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熱帯熱マラリアの予防と治療への応用をめざした人工ヒト免疫グロブリンの開発

マラリアによる死者は世界で年間約300万人と推定されているが、ワクチンはまだ実用化されておらず、薬剤耐性マラリアの拡散も問題になっている。本研究では、熱帯熱マラリアの治療や予防に応用できるヒトモノクローナル抗体の作製をめざした。熱帯熱マラリア患者の末梢リンパ球に由来する抗体遺伝子ライブラリーを作製し、Fab抗体を大腸菌で発現させた。それをスクリーニングして3種類の抗熱帯熱マラリア原虫抗体(Pf25、Pf143、Pf227)を得た。いずれのFab抗体もmerozoite surface protein-1のC末端側19-kDa蛋白質(MSP-1_<19>)を認識していることをELISAで確認した。抗体遺伝子の塩基配列を解析した結果、Pf25とPf227のH鎖germlineは共に、V領域がVH1-8、D領域がD3-10、J領域がJH4であり、Pf143のH鎖germlineはVH7-81、D3-10、JH5の組み合わせであった。一方、L鎖V、J領域のgermlineは、Pf25がA27とJκ5、Pf143がA27とJκ2、Pf227がA27とJκ4であった。3種類のFabについて、MSP-1_<19>に対する親和性を表面プラズモン共鳴法によって解析した。解離定数は、Pf25が1.09×10^<-9>M、Pf143が1.71×10^<-9>M、Pf227が2.66×10^<-9>Mであった。最も親和性の高かったPf25について、熱帯熱マラリア原虫に対する増殖抑制効果をin vitro系で検討したが、有意な抑制効果は認められなかった。本研究において、増殖抑制活性は確認できなかったものの、熱帯熱マラリア原虫MSP-1_<19>を認識するヒトモノクローナル抗体を大腸菌で初めて作製することができた。また、MSP-1_<19>を認識するヒト免疫グロブリンの遺伝子構成を初めて明らかにした。今後、更にスクリーニングを継続することで、増殖抑制活性のあるヒト抗体のクローニングも可能であると考えられる。マラリアによる死者は世界で年間150270万人と推定されているが、ワクチンはまだ実用化されておらず、薬剤耐性マラリアの拡散も問題になっている。本研究では、熱帯熱マラリアの治療や予防に応用できるヒトモノクローナル抗体の作製をめざし、抗熱帯熱マラリア原虫ヒト抗体の遺伝子クローニングを試みた。回復期にある熱帯熱マラリア患者の少量の末梢血からリンパ球を分離し、RNAを単離した。そして、抗体のH鎖Fd領域とL鎖をコードする遺伝子をRT-PCRによって増幅した。発現ベクターpFab1-His2に組み込んで大腸菌JM109株に導入し、抗体遺伝子ライブラリーを作製した。熱帯熱マラリア原虫のメロゾイト期で発現される様々な抗原蛋白質や粗抽出抗原を用い、コロニーウェスタン法、ELISA法、間接蛍光抗体法(IFA)によって一次スクリーニングを行った。コロニーウェスタン法では多数の陽性クローンが検出されたが、IFAによる二次スクリーニングではすべて陰性であった。

また、ELISAやIFAで検出された陽性クローンもほとんどが非特異的な抗体を産生していた。しかし、Merozoite surface protein 1のC末端側19kDaの組換え蛋白質(MSP1-19)を抗原としたELISAにおいて、特異的な1クローンが得られた。IFAによってメロゾイト表面を認識すること、ウェスタンブロット法において、非還元条件下で19kDa抗原と反応することが確認できた。抗体遺伝子を解析した結果、germlineはH鎖のV断片がVH1-8、D断片がD3-10、J断片がJH4であった。また、L鎖はV断片がVκ3のA27、J断片がJκ5であった。さらに、この抗体のH鎖、L鎖それぞれについて、片方を固定し、他方をライブラリーの遺伝子と組み合わせてシャッフルした後、再スクリーニングを行った。それによって、さらに4種類の異なったL鎖遺伝子をクローニングできた。今後、これらのMSP1-19特異的な抗体Fab断片について、熱帯熱マラリア原虫増殖抑制効果の有無をin vitro系で検討する予定である。マラリアによる死者は世界で年間約300万人と推定されているが、ワクチンはまだ実用化されておらず、薬剤耐性マラリアの拡散も問題になっている。本研究では、熱帯熱マラリアの治療や予防に応用できるヒトモノクローナル抗体の作製をめざした。熱帯熱マラリア患者由来の抗体遺伝子ライブラリーを用いてFab抗体を大腸菌で発現させ、それをスクリーニングして、今年度新たに2種類の抗熱帯熱マラリア原虫抗体(Pf143とPf227)を得た。いずれのFab抗体もmerozoite surface protein-1のC末端側19-kDa蛋白質(MSP-1_<19>)を認識していることをELISAで確認した。抗体遺伝子の塩基配列を解析した結果、H鎖のgermlineは、Pf143がVH7-81、D3-10、JH5であり、Pf227がVH1-8、D3-10、JH4であった。一方、L鎖のgermlineは、Pf143がA27とJκ2、Pf227がA27とJκ4であった。昨年度クローニングしたPf25を加えた3種類のFabについて、MSP-1_<19>に対する親和性を表面プラズモン共鳴法によって解析した。解離定数は、Pf25が1.09×10^<-9>M、Pf143が1.71×10^<-9>M、Pf227が2.66×10^<-9>Mであった。これらのFabについて、既知の中和エピトープを認識しているかどうかを競合ELISAによって検討した。その結果、中和活性のあるマウスモノクローナル抗体12.8と中和活性のないマウスモノクローナル抗体2.2の両方と競合し、3種類のFab抗体は両方のエピトープを認識するか、これらのエピトープに極めて近接したエピトープを認識すると推定された。最も親和性の高かったPf25について、熱帯熱マラリア原虫に対する増殖抑制効果をIn vitro系で検討したが、有意な抑制効果は認められなかった。本研究において、中和活性は確認できなかったものの、熱帯熱マラリア原虫MSP-1_<19>を認識するヒトモノクローナル抗体を大腸菌で初めて作製することができた。また、MSP-1_<19>を認識するヒト免疫グロブリンの遺伝子構成を初めて明らかにした。今後、更にスクリーニングを継続することで、中和活性のあるヒト抗体のクローニングも可能であると考えられる。
英語学習における学習の認知プロセスに関する実験的研究

