメーターを最適化調整して、大比表面積、高配向ZnOナノロートを形成しました。色素増感型太陽電池の試作製と評価:色素貯蔵効率の向上、高効率なセルの設計、色素を封止するための治具を作製する。色素増感型太陽電池(DSC)の安定性を評価する。受光面積10mm角の太陽電池効率の初期測定を行う。DSCの変換効率は、AM1.5(100.0 mW/cm2)において3.2% (10mm角)を実現しました。成果として、25年度査読論文6件、国際会議招待講演5件、国際学生発表5件、国際会議優秀論文賞1件。色素増感型薄膜太陽電池(DSC)の高効率化及び低コスト化を行うため、光電極と対抗電極の開発を行っている。1光電極では、色素容量を増やすため、特殊なナノ構造体を有する酸化亜鉛(ZnO)透明導電膜の開発を行っている。本年度、マルチ雰囲気熱処理プロセスを開発し、酸化亜鉛ナノ構造体の配向性を制御する技術の開発に成功した。これまでナノ構造体を形成するとその構造のため光透過率が悪化すると言う問題点があったが、配向性を揃えることが出来る様になったので、光透過率に関する問題点が解消した。2また、光電極の導電性を向上させるため、より導電性の高い酸化インジウム錫(ITO)薄膜を下地として、その上に酸化亜鉛ナノ構造体の作製を試みた。同時に、上記配向性制御技術を適用し、導電性と透過率のある光電極の作製に成功した。3対抗電極として、フレキシブル応用かつ低価格を目的として、カーボンナノチューブ(CNT)の導電膜(不敷布)が適しているのではないかと発案した。そこで、大面積に亘り均質なCNT不敷布を形成する為の技術開発を行った。溶媒中に分散させたCNTを、本研究所で開発している超音波噴霧技術を用いて霧化させ、特殊な整流器に導入させることにより、均質なCNT不敷布の形成に成功した。材料工学今に至る高配向ナノ構造体の開発は順調に進んでます。成長とコントロールに関するメカニズムもよく研究者によって理解されてます。高変換効率DSCは測定され、色素増感型太陽電池のパフォーマスも良好です。共同研究グループの設備の問題が発生したため、CNTを使った対向電極の使用だけが少し計画より遅れています。色素増感型薄膜太陽電池(DSC)の高効率化及び低コスト化の為の光電極と対抗電極の開発は、当初の計画通りにほぼ完遂している。光電極に関しては、本計画を実施する前より酸化亜鉛ナノ構造体の作製には成功していたが、本年度はその技術を元に開発を進め、ナノ構造体の配向の制御に成功した。ただし、酸化亜鉛ナノ構造体のサイズ及び形の制御を行う必要性がある。また、ナノ構造体の形成メカニズムに関しても実験結果等から判明しつつある。また、CNT不敷布の大面積に亘り均質な薄膜の形成技術は、従来より開発していたミスト法の技術を利用できたため、当初計画していたよりも速く完成した。順次計画通り進行しているため、現在は、太陽電池を評価するためのシステムの構築を行っている。色素の吸着量を増大させる為に高配向ナノ構造体の開発を進める。また、耐食性を向上させる為にTiO2等をナノ構造体にコーティングする技術開発を行う。

これらはどちらもミスト法とスピンコート法等を中心に行う予定である。これら技術により様々なナノ構造体を形成し、比較評価する。光電極、対向電極、色素、電解液の評価:色素増感型太陽電池(DSC)の形成の為、光電極と色素、対向電極と電解液の相性について評価する。酸化亜鉛(ZnO)薄膜及びナノ構造体の形成制御によって作製した様々なナノ構造体を有する光電極は、キャリアの再結合の抑制、及び、色素による吸収の向上に着目して比較評価する。DSCパッケージ化技術等も含めて見当し、高効率かつ安定性に優れた色素増感型太陽電池(DSC)の形成を目指す。最終年度には、上記要素技術開発により、高変換効率DSCに目指しています。1)酸化亜鉛(ZnO)薄膜及びナノ構造体の形成制御。色素の吸着量を増大させる為にナノ構造体の形状、直径等を制御するための技術開発を進める。また、耐食性を向上させる為にTiO2等をナノ構造体にコーティングする技術開発を行う。これらはミスト法等を中心に行う予定である。ミスト法によるナノ構造体へのコーティングは確認済みでありナノ構造体を均一に太らせることに成功している。また、ミスト法でサイズの整った微粒子の生成も可能である。2)カーボンナノチューブ(CNT)を用いた導電膜(不敷布)の開発。初年度に引き続き、カーボンナノチューブ(CNT)の制御に関する開発を進め、サイズ、層数、配向率などの形成技術を向上させる。3)色素の吸着と電解液の最適化。色素及び電解液の選定を行う。色素は赤外或いは可視域に広帯域で強い吸収を持つものを選定する。当初ナノ構造体を有する酸化亜鉛(ZnO)透明導電膜と吸着量について評価する。4)光電極、対向電極、色素、電解液の評価。色素増感型太陽電池(DSC)の形成の為、光電極と色素、対向電極と電解液の相性について評価する。5)色素増感型太陽電池(DSC)の形成と評価。上記技術開発や評価によって得られた、光電極と対向電極を用いて色素増感型太陽電池(DSC)を形成し評価する。消耗品として、RFマグネトロンスパッタ(rf-SPT)装置を整備するために、真空部品が必要である。H26年度、色素増感型太陽電池(DSC)の試作のため、色素、電解液、透明導電膜付き(FTO)ガラスなども消耗品として加えた。H26年には、研究の成果を国際と国内会議に参加予定である。そのための旅費と参加費を計上した。支出費目:消耗品:色素増感型太陽電池の作製用の色素、電解液、透明導電膜、ガス、基板等。外部評価依頼:色素増感型太陽電池特性測定。旅費は26年度共に、研究の打ち合せとして1回、また、2回で国内と海外で成果発表に必要な旅費を見積った。主に、太陽電池を評価するためのシステムを構築するために必要な消耗品購入費が必要である。また、ガラス基板やガス、化学薬品、色素などの実験消耗品を購入するための費用が必要である。その他には、学会参加費や、論文出版費が必要である。
