hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
咬合干渉が情動反応に及ぼす影響

最近の研究は、前頭前野皮質(PFC)がストレス応答系の調整に強く関与することを示しています。本研究では、まず下顎安静時および急性ストレスとして考えられる咬合不全としての実験的下顎偏位時における暗算課題遂行時の前頭前野脳神経活動を近赤外分光法(NIRS)および時間分解分光法(TRS)を用いて評価し、自律神経系評価としての心拍数、心理的指標としての日本版状態不安尺度STAIや100mmVASの測定を行い比較検討することで、情動を含めたストレス反応を評価した。実験は、安静または偏位スプリントをランダムに選択し、1分間の安静、5分間の暗算課題遂行時におけるHbO_2、Hb、tHb、ならびに心拍数を測定後、10分間の休憩をとり、安静、または偏位スプリントを装着させ、同様に1分間安静時、5分間暗算課題遂行時の測定を行った。被験者は、本研究の主旨を説明し、同意の得られた顎口腔系に異常がなく、神経学的・精神医学的疾病がない健常成人とした(東京歯科大学倫理委員会承認番号:164)。前頭前野の活動は、暗算課題施行時、安静スプリント装着下暗算課題施行時において上昇したが、偏位スプリント装着下暗算課題施行時には安静スプリント装着下暗算課題施行時に比べ減少する傾向を示した。心拍数は、安静スプリント装着下暗算課題施行時、偏位スプリント装着下暗算課題施行時ともに上昇傾向にあった。また心理検査の結果、偏位スプリント装着下暗算課題施行時にはSTAIスコアが有意に上昇し、安静スプリント装着時よりも不安状態にあること示した。VASスコアは有意に減少し、安静スプリント装着時よりも不快状態にあることを示した。これらの結果から、偏位は不快な反応、ストレッサーとして暗算課題遂行時の前頭前野活動レベルを低下させ、自律神経系などの全身機能に影響を及ぼすことが示唆された。また、咬合不全、干渉の存在する患者について治療経過に沿って計測を行い,その評価を行っている。その結果、治療前後の比較においては、認知機能課題遂行時の前頭前野脳神経活動性の向上、心理状態の改善傾向等が認められる傾向を示す被験者と大きな変化を示さない被験者が認められた。今後,被験者数を増して検討するとともに増齢の影響、他の咬合の不調和要因も考慮して更なる検討を継続して行くことが必要と思われる。咬合の機能的障害がストレスとなり、脳内神経伝達物質の代謝を特異的に機能亢進させることが解明されつつある。しかし、咬合ストレスの前頭皮質ドーパミン系におよぼす影響については、小動物を用いた研究が中心で、人においての検討は十分とは言えない。そこで今回、近赤外分光分析法(NIRS)、自律神経、内分泌系、心理学的観点などから1次ストレスとしての実験的咬合干渉(実験的下顎偏位)付与後の連続計算、不快画像の提示、咀嚼などの2次的ストレスが脳神経機能、特に前頭葉にどのような影響を及ぼすかを解析し、不定愁訴などの治療にも役立てることを目的とする。

今後,被験者数を増して検討するとともに増齢の影響、他の咬合の不調和要因も考慮して更なる検討を継続して行くことが必要と思われる。脳内神経伝達物質の代謝は,ストレスや情動あるいは疼痛等により影響を受けており,特に,前頭皮質ドーパミンニューロン系は,物理的・心理的ストレスなどによって特異的に機能亢進することが知られている。歯科領域ではラット口唇への電気刺激や,口唇クリップを行うことにより前頭皮質ドーパミン量が増加することが報告されている。また,咬合の機能的障害がストレスとなり,脳内神経伝達物質の代謝を特異的に機能亢進させることも解明されつつある。しかし,咬合ストレスの前頭皮質ドーパミン系におよぼす影響について,人においての検討は十分とは言えない。この前頭皮質ドーパミンニューロン系の機能の亢進は,同部位の神経活動を伴うものとされており,近年機器の発達が目覚しい,覚醒しているヒトの脳活動,機能を観察,計測することのできる非侵襲的脳機能マッピングでの検討が可能ではないかと思われる。現在,MEG, PET, fMRI,近赤外線マッピング法(NIRS)などがあり,それぞれその特徴を生かし,様々な分野で応用されている。そのなかで,NIRSは生体に対して危険のない近赤外線を頭蓋外から照射して,直下にある大脳皮質のヘモグロビン濃度の経時的変化をほぼリアルタイムでマッピングする力法で,連続計測,繰り返し計測が可能とされている。そこで,本年度においては、前述のNIRS,自律神経系の指標として交感神経・副交感神経の活動,免疫系として唾液コルチゾール濃度,心理学的指標として日本版STAIの状態不安尺度,被験者の感情評価をVAS値を用いて,実験的咬合干渉および下顎偏位が脳神経機能,特に前頭部へどのような影響を及ぼすかを検討した。その結果、顎口腔系の実験的な変化が上記の特にNIRSにおける眼窩前頭前野の活動、心拍数、VAS値を上昇させる傾向であることを確認しつつある、また、この結果を論文にまとめ英文誌に投稿予定である。脳内神経伝達物質の代謝は、ストレスや情動あるいは疼痛等により影響を受けており、特に、前頭皮質ドーパミンニューロン系は、物理的・心理的ストレスなどによって特異的に機能亢進することが知られている。歯科領域ではラット口唇への電気刺激や、口唇クリップをおこなうことにより前頭皮質ドーパミン量が増加することが報告されている。また、咬合の機能的障害がストレスとなり、脳内神経伝達物質の代謝を特異的機能亢進させることも解明されつつある。しかし、咬合ストレスの前頭皮質ドーパミン系に及ぼす影響について、人においての検討は十分とは言えない。この前頭皮質ドーパミンニューロン系の機能亢進は、同部位の神経活動を伴うものとされており、近年機器の発達が目覚しい、覚醒しているヒトの脳活動、機能を観察、計測することのできる非侵襲的脳マッピングでの検討が可能ではないかと思われる。現在、MEG、PET、fMRI、近赤外線マッピング法(NIRS)などがあり、それぞれその特徴を生かし、様々な分野で応用されている。そのなかで、NIRSは生体に対して危険のない近赤外線を頭蓋外から照射して、直下にある大脳皮質のヘモグロビン濃度の経時的変化をほぼリアルタイムでマッピングする方法で、連続計測、繰り返し計測が可能とされている。
船舶火災の伝播現象と防火性能評価に関する研究