○研究目的日本人の英語学習者は膨大な英語知識を保有しながら,その知識が適時,適切,瞬時に作動しないのはなぜか。特に,口頭でのコミュニケーションの際にその傾向が顕著である。英語学習者の英語知識の認知プロセスの一端を明らかにする。○研究方法中学3年生を対象に,通常の授業を展開しある期間ごとにピクチャーカードの内容を聞き手に分かりやすく口頭で自分の知りうるその時々に使うことのできる英語で説明する課題を課した。生徒の発話は全て録音し,それを分析の資料とした。○研究成果同様の先行研究においても英語の発話量は,英語の学習が進むにつれて飛躍的に増加する。しかし,文法的な正しさについては,時制,冠詞,語順など,今回の調査研究においては量的な充実とは裏腹に,質的な面,すなわち,英文の正しさにおいては必ずしも量的な増加と同様の結果は出なかった。一部においては,英語を話せば話すほど文法的に誤った英文を発話する結果となった。このことから,英語学習においては,英語の単語や語句,英文の発話量は定期的に,生徒に英語の発話を促す機会を設けることで増加する。しかし,それだけでは,文法の知識は正しく作動しない。英語知識の中でも,英語の単語や文についての知識と文法についての知識(英語文法知識)については,その質が異なるのではないかとの結論に至った。今後の課題として,その質の異なる知識を教室内で,どのように習得させることができるのか,さらに言えば,英語学習で英語の知識を自動化し,所謂,使える英語をどのように学ばすことができるのか,どのような教授方法があるか明らかにする必要がある。
地球惑星超高層大気の中性粒子分布・力学機構の実証解明を実現する直接観測の基盤構築

本研究の目的は将来の地球の電離圏・磁気圏観測や他天体の周回観測及び他天体への着陸探査を含めた惑星探査に向けた、4種類の人工飛翔体搭載用中性粒子質量分析器を開発することである。「マルチターンTOF型質量分析器」については平成29年度に引き続き宇宙機搭載用パルス高圧電源の開発を行った。その結果、宇宙用TOF型質量分析計に必要な、昇圧レベル1kV・消費電力2W未満・立ち上がり時間50ナノ秒で昇圧後の平坦さ10%以内を実現したパルス高圧電源基板を試作することができた。「多反射リフレクトロン型質量分析器」については、平成29年度に行った設計・検討結果を基に詳細設計を行った上で試験モデルの試作を行うことができた他、平成29年度に完了できなかった1回反射型リフレクトロンの実験室モデルの改良と測定装置の改良を行った。所期の質量分解能200には到達しなかったものの「多反射リフレクトロン型質量分析器」の詳細設計に反映すべき設計指針を得ることができた。「四重極型質量分析器」については、平成29年度に開始した、4つの質量分析器に共通の開発項目である中性粒子の電離機構部の開発を進め、酸化バリウムを多孔質タングステンに含浸させたカソード,および酸化イットリウムをイリジウムにコーティングしたカソードの性能試験・耐久試験を実施することで、搭載可能なレベルの電離機構部の設計を行うことができた。「2次元速度計測用ベネット型中性粒子分析器」については、試作モデルに関して昨年度に行った雑音除去の為の電極構造を設置するための内部電極構造の再確認を行ったのに加えて速度分布関数を取得出来る様に、2次元位置検出器の較正実験を行った。また、粒子ビームの2次元空間プロファイル取得システムを完成させた他、粒子ビームラインのモニターシステムを開発し、中性粒子分析器開発に必要な粒子ビームラインの特性取得を可能にした。申請時の計画では平成30年度までに、複数の質量分析器に共通に必要となる「中性粒子の電離機構部」「宇宙機搭載用パルス高圧電源の開発」を行い、「マルチターンTOF型質量分析器」については宇宙機搭載可能な分析器制御部の開発、「多反射リフレクトロン型質量分析器」については試験モデルの試作とレーザーによる固体物質の気化を行う部分の設計・試作、「四重極型質量分析器」については、搭載用四重極質量分析器の設計、「2次元速度計測用ベネット型中性粒子分析器」については、二酸化炭素・アルゴンに対する質量弁別能力の確認と改良を行う予定であった。「中性粒子の電離機構部」については、搭載可能なレベルの電離機構部の設計を行うことができた他、「宇宙機搭載用パルス高圧電源の開発」については、もう少し性能を上げる必要があるものの、宇宙機搭載可能な部品を用いた電源の試験モデルを製作することができた。各質量分析器の開発においても、「マルチターンTOF型質量分析器」については本研究とは別の予算を用いて宇宙機搭載可能な分析器制御部の開発を進めることができた。「多反射リフレクトロン型質量分析器」については、予定通り試験モデルの試作を行うことができたが、レーザーによる固体物質の気化を行う部分については、平成31年度以降に実施を遅らせることにした。「四重極型質量分析器」については、必要とされる開発技術が近く、より高い性能が期待できる「オービトラップ型質量分析器」の開発を進めることに方針を転換したが、この質量分析器について検討を進めることができた。「2次元速度計測用ベネット型中性粒子分析器」については、性能試験のために必要となるビームラインの性能を確認するためのビームモニターの開発を行うことで、最終的な目的である、窒素原子・酸素原子の質量分離と、それぞれでの密度・風速・温度計測のための測定を行う準備を進めることができた。4年間の研究計画のうちこれまでに約半分の2年間が過ぎた。複数の質量分析器に共通の開発項目である「宇宙機搭載用パルス高圧電源」の開発については、予定より時間がかかっているが確実に性能の向上を進めている。「マルチターンTOF型質量分析器」の開発で予定していた、「宇宙機搭載可能な分析器制御部」の開発を他の予算で進めることができることになったため、本研究では質量分析器の性能を左右するパルス高圧の開発を更に進めることにするが、他の予算で試作した分析器制御部の性能評価及び調整も行う。「多反射リフレクトロン型質量分析器」については、平成30年度には、実験室モデルの設計・製作を優先したために、レーザーによる固体物質の気化を行う部分の設計・試作が遅れているが、平成31年度に試作後の試験まで含めて実施する予定である。「四重極型質量分析器」に変えて開発を進めることになった、「オービトラップ型質量分析器」は、平成31年度には試験モデルの要素試作を行って開発を進める予定である。「2次元速度計測用ベネット型中性粒子分析器」については、2次元位置検出機能を有するMCP検出器の較正実験を行った結果、検出器からのパルス信号の波高分析処理技術を改修する必要を認めたため、次年度では波高分析処理のプログラミング開発を進め、分析器による中性大気の速度分布関数の取得に向けた分析技術改善を行う予定である。複数の質量分析器に共通に開発を進めている中性粒子の電離機構部については、「多反射リフレクトロン型質量分析器」へのイオンビーム入射条件に適したオプティクスを設計し,含浸カソードおよび酸化イットリウムカソードを用いた電子銃を製作し,そのビーム特性を調べる予定である。