皮膚色素細胞の光応答

1.無脊椎動物や変温脊椎動物では、高度に機能分化した感覚器官以外に、皮膚に化学物質、温度、光などのセンサーが存在する。これらの動物の色素細胞は、こうした非視覚系光センサーの一つと考えられ、光応答性色素細胞として知られている。では、哺乳類の色素細胞は、非視覚系光センサーとして機能しているのだろうか。我々は、マウスとヒトの培養メラノサイトで、ロドプシンとトランスデューシン(Gt)の発現を確認したが、この光受容系が実際に機能しているかどうかは不明である。今回、可視光(LED:505nm)とUVA(black light:365nm)をマウスメラノサイトに照射(2.7-5.4J/cm^2)した後、RT-PCRでこれらの分子のmRNA発現を解析した。ロドプシンmRNA発現は可視光照射で増加し、一方、GtmRNAはUVA照射で増加した。またメラノサイトの細胞移動能は可視光照射で亢進するが、UVA照射では抑制された。これらの結果は可視光が補乳類色素細胞の細胞活動に直接影響している可能性を示唆している。2.一方、色素細胞以外の皮膚細胞が光受容系として働く例がある。負の走光性を示すタマネギバエ(Delia antiqua)幼虫を材料に、皮膚でのこうした光受容伝達系の存在とその機構を解析した。LEDを光源とする走光性観察容器を作り、幼虫の光(395-950nm:250μW/cm^2)に対する行動を観察した。幼虫は395-644nmの波長域で負の走光性を示し、最大応答は505nmで得られた。この応答はエネルギー依存的で、10-25μW/cm^2の光強度から応答が観察された。この光応答は幼虫の成長にともなって増加し、孵化後10-13日頃が最大となった。幼虫体躯ではショウジョウバエRh1オプシンと相同の産物が発現しており、その発現量は幼虫の成長とともに増加した。この結果は走光性との関連性を示唆している。変温脊椎動物の皮膚色素細胞には、細胞が直接、光シグナルに応答(色素顆粒移動運動)するものが知られており、非視覚光応答系の一つと考えられている。我々はこれまで、光シグナルに応答する黒色素胞を含むゼノパス幼生尾ヒレで、2種の光受容分子(ロドプシンとメラノプシン)の発現を確認した。現在、色素細胞が非視覚光応答系として普遍的に機能しているかどうか検討している。マウスの培養メラノサイト(melan a2)、マウス(C57BL/6N)の皮膚組織、さらに、ヒトの培養メラノサイト(NHEM)で、視細胞桿体のオプシンと一致するオプシンmRNAの発現とタンパク質の存在が確認された。また、光シグナル伝達系に関与するGタンパク質を明らかにするため、視細胞桿体のGタンパク質(Gt)に特異的なプライマーを用い、RT-PCRを行った。その結果、ゼノパス幼生尾ヒレ(黒色素胞)、マウス培養メラノサイト(melan a2)、ヒト培養メラノサイト(NHEM)で、Gtの部分配列と一致するmRNAが確認された。これらの分子の存在は、色素細胞が非視覚光応答系細胞として機能している可能性を強く示唆している。恒温脊椎動物メラノサイトの紫外線感受性に関する研究は、特にヒトにおいては、医療、美容上の要請から多くなされている。

しかし、可視光に対する細胞応答については、知見はほとんどない。我々は、メラノサイトに対する可視光の影響を調べるため、発光ダイオードを用いた実験装置を開発中である。500nm付近の波長をもつ発光ダイオードを用いた予備実験で、光照射と暗黒下で培養したマウスメラノサイトでオプシンタンパク質に差異が見いだされており、現在さらに詳細な解析を行っている。動物の体表を覆う皮膚は、外部からの多様なシグナルに曝されており、そのため皮膚には、種々の感覚受容センサーが必要である。無脊椎動物や変温脊椎動物では、高度に機能分化した感覚器官以外に、皮膚に味やにおい、水圧、音(空気振動)、光などの受容センサーの存在が知られている。皮膚にある色素細胞も、こうした非視覚系光センサーの一つと考えられているが、その光受容機構は十分解明されていない。我々はこれまで、光応答性が確認されているゼノパス幼生尾ヒレ黒色素胞、および光(可視光)応答性が確認されていないほ乳類の色素細胞(ヒトメラノサイト(NHEM)、マウスメラノサイト(melan a2))を材料に、その光受容機構の存在を検討してきた。これらの皮膚色素細胞ではすべて、光受容分子(オプシン)と情報伝達に関わるGtの発現が確認され、色素細胞が非視覚光応答系として機能している可能性が示されている。一方、色素細胞以外の皮膚細胞も光受容系として機能している。皮膚光覚とよばれ、ミミズなどで知られている。タマネギバエ(Delia antiqua)が、蛹になる時期に休眠するかどうかは、幼虫のおかれた温度と日長条件によって決定されている。目のない幼虫が光シグナルをどのように感受しているのかについてはまだ明らかになっていない。今回、可視光、近紫外、赤外の発光ダイオードを光源として用い、各波長光に対する幼虫の行動を観察した。幼虫は青緑色(505nm)の光に最もよく反応し、負の走光性を示した。550nm以上の光には反応しない。幼虫体部から抽出したRNAを用いたRT-PCRで、ショウジョウバエRh1オプシン類似の産物が得られ、現在その存在部位を免疫組織抗体を用い検討中である。無脊椎動物や変温脊椎動物では、高度に機能分化した感覚器官以外に、皮膚に化学物質、水圧、温度、光などのセンサーの存在が知られている。皮膚の色素細胞も、こうした非視覚系光センサーの一つと考えられている。我々はこれまで、マウスとヒトの培養メラノサイトでロドプシンとトランスデューシン(Gt)の発現を確認しているが、それが実際に機能しているかどうかは不明であった。今回、可視光(発光ダイオード505nm:1.5mW/cm^2)とUVA(ブラックライト365nm:1.5mW/cm^2)をマウス培養メラノサイト細胞に照射(0.51h)し、その24時間後、RT-PCRでこれらの分子のmRNA発現量の変化を解析した。オプシンmRNAの発現量は可視光照射で増加し、一方、GtのmRNA発現量はUVA照射で増加した。またメラノサイトの細胞移動能は可視光照射によって亢進するが、UVA照射では抑制された。これらの結果は哺乳類の色素細胞において、可視光が細胞活動に直接影響している可能性を示唆している。一方、皮膚光覚とよばれ、色素細胞以外の皮膚細胞が光受容系として働く例が知られている。負の走光性を示すタマネギバエ(Delia antiqua)幼虫を材料に、皮膚でのこうした光シグナル受容伝達系の存在とその機構を解析した。
デジタル病理画像の機械学習による肺腺癌の予後予測モデルの構築

研究実施計画:2017年度は,研究倫理申請,WSIの取り込み,情報収集を行ったのち,20例の肺腺癌切除材料から撮影したWSIを用いて検討を行った。基本的に5つの組織パターンでセグメンテーション(アノテーション)した画像から,小分画画像3万程度の画像を抽出,ウエーブレット変換しクラスター分析,サポートベクターマシーン(SMV)にて検討したところ,訓練データに比し0.7772の正答率が得られた。問題点としては,アノテーションデータの偏りなどがあげられており,その偏りをなくす方向で学習データを再作成,あるいは増やし,検討を進めることとした。しかしながら,テストデータ(未アノテーション画像)では十分な結果が得られなかった。アノテーション画像の量が少なかった可能性もあるが,2018年度は,検討手法を,SVMから機械学習の一つである畳み込みニューラルネットワーク(Convolutional Neural Network:CNN)もあわせ検討を行うこととした。以下「現在までの研究進捗状況」に詳細を記載する。本年度(2018年度)は,2017年度の経験を踏まえ,ウエーブレット変換+クラスター分析と組み合わせた方法を検討した。肺腺癌の各パターン(T01-T10)のアノテーションを行いそこから,20788枚のパッチ画像を抽出,その2/3を学習データとし,1/3をテストデータとして前述の方法で検討した。総合正答率は0.892であった。誤ったものを抽出し検討してみると,乳頭型,腺房型の分類,あるいは乳頭型,微小乳頭型の分類が十分でないことが分かった。また,この検討を未アノテーション画像で検討したところ,十分な結果が得られなかった。そこで,機械学習の別の方法として,畳み込みニューラルネットワーク(CNN)を用いた検討を行った。前述データセットからパッチ画像を抽出,様々なネットワーク(U-net, SegNet, Dilated-Net, DeepLabv3+, Hrd-Switch-CNN)で計測したところ,多クラスでの正解率は画像の倍率5倍,10倍,20倍)ごとにことなり,すなわち0.577, 0.552, 0.495であった。病理判定(パターンのクラス分け)は比較的低拡大で行う傾向があるが,パターンによっては拡大をあげて検索していることが原因と考えられた。そこで,画像に応じてどの視野を活用するかを判断して複数視野を統合する方法(adaptively weighting multi-field-of-view CNN)を考案,多クラス解析では,既存ネットワークでのoverall pixcel accuracy (OPa)が,0.433-0.625であったのに対し,考案法では,0.641と改善がみられた。多クラス分類の困難さは病理判定としても難しい部分がある。実際問題として,各パターンの完全一致を目指すのではなく予後に影響するパターンを絞ってクラス分けを行い,CNNおよび提案法にて,より精度の高いネットワークの創出を目指す。また,研究申請時には予想されていなかった,免疫チェックポイント阻害剤利用が実臨床に導入された。この阻害時を用いるためにはバイオマーカーとしてPD-L1の免疫染色が病理医が判定するようになったが,本検討の応用として,そういったバイオマーカーの標準化に寄与するようなネットワークの創出に関しても検討を行う。また,既存医療情報に加え分子生物学的な観点での情報を加味し,検討を進める予定である。以下の進捗状況の記載にあるとおり,現段階では,倫理審査を通過し,基礎情報の収集,初期段階での検討を行っている。結果としては,20例という少数例の肺癌WSIを用いた検討では,アノテーション画像から抽出された小分画画像3万程度の画像をウエーブレット変換しクラスター分析しサポートベクターマシーン(SMV)にて検討したところ,訓練データに比し正解データで0.7772の正答率が得られている。