この電離機構部と宇宙機搭載用パルス高圧電源については、それぞれの試作品を「多反射リフレクトロン型質量分析器」に接続して性能確認試験を実施することも計画している。本研究の目的は将来の地球の電離圏・磁気圏観測や他天体の周回観測及び他天体への着陸探査を含めた惑星探査に向けた、4種類の人工飛翔体搭載用中性粒子質量分析器を開発することである。「マルチターンTOF型質量分析器」については平成29年度に引き続き宇宙機搭載用パルス高圧電源の開発を行った。その結果、宇宙用TOF型質量分析計に必要な、昇圧レベル1kV・消費電力2W未満・立ち上がり時間50ナノ秒で昇圧後の平坦さ10%以内を実現したパルス高圧電源基板を試作することができた。「多反射リフレクトロン型質量分析器」については、平成29年度に行った設計・検討結果を基に詳細設計を行った上で試験モデルの試作を行うことができた他、平成29年度に完了できなかった1回反射型リフレクトロンの実験室モデルの改良と測定装置の改良を行った。所期の質量分解能200には到達しなかったものの「多反射リフレクトロン型質量分析器」の詳細設計に反映すべき設計指針を得ることができた。「四重極型質量分析器」については、平成29年度に開始した、4つの質量分析器に共通の開発項目である中性粒子の電離機構部の開発を進め、酸化バリウムを多孔質タングステンに含浸させたカソード,および酸化イットリウムをイリジウムにコーティングしたカソードの性能試験・耐久試験を実施することで、搭載可能なレベルの電離機構部の設計を行うことができた。「2次元速度計測用ベネット型中性粒子分析器」については、試作モデルに関して昨年度に行った雑音除去の為の電極構造を設置するための内部電極構造の再確認を行ったのに加えて速度分布関数を取得出来る様に、2次元位置検出器の較正実験を行った。また、粒子ビームの2次元空間プロファイル取得システムを完成させた他、粒子ビームラインのモニターシステムを開発し、中性粒子分析器開発に必要な粒子ビームラインの特性取得を可能にした。申請時の計画では平成30年度までに、複数の質量分析器に共通に必要となる「中性粒子の電離機構部」「宇宙機搭載用パルス高圧電源の開発」を行い、「マルチターンTOF型質量分析器」については宇宙機搭載可能な分析器制御部の開発、「多反射リフレクトロン型質量分析器」については試験モデルの試作とレーザーによる固体物質の気化を行う部分の設計・試作、「四重極型質量分析器」については、搭載用四重極質量分析器の設計、「2次元速度計測用ベネット型中性粒子分析器」については、二酸化炭素・アルゴンに対する質量弁別能力の確認と改良を行う予定であった。「中性粒子の電離機構部」については、搭載可能なレベルの電離機構部の設計を行うことができた他、「宇宙機搭載用パルス高圧電源の開発」については、もう少し性能を上げる必要があるものの、宇宙機搭載可能な部品を用いた電源の試験モデルを製作することができた。各質量分析器の開発においても、「マルチターンTOF型質量分析器」については本研究とは別の予算を用いて宇宙機搭載可能な分析器制御部の開発を進めることができた。「多反射リフレクトロン型質量分析器」については、予定通り試験モデルの試作を行うことができたが、レーザーによる固体物質の気化を行う部分については、平成31年度以降に実施を遅らせることにした。
インフルエンザウイルス・リボ核タンパク質複合体形成機構の解明

インフルエンザウイルスのリボ核タンパク質複合体は、ウイルスゲノムRNAの転写・複製の最小機能単位であり、ウイルス増殖において中心的な役割を担う。ウイルス増殖機構の理解には、この複合体の詳細な構造を明らかにすることが重要であるが、いまだ不明である。本研究では、リボ核タンパク質複合体の構造を解析し、その形成機構と機能の構造基盤を明らかにすることを目的とする。本研究により、ウイルス増殖機構の解明、新規インフルエンザ薬の開発に繋がることが期待できる。
海洋溶存有機物プールの消長を決定づける微生物炭素ポンプのメカニズムと効率の解明

海洋に存在する生物に難分解な溶存有機物は、地球表層における最大級の有機炭素プールを構成し炭素循環と密接に関わっているが、その生成機構は良く分かっていない。近年、海洋細菌による難分解性溶存有機物の生成機構として微生物炭素ポンプという新しい概念が提唱されたが、そのメカニズム解明および定量的評価には至っていない。そこで、海洋細菌が生成する腐植様物質に着目し、本研究を実施した。その結果、生物に難分解な腐植様物質が海洋中深層に蓄積している可能性を示唆した。また、微生物炭素ポンプの定量的評価が可能な培養実験を確立・提案した。海洋溶存有機物は地球表層における最大級の還元型炭素プールを構成するが、そのプールが定常状態下にあるのか、あるいは非定常状態下にあるのか全く不明である。溶存有機物の90%以上は生物学的に難分解であり、難分解性成分が海洋溶存有機物プールの挙動を支配する。近年、難分解性溶存有機物の生成機構として微生物炭素ポンプという新しい概念が提唱された。微生物炭素ポンプとは、海洋細菌が易分解性有機物を難分解性溶存有機物へと変換し、それらは長時間(数千年)分解されずに海水中に留まり、炭素循環から隔離されるという機構である。しかし、そのメカニズム解明および定量的評価には至っていない。そこで、本研究では、海洋細菌が生成する腐植様物質に着目し、微生物炭素ポンプのメカニズム解明および定量的評価を行う事を目的とした。平成24年度は現場観測型蛍光光度計を導入し、北太平洋の南北断面および東西断面観測を行った白鳳丸航海において、腐植様物質の高解像度分布を世界で初めて評価した。観測結果の解析および陸上研究室での追加実験の結果、現場観測型蛍光光度計から得られるデータには様々な補正が必要である事が分かった。必要な補正関数については、平成25年度に作成する予定である。また、同航海において600以上の海水試料を採取し、EEM-PARAFAC法を用いて、海域および水深の違いに伴う腐植様物質組成の異同を評価した。また、亜熱帯海域中深層から試料を採取し、溶存有機物の光分解実験を行った。光照射に伴い、全有機炭素濃度は減少しないものの、腐植様蛍光強度は速やかに減少する事が分かった。また、同実験により、光分解に対して難分解な成分が存在する事も明らかとなり、微生物炭素ポンプにより生成される腐植様物質の中には、生物学的および光化学的に難分解な成分が存在する事が示唆された。平成25年度は、平成24年度に北太平洋で行った観測を南太平洋へと拡大した。南太平洋における生物地球化学的パラメータの南北断面を評価する白鳳丸KH13-7次航海に参加し、現場観測型蛍光光度計を用いて南太平洋おける腐植様物質の高解像度分布を世界で初めて評価した。また、現場観測型蛍光光度計から得られるデータの補正関数作成実験を行った。日本海における腐植様物質の分布評価も行った結果、日本海では日本海特有のメカニズムにより、腐植様物質が日本海内部に蓄積している事を明らかにした。更に、海洋細菌による難分解性溶存有機物生成実験の予備実験に着手した。培養実験中に揮発性有機物が汚染する事が明らかとなったため、汚染が無くなるよう培養実験系を改良し、本実験を行う事ができる段階となった。海洋溶存有機物は地球表層における最大級の還元型炭素プールを構成するが、そのプールが定常状態下にあるのか、あるいは非定常状態下にあるのか不明である。