問題点としては,アノテーションデータの偏りなどがあげられており,その偏りをなくす方向で訓練データを再作成,また増やし,検討を進めたいと考えている。また,ディープラーニング(DL)での検討も同様に行っているが,上記方法より正解率は劣っており(0.6028),ウエーブレット変換+クラスター分析Vと組み合わせた方法を検討している。今後の方針としては,アノテーションの工夫,偏りのない画像の収集を行い,同様にウエーブレット変換しクラスター分析+SMVおよび,ウエーブレット変換しクラスター分析のうえで学習データを作成し,DLでの検討を進める予定である。また,精度の向上が達成した段階で(目標正解率0.95),訓練データとして,より多くのWSIを作成し,解析,構築されたCa-CHSを実際の臨床データとマッチさせ有用かどうかの検討に進む予定である。以下のStepをすすめている【検討前段階】当施設による倫理審査は終了。次に当施設における対象症例(1000例程度)の抽出,基本臨床情報(性別,年齢,手術方法,喫煙歴,ステージングなど)の収集とガラス標本でのCHSを含めた病理検討課題(浸潤型,脈管侵襲の有無など)の検討が終了。【検討1】検討第一段階として,多重解像度解析・改良kNN法によるデジタル病理画像解析を進めるべく,対象症例を20例WSI化し,アノテーション(WSI中の腫瘍成分の領域の抽出,腫瘍成分中で各組織パターンの抽出)終了。まず,学習用のWSI画像を作成するために,非腫瘍成分を小区画化(128x128 pixel),ウエーブレット変換しクラスター分析で数値化(変数11個)した。

次に,この小区画化した全30250を訓練データ20167,テストデータ10083として,サポートベクターマシーン(SVM)を用い,多重解像度解析したところ,0.7772の正答率が得られた。また,同じデータを用い,ディープラーニング(DL)により検討したところ,正答率は0.6028であった。問題点としては,訓練データに偏りが多く,バランスをもって訓練データを収集する必要があることがわかった。また,DLには大量の訓練データが必要となるが,ウエーブレット変換しクラスター分析し訓練データを作成した方が,DLでの精度向上に寄与する可能性が示唆された。研究実施計画:2017年度は,研究倫理申請,WSIの取り込み,情報収集を行ったのち,20例の肺腺癌切除材料から撮影したWSIを用いて検討を行った。基本的に5つの組織パターンでセグメンテーション(アノテーション)した画像から,小分画画像3万程度の画像を抽出,ウエーブレット変換しクラスター分析,サポートベクターマシーン(SMV)にて検討したところ,訓練データに比し0.7772の正答率が得られた。問題点としては,アノテーションデータの偏りなどがあげられており,その偏りをなくす方向で学習データを再作成,あるいは増やし,検討を進めることとした。しかしながら,テストデータ(未アノテーション画像)では十分な結果が得られなかった。アノテーション画像の量が少なかった可能性もあるが,2018年度は,検討手法を,SVMから機械学習の一つである畳み込みニューラルネットワーク(Convolutional Neural Network:CNN)もあわせ検討を行うこととした。以下「現在までの研究進捗状況」に詳細を記載する。本年度(2018年度)は,2017年度の経験を踏まえ,ウエーブレット変換+クラスター分析と組み合わせた方法を検討した。肺腺癌の各パターン(T01-T10)のアノテーションを行いそこから,20788枚のパッチ画像を抽出,その2/3を学習データとし,1/3をテストデータとして前述の方法で検討した。総合正答率は0.892であった。誤ったものを抽出し検討してみると,乳頭型,腺房型の分類,あるいは乳頭型,微小乳頭型の分類が十分でないことが分かった。また,この検討を未アノテーション画像で検討したところ,十分な結果が得られなかった。そこで,機械学習の別の方法として,畳み込みニューラルネットワーク(CNN)を用いた検討を行った。前述データセットからパッチ画像を抽出,様々なネットワーク(U-net, SegNet, Dilated-Net, DeepLabv3+, Hrd-Switch-CNN)で計測したところ,多クラスでの正解率は画像の倍率5倍,10倍,20倍)ごとにことなり,すなわち0.577, 0.552, 0.495であった。病理判定(パターンのクラス分け)は比較的低拡大で行う傾向があるが,パターンによっては拡大をあげて検索していることが原因と考えられた。
中学校技術における創造性を育てる新素材・新エネルギー教材に関する実践研究