しかし、そのメカニズム解明および定量的評価には至っていない。そこで、本研究では、海洋細菌が生成する腐植様物質に着目し、微生物炭素ポンプのメカニズム解明および定量的評価を行う事を目的とした。得られた主要な研究成果は以下の3点である。(1)沿岸域および外洋域の腐植様蛍光物質の量的・質的な分布を3次元蛍光光度法-Parallel Factor Analysisを用いて明らかにしたところ、太平洋全域の中深層における腐植様蛍光物質は同質である事が分かった。すなわち、海洋細菌由来の難分解性腐植様物質が海洋中深層に普遍的に分布している事が分かった。また、日本海と西部北太平洋の比較から、日本海深層水中では腐植様蛍光物質が蓄積している事が明らかになり、その蓄積現象は他の海洋深層でもおきている事が示唆された。(2)in situ蛍光センサーを用い、外洋域の腐植様物質の高解像度分布を世界で初めて評価した。また、in situ蛍光センサー値の補正方法を確立した。(3)海洋細菌単離株による難分解性溶存有機物の培養法を確立し、Alteromonas macleodiiによる難分解性溶存有機物の生成メカニズムを評価し、その生成効率を検討した。26年度が最終年度であるため、記入しない。生物地球化学26年度が最終年度であるため、記入しない。微生物炭素ポンプのメカニズム解明に必須である腐植様物質の分布・組成の評価を当初の計画通りに行う事ができた。また、その定量評価を行うには、光化学的実験よりも生成実験の方が適している事が分かり、平成25年度以降の研究の方向性を決定する事ができた。また、海洋細菌による難分解性溶存有機物生成実験の予備実験を終える事ができたため、平成26年度に本実験を行う事ができる。概ね計画とおりに進んでいるため、当初計画通りに研究を推進する。平成24年度に行った光化学的分解予備実験の結果、微生物炭素ポンプの効率を求めるには、当初購入予定であった光化学的酸化式全有機炭素測定装置を使用するよりも、生成実験の方が適していると判断した。そのため、平成24年度に予定していた全有機炭素測定装置は購入せず、平成25年度に行う生成実験用消耗品および備品の購入等に使用する予定とした。そのため、平成24年度に予定していた全有機炭素測定装置は購入せず、平成25年度および26年度に行う生成実験用消耗品および備品の購入等に使用する予定とした。生成実験用消耗品および備品の購入等に使用する予定である。
微小液滴を用いた複雑立体構造形成

昨年度では液滴の固有振動を観察することで表面張力の測定を行った.液滴の角振動数を測定することで表面張力を測定することが可能であることを確認した.しかしながら昨年度開発した手法では粘度の条件が非常に厳しく,半径が10μmの液滴では粘度が水の10倍となっただけで測定が困難となる.これは液滴表面における波の減衰係数も粘度に比例して大きくなるためであり,先の条件において振動周期よりも速く減衰するようになる.本年度においては液滴を強制振動させ物性測定することを試みた.実験装置は以下のようになっている.インクジェットによって生成された液滴は2本の平行に並べられた電極の間を通過する.電極には片方をGroundに接続し,もう片方はパルスジェネレータに接続する.このようにすることで電極間を飛翔する液滴に対して周期的に電場を印加することができる.電場を印加された液滴は電極方向へ引き伸ばされる.これは液滴の内部と外部において誘電率が異なるため内部と外部でエネルギーに差が生じており,この誘電エネルギー(Maxwell応力)を下げる方向へ,表面が変形するためである.解析にはストロボ光源を用いた顕微鏡画像を用いた.固有振動は観察できない液体でも強制振動させることにより振動状態を有意に観察できた.また10mPa・sのシリコーンオイルにおいて振動周波数を変化させながら振動の振幅と位相の測定を行った.このときの測定結果を,表面張力をフィッティングパラメータにし測定したところ,表面張力はカタログ値と二桁で一致した.これは表面張力測定としては十分な精度だといえる.本手法を用いることで液滴表面に存在する膜の状態のモニタリングを行えると考えられる.(抄録なし)インクジェットを用いて微細構造体を形成していくうえで,液体に含まれている界面活性剤がどのような時間スケールで表面に吸着されていくかを調べる必要がある.研究実施計画においては光散乱を用いて観察する手法を提案したが,より容易でかつ応用性に富む方法として,液滴の固有振動を用いて観察する手法を開発した.液滴に振動を誘起させる手法として電場と分極の相互作用を用いた.液滴に対して一様電場を印加すると電場のエネルギーを下げるため,電場方向に液滴は引き伸ばされる.そして変形後に電場を切ると,液滴は表面張力を復元力として振動を行う-このときの振動周波数は表面張力に依存するため,振動周波数の時間変化を測定することによって表面状態の時間変化を追うことが可能である.本方法では,界面活性剤の動的表面張力を1ms以下の領域を測定することができ,微細構造体を形成する本研究のみならず,一般的な洗剤の開発のほかインクジェットプリンタのインクの評価等にも用いることが可能である.本手法を用いて蒸留水およびアルキル硫酸ナトリウムなどの界面活性剤溶液の表面張力を測定した.蒸留水では文献値と4%の誤差の範囲内で一致しており,本測定法の妥当性が示された-また,界面活性剤溶液の測定結果を動的表面張力の一般的な測定法である最大泡圧法と比較したところおよそ2mN程度の差が見られたがこれは最大泡圧法が表面張力を高めに見積もってしまう傾向があることから来ていると考えられる.昨年度では液滴の固有振動を観察することで表面張力の測定を行った.液滴の角振動数を測定することで表面張力を測定することが可能であることを確認した.しかしながら昨年度開発した手法では粘度の条件が非常に厳しく,半径が10μmの液滴では粘度が水の10倍となっただけで測定が困難となる.これは液滴表面における波の減衰係数も粘度に比例して大きくなるためであり,先の条件において振動周期よりも速く減衰するようになる.本年度においては液滴を強制振動させ物性測定することを試みた.実験装置は以下のようになっている.インクジェットによって生成された液滴は2本の平行に並べられた電極の間を通過する.電極には片方をGroundに接続し,もう片方はパルスジェネレータに接続する.このようにすることで電極間を飛翔する液滴に対して周期的に電場を印加することができる.電場を印加された液滴は電極方向へ引き伸ばされる.これは液滴の内部と外部において誘電率が異なるため内部と外部でエネルギーに差が生じており,この誘電エネルギー(Maxwell応力)を下げる方向へ,表面が変形するためである.解析にはストロボ光源を用いた顕微鏡画像を用いた.固有振動は観察できない液体でも強制振動させることにより振動状態を有意に観察できた.また10mPa・sのシリコーンオイルにおいて振動周波数を変化させながら振動の振幅と位相の測定を行った.このときの測定結果を,表面張力をフィッティングパラメータにし測定したところ,表面張力はカタログ値と二桁で一致した.これは表面張力測定としては十分な精度だといえる.本手法を用いることで液滴表面に存在する膜の状態のモニタリングを行えると考えられる.予定通り表面状態を観察する手法を開発できた.この手法は既存の測定手法と比較しても妥当なものであり,また1ms以下の非常に短い時間領域の表面張力が測定できるようになった.微小な構造体としてリン脂質を用いたマイクロカプセルの合成を行う.そのための予備実験として,前年度に研究した表面状態の観察法を用いて溶媒の乾燥時間,リン脂質の表面吸着時間などを計測し実際に合成が可能な条件を探る.