機能性材料であるTiNi形状記憶合金を用いた2種類のエンジンを使用したエンジンカー、位置エネルギーを利用して2足歩行を行う受動歩行模型を中学生が自作し、機構やエネルギー変換、試行錯誤を学ぶことができる教材として開発し、新素材・新エネルギーの開発などの新しい技術に触れることにより、技術の発達と環境・エネルギー・資源との関係について学習することができ、理科の領域と融合した教材として提示した。1.形状記憶合金エンジンカー(1)形状記憶合金ワイヤーエンジンカーを公立中学校3校で実践し、年間計画・教材観・授業案・マニュアルなどを作成し教材として提示した。形状記憶合金の素材としての不思議とエンジンの動作原理の不思議が生徒の興味関心を引き出し、本教材の有効性が明らかとなった。また、授業だけに留まらず、学校全体の興味関心事となり、学校公開での展示により家庭・地域にまで広がりを見せ、他の教材にない魅力があることがわかった。(2)形状記憶合金ばねを用いたオフセットクランク式蒸気熱エンジンカーを開発した。これまでのオフセットクランク式エンジンはお湯の熱エネルギーを用いていたが、お湯から蒸気に変えることにより大きなお湯入れから解放され、世界初のエンジンカーの開発に至った。2.受動歩行模型受動歩行模型は駆動エネルギーの少なさからロボットへの応用が研究されている。本研究では、中学生が自作し、機構やエネルギー変換、試行錯誤を学ぶことができる教材として改良・開発した。やじろべえ型、2足前後型、針金を用いた人型などを製作し、ペットボトルを体に用いるなど、生徒の創意工夫の可能性を広げた。開発した教材は、エネルギー利用技術作品コンテストで中学生が中小企業庁長官賞を、大学生工夫発明コンテストで会長賞、特別賞、奨励賞を受賞した。また、中学校技術・家庭科教員対象のものづくりの本を出版し、全国への普及を行った。以下に示す2種類のエンジンを使用したエンジンカーを中学生が自作し、機構やエネルギー変換、試行錯誤を学ぶことができる教材として開発し、新素材・新エネルギーの開発などの新しい技術に触れることにより、技術の発達と環境・エネルギー・資源との関係について学習することができ、試行錯誤・実験を繰り返すことにより改良が可能で、理科の領域と融合した教材として提示した。1.形状記憶合金エンジンカー(1)形状記憶合金ワイヤーを用いたエンジンカー/エンジンシップについては、リング状のTiNi形状記憶合金ワイヤーと2つのプーリーを用いたタイプのエンジンが製作され、車と船に搭載し、お湯と大気の温度差で動くことを確認した。このエンジンカーを用い静岡市立高松中学校で実践を行い、年間計画・教材観・授業案・マニュアルなどを作成し教材として提示した。また、実践で明らかになった問題点(エンジン部製作の困難さ、エンジン性能の低さ、教材費が高い点)を解決するために、傾斜型エンジンの開発、ワイヤーの二重巻きによる性能の向上と教材費の削減を可能にした。さらに、改良型エンジンカーを用い藤枝市立西益津中学校で実践を行った。(2)TiNi形状記憶合金ワイヤーを400500°Cでコイルスプリング状に形状記憶させ、このスプリングを用いたオフセットクランク型エンジンとフィールド(重力)型エンジンを開発した。2.色素増感型太陽電池およびPEM型燃料電池色素増感型太陽電池およびPEM型燃料電池を用いた燃料電池車についても、TiO_2と色素(ハイビスカス)を用いた太陽電池とドイツh-tec社の燃料電池を積んだ燃料電池車が作動することを確認した。今後、中学校での実践を行い、年間計画・教材観・授業案・マニュアルなどを作成し教材として提示する。機能性材料であるTiNi形状

記憶合金を用いた2種類のエンジンを使用したエンジンカー、位置エネルギーを利用して2足歩行を行う受動歩行模型を中学生が自作し、機構やエネルギー変換、試行錯誤を学ぶことができる教材として開発し、新素材・新エネルギーの開発などの新しい技術に触れることにより、技術の発達と環境・エネルギー・資源との関係について学習することができ、理科の領域と融合した教材として提示した。1.形状記憶合金エンジンカー(1)形状記憶合金ワイヤーエンジンカーを公立中学校3校で実践し、年間計画・教材観・授業案・マニュアルなどを作成し教材として提示した。形状記憶合金の素材としての不思議とエンジンの動作原理の不思議が生徒の興味関心を引き出し、本教材の有効性が明らかとなった。また、授業だけに留まらず、学校全体の興味関心事となり、学校公開での展示により家庭・地域にまで広がりを見せ、他の教材にない魅力があることがわかった。(2)形状記憶合金ばねを用いたオフセットクランク式蒸気熱エンジンカーを開発した。これまでのオフセットクランク式エンジンはお湯の熱エネルギーを用いていたが、お湯から蒸気に変えることにより大きなお湯入れから解放され、世界初のエンジンカーの開発に至った。2.受動歩行模型受動歩行模型は駆動エネルギーの少なさからロボットへの応用が研究されている。本研究では、中学生が自作し、機構やエネルギー変換、試行錯誤を学ぶことができる教材として改良・開発した。やじろべえ型、2足前後型、針金を用いた人型などを製作し、ペットボトルを体に用いるなど、生徒の創意工夫の可能性を広げた。開発した教材は、エネルギー利用技術作品コンテストで中学生が中小企業庁長官賞を、大学生工夫発明コンテストで会長賞、特別賞、奨励賞を受賞した。また、中学校技術・家庭科教員対象のものづくりの本を出版し、全国への普及を行った。
農村生活環境の整備と管理における費用負担方式の制度化に関する研究