具体的には溶媒の種類,リン脂質の種類,リン脂質濃度などの条件を変えて実験を行う.重要なパラメーターはカプセル化するのに必要な濃度の際の溶媒の乾燥時間であると考えられる.(抄録なし)
植物系炭素資源を精密変換するための循環性反応剤の開発に関する研究

(1)デヒドロアビエチン酸誘導体の電解酸化反応安価で入手しやすいキラル合成ブロックとしてのデヒドロアビエチン酸の電解酸化により7-位にアセトキシ基,カルボニル基の導入を有効に行うことに成功した。従来の4酢酸鉛法よりも優れた結果を得ており、大量合成法として活用できる。一方、カルボン酸を非コルベ型電解脱炭酸法により、A環に二重結合を導入できた。二重結合,特にエキソメチレン体をオゾン酸化して、4-ケト体に変換すると光学活性ステロイドのD-環として活用できる。(2)フルフラール誘導体の活用(イ)フルフラールの両極利用反応--陰極反応と陽極反応を単一電解槽で一挙に行う。直ち、陰極で錫を環元循環するアリル化により、ホルミル基をホモアリル体に変換する。一方、陽極で、活性な臭素化体をメディエイターとして発生させ、フラン環の2,5-位をメトキシ化すると、両極で、一挙に、2,5-ジメトキ-2,5-ジヒドロ-2(1-ヒドロキシ-3-ブテニル)フランが合成できた。(ロ)Al-Sn【Cl_2】系によるフルフラール誘導体の3-位ヒドロキシメチル化-DMF中,2-(1-臭化ブチル)フランとパラホルムアルデヒドをAl-Sn【Cl_2】系で発生させた活性Sn(O)に作用させると3-位にヒドロキシメチル化が起った。収率はまだ20%足らずであるが、3-位に官能基を導入する方法として、優れたものであるので、収率の向上をめざしたい。脂肪族アルデヒドとの反応でも同様な反応を見い出した。
熱スピン注入による磁歪制御とナノスピンアクチュエータの開発

本研究の目的は、磁歪材料へのスピン流注入効果を実験的に調べることであり、更にそこで得られた知見に加えて、種々のスピン注入技術とナノ磁歪材料の作製技術を高度化することで、新規な磁歪制御技術を確立し、革新的なナノ動力機構を開発することである。スピントロニクス分野における各種現象において、主役を担うのがスピン流であるが、電気の流れを伴わないスピンだけの流れ純スピン流を用いることで、絶縁体中への効果的なスピン注入が可能となる。注入されたスピン流は物質中の局在磁化と相互作用するため、絶縁体中の磁化もスピン流で効果的に制御できる。これまで純スピン流は、電気的に生成するのが一般的であったが、生成効率が小さく、電流端子も必要で、余計な磁場が発生するなどの問題点があった。しかしながら、代表者らは、CoFe系のアモルファス磁性合金を用いることで、電気ではなく、熱を用いて極めて効率的に純スピン流を生成できることを実証し、極めて高効率な熱スピン注入を実現した。初年度は、比較的大きな磁歪効果を持つFeSiB薄膜に着目し、作成した薄膜の結晶構造や、その静的磁気特性、動的磁気特性、及び磁歪特性を評価した。FeSiB膜は、スパッタ法を用いて、Si基板上に成膜し、良質な薄膜の作製に成功した。特に、FeSiB薄膜の動的特性は、極めて優れていることが判明しており、現在、強磁性共鳴発熱効果とより詳細な結晶性を評価している。また、磁歪特性の評価に関しては、光てこ法を応用し、薄膜系の磁歪定数を高感度に測定する手法の開発を確立することに成功した。磁歪材料であるFeSiBの薄膜化が極めて順調に進んでいるため。FeSiBへの熱スピン注入を実施し、スピン注入による磁歪制御の観測を行う。
スパイクの時空間パターンによる動的な機能表現

ガンマ周波数帯(4060Hz)の活動は感覚野を中心に、運動野、小脳など広範な脳の領野で観測され、刺激の受容や認知、あるいは注意現象といった高次脳機能との関係性が注目されている。しかしその機能的な役割についてはほとんど理解されていない。本研究ではこのガンマ振動活動の機能的役割として、錐体細胞間での情報伝達に伴うアナログ・デジタル変換を、理論的に提案した。物体の運動や動物自体の運動などはアナログ量により表現される。従がって脳にとって関心のある情報の多くはアナログ量である。しかるに、神経細胞どうしは、スパイクというデジタル量により情報を伝達する。従がって神経細胞は、双方向のアナログ・デジタル変換を行わねばならない。従来、この変換は発火率を介して為されるものと考えられてきた。しかしこの考え方にはいくつかの欠点がある。有棘樹状突起は、電気生理学的に低減濾過器として働くという性質があり、遮断周波数は錐体細胞では2030Hz程度であることが理論的に予想されている。錐体細胞が関心を払うのは遮断周波数以下の信号情報だけであるとすれば、信号の全フーリエ成分の情報を送る必要はなく、遮断周波数の二倍の周波数でサンプルした振幅データ列を送ってやれば、もとの信号を低域濾過により再現出きる。これはサンプリング定理として知られる事実であるが、このことを今の場合に当てはめると、サンプリング周波数は4060Hzとなり、ちょうどガンマ周波数帯に一致する。但し、ニューロンはデジタル送信器のように、スパイクの振幅を変調して信号の振幅情報を送信することは出来ないので、振幅情報を40Hzで同期発火する神経集団の、各ガンマ周期での集団発火率により符号化するモデルを提案した。この他にも、大脳皮質VI層のChattering cellのモデル化や、大脳皮質-線条体神経投射の機能的形式に関する研究を行った。
介護倫理からみたスピーチロック廃止へのガイドライン作成に向けた研究