本研究では、農村生活環境の中でも、園地的性質を持ち、観光等を目的とした利用者が広範囲な地域から訪れているふれあい機能をもった公共牧場を評価・検討の対象とした。実際の分析対象となったのは京都府碇高原総合牧場(京都府)と帯広市八千代公共育成牧場(北海道・帯広市)である。これらの公共牧場を観光等の目的で来訪した人を対象に牧場の評価や旅行費用等に関するアンケート調査を実施し、この調査結果を基にして農村生活環境の整備と管理における費用負担方式を検討した。来訪者による牧場評価を分析するに当たっては、トラベル・コスト法を採用し、アンケートによって選られたデータから各公共牧場の消費者余剰を計測した。碇高原総合牧場においては、個人トラベル・コスト法(ITCM)を、八千代公共育成牧場では多目的地を考慮したゾーン・トラベル・コスト法(ZTCM)を用いて計測した。その結果、碇高原総合牧場の消費者余剰は牧場来訪1回当たり39,338円、年間8.8億円となった。八千代公共育成牧場の場合、来訪者一人当たり5,610円、少なく見積もって年間1.1億円の消費者余剰となった。この消費者余剰の違いには分析手法も原因していると思われる。このように、いずれの公共牧場においても、総額において1億円を超える消費者余剰があり、公共牧場管理費用の一部を牧場来訪者に求めることは可能であると考えられる。しかし、今回の分析からは公共牧場への入場を有料化することが総合的にみて有効であるとの結論までは出なかった。今回の分析から、農村生活環境の整備と管理における費用負担方式の決定においては利用者等による当該施設・事業の多面的な機能を継続的に経済評価するシステムを用意する必要があるとの結論を得た。農村の特徴の一つに生産と生活の隣接を代表する施設として公共牧場を取り上げ,国,都道府県,市町村,地元等の間での整備・管理のための費用負担区分に関するデータを収集した。施設整備においては国や都道府県等の補助があるものの,管理においては,育成目的での利用者と運営主体が主たる費用負担者となっている。しかし一方では,公共牧場はレクリェーション面でも利用されている。このレクリェーション目的での利用は育成等を目的として牧場を利用している農家が主として居住する範囲つまり「地元」の居住者のみならず他の都道府県からの来訪者によってもなされている。公共牧場の生活関連利用は全国的には「公共牧場機能強化事業(ふれあい牧場整備事業)」として事業化されていることが多いが,この事業によって整備された公共牧場においても,必ずしも育成目的で公共牧場を利用している地元農家が生活関連で利用しているとは限らず,利用者は地元農家,地元非農家,地元外の住民と幅広い。農村生活環境の評価手法として直接質問法や効用関数法,トラベルコスト法,ヘドニック法といった代表的な便益評価手法に関して整理・検討を行った結果,非農村住民つまり地元外の住民による公共牧場の利用は一部に宿泊が見られるものの通過型が多いことから,直接質問法とトラベルコスト法の2つの方法を用いることが妥当との結論を得た。また,北海道・近畿における公共牧場の多面的な利用を取り上げ,その整備と管理にかかる費用の試算比較に必要な経済的・技術的情報を収集した。しかし,現時点では,地元利用・非農村住民利用による利用形態や便益の詳細が不明であり,この点,利用主体別の利用状況の詳細把握には来年度のアンケート調査が必要である。農村の特徴の一つである生産と生活の隣接を代表する施設として公共牧場を取り上げ,公共牧場来訪者に対するアンケート調査を実施し,このアンケート調査の結果から公共牧場の経済価値を算出した。

農村生活環境の評価手法としては,直接質問法(CVM)や効用関数法,トラベルコスト法,ヘドニック法などが代表的な便益評価手法であるが,本研究では,非農村住民つまり地元外の住民による公共牧場の利用は一部に宿泊が見られるものの通過型が多いことから,農村生活環境の評価手法として直接質問法とトラベルコスト法の2つの方法を評価手法として採用することが妥当であると結論づけた。そして、北海道と近畿にある2つの公共牧場の来訪者を対象にアンケート調査を夏季と秋季に実施し利用主体別に現住所,旅行経路,仮の入場料金設定による公共牧場の評価等を把握し,この調査結果を使って公共牧場の経済評価を行った。いずれの公共牧場においても,近隣市町村からの来訪者の場合,公共牧場が主目的地であることが多いものの,遠隔地からの来訪者の場合,公共牧場は目的地の一つにすぎないことが多く,来訪者のトラベルコストを考える場合,目的地が複数であることを考慮した分析が必要であることがわかり,この点を考慮した分析を行った。直接質問法とトラベルコスト法による分析の結果,公共牧場を利用者は経済的にみても評価しているとともに経済評価には季節差と地域差が存在することがわかった。よって,公共牧場の場合,その整備と管理において必要となる費用は公共牧場利用者である近隣在住者と遠隔地在住者が直接的・間接的に負担することは十分に意味があるといえる。
神経系における核外エストロゲン受容体を介したエストロゲン急性作用機構の解明

本研究は、神経系におけるエストロゲン急性効果の分子機構を明らかにすべく、エストロゲン急性効果を媒介すると予測される核外エストロゲン受容体様タンパク質の解析と同定を行うことを目的とした。ヒト・マウス・ラットエストロゲン受容体α(estrogenreceptorα,ERα)遺伝子構造の再解析を行ったところ、従来報告されていた以上にERα遺伝子構造は複雑であり、5'-非翻訳領域、イントロン領域、3'-非翻訳領域に多数の新規なプロモーター、中間エクソンや終末エクソンが存在していることを明らかにした。そして、選択的なプロモーター使用と選択的スプライシングにより多数のERαmRNAバリアントが生成されることが判明した。さらに、それらERαバリアントの細胞内局在や機能を解析したところ、野生型ERαと異なる多様な機能を持つことが判明した。女性ホルモンであるエストロゲンは、脳神経系に作用し、神経細胞保護や神経細胞の可塑性に影響を与えている。これらのエストロゲン作用は急性的であるため、核外のエストロゲン受容体様タンパク質を介して作用を発揮すると考えられていたが、そのタンパク質の実体は謎であった。それゆえ、本研究では、その核外女性ホルモン受容体様タンパク質を同定し、その分子特性を解析することで脳内でのエストロゲン急性作用の生理的意義を明らかにすることを目的とした。モデル動物であるマウスを用いて、5'-RACE・3'-RACE法とRT-PCR法により、エストロゲン受容体αのmRNA構造及びその情報をゲノム上にマッピングすることで遺伝子構造の同定を試みた。その結果、マウスエストロゲン受容体α遺伝子の構造は従来考えられていた描像よりも遥かに複雑であり、選択的プロモーターの使用と選択的スプライシングにより、その遺伝子から多様なmRNAとタンパク質が生成することを発見した。そして、その様々なmRNA及びタンパク質から脳神経系で発現する核外局在型エストロゲン受容体を探したところ、イントロン上に存在するプロモーターを選択的に使用することで生じるN末端欠損型変異体の1つがその特徴を保持していることを見出した。また、脳内でのエストロゲン作用の生理学的意義を調べるために脳内におけるステロイド合成・代謝酵素の発現を解析した。すると、脳特に記憶学習の中枢である海馬ではコレステロールからエストロゲンの合成に必要な酵素群がすべて発現しており、それらの発現量が幼若期の海馬で高いことを見出した。これらの実験結果は、幼若期の脳ではコレステロールからエストロゲンを合成しており、それが局所的・急性的に作用し、脳機能を調節するという新規のエストロゲン合成・作用経路の存在を示唆している。エストロゲンの急性作用を担う核外エストロゲン受容体のさらなる探索のため、ヒト・マウス・ラットエストロゲン受容体α(ERα)遺伝子構造の再検討を行った。その結果、従来知られていた遺伝子構造よりも、それらの構造ははるかに複雑であることが判明した。ヒト・マウス・ラットERα遺伝子の5'-非翻訳領域、イントロン領域、3'-非翻訳領域には多数の新規エクソンが存在しており、それらエクソンを選択的に使用することで数多くのERαバリアントが産生されることを発見した。特にイントロン領域に存在する新規中間エクソン・終末エクソンの選択的使用により、C末端欠損型ERαバリアントが生じ、バリアントの一部はリガンド非依存的に活性化することが判明した。さらに、急性効果を担う受容体候補として従来からエクソン1が欠損することによって生じるN末端欠損型ERαバリアントが知られていたが、このバリアントをコードする多数の新規mRNAバリアントをヒトの中枢神経系を含む多数の組織で発見した。記憶・学習の中枢である脳海馬では女性ホルモンであるエストロゲンといった性ステロイドホルモンを神経細胞が合成することを示していたが、さらにストレスステロイドホルモンであるグルココルチコイドも合成することを発見し、性ステロイドホルモン・ストレスステロイドホルモンが、自己・傍分泌様に分泌され急性的に神経細胞に作用し、神経情報伝達を調節することを示した。その際、エストロゲンの急性作用を媒介する受容体は、核外に存在する従来型のERαまたはERα様のタンパク質であることが示唆された。エストロゲンの急性効果を仲介するエストロゲン受容体(estrogen receptor: ER)の候補としてexon 1欠損型mRNAから翻訳されるERα46と呼ばれるN末端欠損型ERα変異体が従来から知られていた。また、ヒト肝臓には、肝臓特異的にERα遺伝子を制御するプロモーター(プロモーターE)の存在が知られていた。研究代表者はこれまでラットでERα46をコードするmRNAを発見するとともにヒトでERα46をコードする新規スプライスバリアントの存在を報告している。ヒト・マウス・ラットERα遺伝子構造の再検討がほぼ終了した。

予想に反して、多数の新規バリアントを同定したが、それらバリアントの機能解析も順調に進展している。さらに、記憶・学習の中枢である脳海馬を用いた実験から海馬でエストロゲン急性効果を担う受容体が従来型のERαまたはERα様のタンパク質であるとの示唆が得られている。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在、計画段階では予測していなかったほど多数のERαバリアントが存在していることが判明し、それら多数のバリアントがどのような特性を持つか解析を行う必要がある。記憶・学習の中枢である海馬で急性作用を担う受容体が従来型のERαまたはERα様のタンパク質である可能性がますます強くなっているが、今回発見したバリアントと急性作用を担う受容体との対応関係が不明瞭である。そのため、バリアントの機能解析をすすめるとともに海馬の急性作用を担う受容体の分子特性をさらに詳細に調べる必要がある。
グリオーマ治療後脳放射線壊死における M2 マクロファージの病的意義の解明