高齢者施設において「スピーチロック(言葉による抑制)」は、身体拘束の一つとして認識されており、施設によっては廃止に向けた取り組みが実施されている。しかしながらその定義が曖昧なことから、認識や対応は個々の職員や施設の方針に委ねられている。そこで、スピーチロックの認識及び実態について全国の介護老人福祉施設の職員を対象にアンケート調査を実施した。調査結果から、認識状況は高いが、リスクが起きないよう配慮する場面や認知症により中核症状やBPSD(周辺症状)に関する場面、他利用者とのかかわりに配慮した場面、利用者への言葉かけに関する場面等、施設内での日常的な場面でスピーチロックを使用していることが示された。また、スピーチロック廃止の取り組みをしている介護老人福祉施設2施設を訪問し、取り組みと課題についてインタビュー調査を実施した。施設では、職員の職場環境の整備や施設内での研修、日々の職員教育に力をいれていることが明らかになった。スピーチロックがケアの質を低下させることは職員自身も認識できるが、利用者の介護度の悪化や毎日の職員不足によるリスク回避、ストレス過多など利用者への意識の薄れがみれらることもあり、その都度の対応が求められることが示された。さらに、施設職員へのスピーチロック廃止に関する研修を介護職員初任者14名に向けて実施した。研修前後のアンケート調査結果より、職員は意識せずにスピーチロックをしていたことに気付き、意識変化につながったことが示された。平成30年度は、調査及び研究の成果として報告書「スピーチロック廃止の基本施設での言葉による抑制をしないために」を作成し、調査の協力が得られた全国の710施設(介護老人福祉施設)に配布した。本研究は、施設でのスピーチロックが不適切ケア及び虐待の芽となる可能性があるという認識を高め、スピーチロック廃止の啓発に寄与する資料となる。今年度の研究実績としては,スピーチロック(言葉による抑制)の具体的内容を把握することとして,1.文献,先行研究からスピーチロックの具体的な項目やそれに対する影響,対応策等を明らかにすること,2.スピーチロックに対する施設での認識を調査すること,の2点に分けられる.各項目の具体的な内容は次の通りである.1.「スピーチロック」の具体的な内容やそれに対する影響等について,「スピーチロック」,「身体拘束」の先行研究に加え,「介護倫理」や「高齢者虐待」,「老年心理学」等の関連領域の文献からも情報を得た.文献・先行研究より「待って,座って,どこに行くの」などの施設や病院などでスピーチロックとされる具体的な言葉を抽出した.2.「スピーチロック」の認識について介護老人福祉施設の職員5000名を対象に質問紙調査を実施した.その結果,「スピーチロック」は身体拘束からの問題として捉えているのではなく,介護者の接遇や高齢者虐待,職員の態度等,非常に広範囲に関わる問題として認識されていることが示唆された.さらに「スピーチロック」を容易に引き起こしてしまう場面や,その時の職員の心理状態の一端が明らかとなった.これらの結果から,職員自身が専門職としての態度を考え,その状況やその場の感情だけで発言せず,利用者を理解すること等,広い視野を持ってケアを行っていく必要があることが示唆された.施設において「スピーチロック」と表現されている「言葉による抑制」は,身体拘束の一つとして認識されており,施設によっては廃止に向けた取り組みが実施されている.しかしながらその定義が曖昧なことから,認識や対応は個々の職員や施設の方針に委ねられている.そこで,「スピーチロック」の認識について介護老人福祉施設の職員を対象にアンケート調査を実施した.回収した929票の調査票を基に分析した結果,スピーチロックの認識状況は81.2%,実施状況の実態としては【リスクに関する場面】【BPSDに関する場面】【他利用者とのトラブルの場面】【生活習慣や生活に関する場面】【言葉かけに関する場面】の5つのカテゴリーが抽出された.これらの結果から,認識状況は高いが,リスクが起きないよう配慮する場面や認知症により中核症状やBPSDに関する場面,他利用者とのかかわりに配慮した場面,利用者への言葉かけに関する場面など,施設内での日常的な場面でスピーチロックを使用していることが示された.平成26年度の調査結果については、論文の執筆及び学会での口頭発表をすることができた。また、平成27年8月12月の期間中に、スピーチロック廃止の取り組みをしている施設を対象に訪問調査をしたが、調査の同意が2件しか得られなかった。そこで、高齢者虐待防止学会や抑制廃止研究会の研修に参加し、情報収集に努めた。訪問調査の数は少ないものの、おおむね順調に進展している。施設において「スピーチロック」と表現されている「言葉による抑制」は,身体拘束の一つとして認識されており,施設によっては廃止に向けた取り組みが実施されている.しかしながらその定義が曖昧なことから,認識や対応は個々の職員や施設の方針に委ねられている.そこで,平成26年度には,「スピーチロック」の認識について介護老人福祉施設の職員を対象にアンケート調査を実施した.調査結果から,認識状況は高いが,リスクが起きないよう配慮する場面や認知症により中核症状やBPSD(周辺症状)に関する場面,他利用者とのかかわりに配慮した場面,利用者への言葉かけに関する場面など,施設内での日常的な場面でスピーチロックを使用していることが示された.

また,平成27年度には「スピーチロック廃止」の取り組みをしている介護老人福祉施設2施設を訪問し,取り組みと課題についてインタビュー調査を実施した.施設では,職員の職場環境の整備や施設内での研修,日々の職員教育に力をいれていることが明らかになった.スピーチロックがケアの質を低下させることは職員自身も認識できるが,平成26年度の調査結果同様,利用者の介護度の悪化や毎日の職員不足によるリスク回避,ストレス過多など利用者への意識の薄れがみられることもあり,その都度の対応が求められることが示された.平成28年度には施設職員へのスピーチロック廃止に関する介護職員研修を介護職員初任者14名に向け実施した.職員は意識せずにスピーチロックをしていたことに気付き,意識変化につながった.平成27年度に実施した訪問調査の結果を学会において口頭発表することができた.また,26年度の調査結果について学会誌における論文校正を重ね,掲載に至った.さらに,これまでの調査結果を基に,介護職員初任者に対して90分のスピーチロック廃止に関する研修を実施した.対象者は14名と少なかったが,研修前後の意識調査を実施した.ガイドライン作成の予定であったが,調査者数が予定よりも少ないことから,研修会等に参加し,情報を収集した.しかしながら,ガイドラインを報告書に変更し,まとめる予定である.調査者数は少ないものの,研究の趣旨は変化していない.報告書の作成状況は,大学の業務の関係上,やや遅れている.高齢者施設において「スピーチロック」と表現されている「言葉による抑制」は、身体拘束の一つとして認識されており、施設によっては廃止に向けた取り組みが実施されている。しかしながらその定義が曖昧なことから、認識や対応は個々の職員や施設の方針に委ねられている。そこで、平成26年度には、「スピーチロック」の認識について介護老人福祉施設の職員を対象にアンケート調査を実施した。調査結果から、認識状況は高いが、リスクが起きないよう配慮する場面や認知症により中核症状やBPSD(周辺症状)に関する場面、他利用者とのかかわりに配慮した場面、利用者への言葉かけに関する場面等、施設内での日常的な場面でスピーチロックを使用していることが示された。また、平成27年度には「スピーチロック廃止」の取り組みをしている介護老人福祉施設2施設を訪問し、取り組みと課題についてインタビュー調査を実施した。施設では、職員の職場環境の整備や施設内での研修、日々の職員教育に力をいれていることが明らかになった。スピーチロックがケアの質を低下させることは職員自身も認識できるが、平成26年度の調査結果同様、利用者の介護度の悪化や毎日の職員不足によるリスク回避、ストレス過多など利用者への意識の薄れがみれらることもあり、その都度の対応が求められることが示された。平成28年度には施設職員へのスピーチロック廃止に関する介護職員研修を介護職員初任者14名に向けて実施した。職員は意識せずにスピーチロックをしていたことに気付き、意識変化につながった。平成29年度は、研究結果の学会発表等を実施し、研究成果のまとめをすすめた。学会発表や研修会参加を行い、研究成果の報告及び情報収集を行ってきたが、その他の業務の関係上、論文発表及び報告書作成が大幅に遅れたことにより、十分な報告書の作成が間に合わず、研究を延長することとした。
作る喜びを中核にして合教科的に取り組む"総合的な学習の時間"の実践研究

子ども達の興味・関心が高く,実用的価値の高い製作教材を種々検討し,ワンチップコンピュータを用いた"電子オルガン"を開発した.これはドレミ...の音階(下のソから上のソまで)2オクターブを発生できる.また,振動数と音の高さとの関連性を調べたり,非音階の音(風の音,幽霊の音など)を発生するために,連続音(496Hz4kHz)を発生する機能も付加した.さらに,子ども達に人気のあるメロディー6曲を自動演奏する機能も付加したものが得られた.作る喜びを体験するために,木材の切断・仕上げ・塗装,プリント基板の切断・穴あけ・部品取り付け・ハンダ付け,紙コップを使ったスピーカ部やタッチセンサ部などの組立てにおいてホットボンド接着・ネジ取り付けなど,多くの作業場面を取り入れた授業計画を開発した.夏休みには開発中の"電子オルガン"や昨年度開発した"ヤジロベー"や"崇城博士"の工作教室を熊本市博物館,熊本市中央公民館および天草郡の小学校で実施し,多くの小学生に喜んでもらうと同時に,子ども達の工作スキル並びに指導法の検討を行った.中学校での研究授業は2学期に天草郡本渡市教良木中学校,3学期に水俣市久木野中学校で実施した.この時は"電子オルガン"と"崇城博士"の2教材を用いた.中学生の工作スキルのレベルを見込んで作業場面を増やしたが,実質は小学5・6年生と大差ないように感じられた,知識の面では確実に高レベルにあることが予想されるので,この事を生かした指導法の開発が望まれた.以上の研究授業から"ものづくり"の体験は"総合的に学習する時間"の優れた教材に成り得ることが判明したが,これらの準備・実施に要する手間・暇を考えた場合,現場教師に対する外部援助があって初めて実現可能であると感じる.このため,今後はホームページでノウハウを提供したり,ボランティアグループで援助活動等を計画して行きたい.子ども達の興味・関心が高く,実用的価値の高い製作教材を種々検討し,ワンチップコンピュータを用いた"電子オルガン"を開発した.これはドレミ...の音階(下のソから上のソまで)2オクターブを発生できる.また,振動数と音の高さとの関連性を調べたり,非音階の音(風の音,幽霊の音など)を発生するために,連続音(496Hz4kHz)を発生する機能も付加した.さらに,子ども達に人気のあるメロディー6曲を自動演奏する機能も付加したものが得られた.作る喜びを体験するために,木材の切断・仕上げ・塗装,プリント基板の切断・穴あけ・部品取り付け・ハンダ付け,紙コップを使ったスピーカ部やタッチセンサ部などの組立てにおいてホットボンド接着・ネジ取り付けなど,多くの作業場面を取り入れた授業計画を開発した.夏休みには開発中の"電子オルガン"や昨年度開発した"ヤジロベー"や"崇城博士"の工作教室を熊本市博物館,熊本市中央公民館および天草郡の小学校で実施し,多くの小学生に喜んでもらうと同時に,子ども達の工作スキル並びに指導法の検討を行った.中学校での研究授業は2学期に天草郡本渡市教良木中学校,3学期に水俣市久木野中学校で実施した.この時は"電子オルガン"と"崇城博士"の2教材を用いた.中学生の工作スキルのレベルを見込んで作業場面を増やしたが,実質は小学5・6年生と大差ないように感じられた,知識の面では確実に高レベルにあることが予想されるので,この事を生かした指導法の開発が望まれた.以上の研究授業から"ものづくり"の体験は"総合的に学習する時間"の優れた教材に成り得ることが判明したが,これらの準備・実施に要する手間・暇を考えた場合,現場教師に対する外部援助があって初めて実現可能であると感じる.このため,今後はホームページでノウハウを提供したり,ボランティアグループで援助活動等を計画して行きたい.各教科の学習の流れ、児童生徒の思考の発達に即して,作る喜びを味わわせるための教材を検討した。特に電気エネルギーを用いて,動く教材(玩具)に着目した.モータを使った教材は数多く開発されているが、手作りする電気回路が少ない.手作りの充実感を味わわせるためには電磁石と永久磁石(マグネット)を使ったものが最適であるという結論を得た.そのために,乾電池2本(3V)で充分な駆動力が得られ,かつ電池を長持ちさせる教材の研究に着手した.3Vで充分に動作するコイルの巻線径や巻数、形状についての基礎研究を通して,小学四年生でも無理なく製作できるコイルを開発した。また、製作に当たって、児童が学校で手軽に使える巻線機を、独自で開発することにし、34種の巻線機を試作した。このコイルとマグネットを用いて、中学年用に電池で動くヤジロベーの駆動部を構成し、また生徒の興味関心や創造性を発揮するための場面設定など種々の工夫を施した。高学年用には、任意のテンポで、間欠的に吸引し続けるアクチュエーターを開発し、"崇城博士"や"釣りするドラエもん"などの動く教材を開発した。更に、声や音に反応して特別な動作をするように改良したものは、子供達に大きなインパクトを与え,一気に子ども達のアイドル的存在になった.田舎の小学校に出向き、研究授業をした。授業を終わって放課後暗くなるまで、熱心に取り組んでいる姿には、心打たれるものがあり、ものづくりの魅力というものを改めて認識させられた。一方,資料や手順書等の準備のあり方やもの作りに入る前段階の授業の在り方など、今後改善しなければならない課題も多く見出された。