脳放射線壊死組織内に集積するM2マクロファージではB7-H3およびB7-H5といった免疫抑制性分子が発現亢進していることが判明した。同様にグリオーマ放射線脳壊死マウスモデルにおいても同分子の発現亢進がみられ、これらの分子が放射線脳壊死の周囲浮腫に関与していることが明らかとなった。次世代シークエンサーを用いたマウス腸内細菌叢解析の結果、クロストリジア目が脳放射線壊死に関連する免疫応答の強度と相関していた。またM2除去実験によりマウス生存日数の著明な延長がみられた。以上より、脳放射線壊死の悪化には組織中に浸潤するM2マクロファージおよび腸内細菌が関与していることが示唆された。グリオーマに対する治療成績は高線量放射線治療の進歩により向上し、長期生存例が増加している。一方で遅発性脳放射線壊死を生じる症例も増加傾向にある。本病態は進行性の組織壊死と病変周囲に広範な脳浮腫を来たし、患者は種々の神経脱落症状を呈してQOLが低下し、ひいては患者生命をも脅かす。現在は抗VEGF抗体ベバシズマブによる治療が薬事承認されつつあるが、本治療終了後に壊死再発をきたす症例も多く、本病態のすべてが解明され制御されているとは言い切れない。近年の研究で我々は脳放射線壊死組織内では慢性炎症状態が生じていることが示されている。そこで本研究課題では、脳放射線壊死組織内における免疫応答の解析を試みた。その結果、平成27年度においてはヒト脳放射線壊死組織内ではCXCL12ケモカイン発現が上昇し、あわせてM2マクロファージ浸潤の増加していることを見いだした。さらに本病態の臨床像に即したグリオーマ放射線脳壊死マウスモデルの作製に成功し、本病態におけるM2マクロファージの影響をより詳細に解析するツールを確立しえた。平成27年度には放射線脳壊死マウス実験モデル作製および手技改良を行った。小動物放射線治療装置ラジオフレックス350 (を用いてマウス頭蓋に60 Gy以上の外照射を加えることで、60日程度の経過でヒト症候性放射線脳壊死相当の病理所見をともなう脳実質内病変を安定して作製しえた。さらに放射線脳壊死マウス脳組織からはパーコールを用いた比重分離法により各種免疫細胞の分離が可能であることを明らかにした。これらの実験手法により、放射線脳壊死マウス脳内からも免疫細胞が単離でき、さらに病変微小環境内のM2マクロファージおよび各種免疫担当細胞を単離することができた。また摘出した組織からmRNAを抽出して定量的リアルタイムPCRを用い、放射線脳壊死マウス脳内でのケモカイン発現量を経時的に測定した。その結果、M2マクロファージおよび各種免疫細胞が壊死組織内集積に寄与するとされるCCL2およびCXCL12ケモカインの発現上昇が明らかとなった。その結果、平成28年度においてはヒト脳放射線壊死組織内ではCXCL12ケモカイン発現が上昇し、あわせてM2マクロファージ浸潤の増加していることを見いだした。また本プロセスの迅速化もなしえた。加えてSleeping Beautyトランスポゾンによる自発発生型グリオーマモデルを用いた遅発性脳放射線壊死モデルの使用も開始し、これよりマウスを用いたグリオーマ放射線治療における遅発性脳放射線壊死発症のメカニズム解析が可能となった。平成28年度には前年度に引き続き、放射線脳壊死マウス実験モデル作製および手技改良を行った。

本病態は進行性の組織壊死と病変周囲に広範な脳浮腫を来たし、患者は種々の神経脱落症状を呈してQOLが低下し、ひいては患者生命をも脅かす。現在は抗VEGF抗体ベバシズマブによる治療が薬事承認されつつあるが、本治療終了後に壊死再発をきたす症例も多く、本病態のすべてが解明され制御されているとは言い切れない。近年の研究で我々は脳放射線壊死組織内では慢性炎症状態が生じていることが示されている。そこで本研究課題では、脳放射線壊死組織内における免疫応答の解析を試みた。その結果、平成29年度においてはヒト脳放射線壊死組織内で集積亢進しているM2マクロファージではB7-H3およびB7-H5といった免疫抑制性分子の発現が亢進していることが判明した。同様にグリオーマ放射線脳壊死マウスモデルにおいても同分子の発現亢進がみられ、これらの分子が放射線脳壊死の周囲浮腫に関与していることが明らかとなった。また次世代シークエンサーを用い、これらのマウスの腸内細菌叢を調べた。その結果、クロストリジア目が脳放射線壊死に関連する免疫応答の強度と相関することが分かった。以上の結果より、脳放射線壊死の悪化には組織中に浸潤するM2マクロファージの一部が関与しており、また腸内細菌が産生する代謝産物も関与しうることが示唆された。脳放射線壊死組織内に集積するM2マクロファージではB7-H3およびB7-H5といった免疫抑制性分子が発現亢進していることが判明した。次世代シークエンサーを用いたマウス腸内細菌叢解析の結果、クロストリジア目が脳放射線壊死に関連する免疫応答の強度と相関していた。またM2除去実験によりマウス生存日数の著明な延長がみられた。以上より、脳放射線壊死の悪化には組織中に浸潤するM2マクロファージおよび腸内細菌が関与していることが示唆された。平成28年度以降は、ケモカイン受容体遺伝子欠損マウスを用いたM2マクロファージ関連ケモカインの影響の評価をする。すなわち、M2マクロファージ壊死組織内集積にかかわるケモカイン同定する。さらに我々はCCR2欠損マウスをはじめとして各種ケモカイン受容体遺伝欠損マウスを用い、グリオーマ放射線脳壊死モデルの作製を試みる。この実験により各種ケモカインの役割をより詳細に解析することが可能となる。また以前に我々はRB6-8C5抗体を用いてマウスM2マクロファージ除去実験に成功している。本研究課題でも同様にRB6-8C5抗体を用い、グリオーマ放射線脳壊死におけるM2マクロファージ除去のインパクトを評価する。平成29年度以降も前年度に引き続き、ケモカイン受容体遺伝子欠損マウスを用いたM2マクロファージ関連ケモカインの影響の評価をする。