この研究主題を実現するためには,ものづくりの教材を開発するのみでなく,そのための工具の開発や環境整備,さらに人海戦術を用いなくてもできるものづくり授業の指導法の開発なども,避けて通れない課題であることが判明した.子ども達の興味・関心が高く,実用的価値の高い製作教材を種々検討し,ワンチップコンピュータを用いた"電子オルガン"を開発した.これはドレミ...の音階(下のソから上のソまで)2オクターブを発生できる.また,振動数と音の高さとの関連性を調べたり,非音階の音(風の音,幽霊の音など)を発生するために,連続音(496Hz4kHz)を発生する機能も付加した.さらに,子ども達に人気のあるメロディー6曲を自動演奏する機能も付加したものが得られた.作る喜びを体験するために,木材の切断・仕上げ・塗装,プリント基板の切断・穴あけ・部品取り付け・ハンダ付け,紙コップを使ったスピーカ部やタッチセンサ部などの組立てにおいてホットボンド接着・ネジ取り付けなど,多くの作業場面を取り入れた授業計画を開発した.夏休みには開発中の"電子オルガン"や昨年度開発した"ヤジロベー"や"崇城博士"の工作教室を熊本市博物館,熊本市中央公民館および天草郡の小学校で実施し,多くの小学生に喜んでもらうと同時に,子ども達の工作スキル並びに指導法の検討を行った.中学校での研究授業は2学期に天草郡本渡市教良木中学校,3学期に水俣市久木野中学校で実施した.この時は"電子オルガン"と"崇城博士"の2教材を用いた.中学生の工作スキルのレベルを見込んで作業場面を増やしたが,実質は小学5・6年生と大差ないように感じられた.知識の面では確実に高レベルにあることが予想されるので,この事を生かした指導法の開発が望まれた.以上の研究授業から"ものづくり"の体験は"総合的に学習する時間"の優れた教材に成り得ることが判明したが,これらの準備・実施に要する手間・暇を考えた場合,現場教師に対する外部援助があって初めて実現可能であると感じる.このため,今後はホームページでノウハウを提供したり,ボランティアグループで援助活動等を計画して行きたい.
PET画像診断法を用いた腎細胞癌に対する分子標的治療薬の早期治療効果判定の試み

転移性腎細胞癌に対する分子標的治療薬であるソラフェニブおよびスニチニブの早期治療効果をPET画像診断によって評価する臨床研究を実施した。その結果、^<11>C-acetate(AC)PETでは再発・転移病変のほとんどで高いトレーサー集積を認めた。高集積を認めなかったケースでは、病変が1cm未満と小さい場合であり、これは、トレーサー自体の問題ではなく、PET検査自体が有する空間分解能に由来すると考えられた。FDGPETでは、再発・転移病変によって、病変のサイズとは無関係に高集積を示すケースと、低集積を示すケースが混在しており、FDG PETによる腎細胞癌の病変検出能は不十分であると結論づけられた。これらの結果より、再発・転移性腎細胞癌の病変検出能においてAC PETは、DG PETと比較して優れていることが判明した。平成21年度より、転移性腎細胞癌に対する分子標的治療薬であるソラフェニブおよびスニチュブの早期治療効果をPET画像診断によって評価する臨床研究を開始した。その目的は、分子標的治療剤による治療開始早期では、CT像による評価病変の計測は必ずしも治療効果を反映しないため、症例によっては不必要な分子標的薬が長期間投与され、有害事象によって患者のQOLを著しく損なうと同時に、適切な治療を受ける機会を逸してしまうからである。そこで、本研究においては、腎癌の局在診断に有用である11C-acetate PETを用いて、治療効果の判定における有用性を明らかにする。本研究で明らかにすべき疑問点は以下の2点である。11C-acetate PETはCTや他の画像診断より、より早期に腎細胞癌に対する分子標的治療剤の効果を評価可能であるか?研究方法平成21年度は腎細胞癌に対する腎摘除術後に再発・転移性病変を有する5名の患者に対して、分子標的治療剤の投与前後にCT、に11C-acetateならびにFDG PETを施行した。データ解析対象症例数が少なく総合的な解析は研究終了後に実施する予定である。全般的な評価としては、治療前の検査ではFDG PETと比較して11C-acetate PETは腎外病変をより高い感度を持って描出することができた。また、分子標的薬投与開始後4週間の評価では、11C-acetateの集積が低下する症例、変化に乏しい症例が認められた。これらの変化が、治療効果を反映するかどうかは、Progression Free SurvivalやOverall Survivalなどの指標とこれらPETの結果を見たうえで判断する予定である。転移性腎細胞癌を有する症例に対して、分子標的薬導入前後に^<11>C-acetate(AC) PET、FDG PET検査を実施して、トレーサー集積と治療効果を評価した。その結果、FDG PETでは分からないような転移性病変についてもAC PETによって描出可能な症例が存在した。また、PET撮影後に分子標的治療薬としてスニチニブを投与したところ、その治療効果に反応して、CT評価病変が縮小する症例では、PETトレーサーであるACの集積の低下を認めた。この変化は、CTによる病変縮小より早期に検出できる傾向を示していた。また、全症例でFDGとACでは集積部位や集積の程度に違いがみられることも分かった。FDG集積が低下し、サイズも縮小したもの、集積が不変または増大し、サイズも増大したものを、正しく判断できたものとみなし、FDG集積が不変または増加したがサイズが縮小したもの、FDG集積が低下したがサイズが増大したものを正しく判断できなかったものとみなした場合、一致率は50%であった。それに対して、ACの集積が低下しサイズ縮小したもの、ACもサイズも不変のものを一致とし、AC不変だがサイズが縮小、AC低下だがサイズの増大したものを不一致とみなすと、一致率は75%であった。ACは脂質代謝をターゲットとしているトレーサーであるため、分子標的薬治療によって細胞増殖能が抑制されると、細胞膜合成能の低下に伴い、ACの細胞集積も低下してゆくのではないかと考えられ、AC集積の変化が、分子標的薬治療による腫瘍組織の細胞増殖能の変化を表すことができる可能性があると考えられる。本研究の成果の一部は、2011年度の日本泌尿器科学会総会においても発表し、Nuclear Medicine and Molecular Imaging誌に掲載予定である。