船舶居住区における出火時には、船客、乗組員の火災区画からの脱出時間および消火時間を確保するために、他区画への延焼に対する抑止効果のある居住区の間仕切り、隔壁、貫通部の設計を行う必要がある。今後、大型船客の増加および高速船の軽量構造化に伴い、耐火・防火要求レベルに応じた防火システム設計および防火性能評価法の確立が望まれている.以上の目的のために次の研究を行った。1)区画火災の場合の燃焼特性を考慮して状態方程式を導き、さらに火災伝播経路についてモデル化を行い、火災伝幡現象のための数学モデルを提案した。例として、連続した単室区画の火災に適用した。このモデルにより状態量の時間変化、延焼の進展・経路、延焼するまでの遅延時間を推定できることを示した。また計算例の居住区防火構造において、標準換気回数では窓の破損がなければ隣室への火災伝播は起こらず、火災拡大の抑止には供給空気の制御が効果的であることを明らかにした。2)火災現象では、その支配要因、特に火災荷重、換気量、防火構造の伝熱性能等にあいまいさを含むため不確定的な事象が顕出する。このためファジィ理論に基づく火災現象の数理モデルを構築し、これにより区画火災にみられる火災拡大現象を取扱い、さらに区画火災の拡大の可能性を考慮したフラッシュオ-バ-の限界曲線を求めた。3)船舶火災が拡大する条件に支配要因のもつあいまいさを考慮するため、現象の数学モデルとファジィ関係の組合せにより推定する方法を考案した。これにより、まずフラッシュオ-バ-の限界曲線を求め、あいまいさのもつ火災拡大の限界に現れるあいまい量をファジィ関係を用いて推定した。さらに、隣接区画への火災伝播の条件として、火災拡大要因に不確定性を含んだファジィ判別モデルを提案し、これにより延焼を抑止するために必要な断熱材厚さを決定する手法を確立した。近年、船舶の形態が変化し、さらに安全に対する関心が高まっているため、今まで以上に船舶の火災現象を正確に把握し、その防火性能を評価する必要性が起きている。このため火災区画の状況と隣接区画への火災伝播状態を解析するとともに、防火構造の性能を知るために伝熱特性実験を行い、その性能評価を行う必要がある。以上の目的のために本年度は次の研究を行った。1.火災区画の状態を調べるために、可燃物による熱収支および酸素濃度の収支方程式、空気濃度、壁面温度に関する状態方程式を確立した。また、これらを船舶居住区画に適用して数値計算を行い、確定的に区画火災の現象を把握した。さらに、壁体の熱侵入と隣接への熱貫流を単位ステップ応答により計算し、隣接区画への火災伝播状態を解析した。2.火災現象では、その支配要因、特に火災荷重、換気量、防火構造の伝熱性能等にあいまいさを含むため不確定的な事象が顕出する。このためフィジィ理論に基づく火災現象の数理モデルを構築し、これにより区画火災にみられる火災拡大現象を取扱い、さらに区画火災の拡大の可能性を考慮したフラッシュオ-バ-の限界曲線を求めた。3.船舶火災が拡大する条件に支配要因のもつあいまいさを考慮するため、現象の数学モデルとファジィ関係の組合せにより推定する方法、および不確定的現象のフィジィ判別モデルを考案した。これにより、まずフラッシュオ-バ-の限界曲線を求め、あいまいさのもつ火災拡大要因により限界曲線に現れるあいまい量をフィジィ関係を用いて推定した。さらに、隣接区画への火災伝播の拡大条件として、火災拡大要因に不確定性を含んだフィジィ判別モデルを提案し、これにより延焼を抑止するために必要な断熱材厚さを決定する手法を確立した。

船舶居住区における出火時には、船客、乗組員の火災区画からの脱出時間および消火時間を確保するために、他区画への延焼に対する抑止効果のある居住区の間仕切り、隔壁、貴通部の設計を行う必要がある。今後、大型船客の増加および高速船の軽量構造化に伴い、耐火・防火要求レベルに応じた防火システム設計および防火性能評価法の確立が望まれている。以上の目的のために次の研究を行った。1)区画火災の場合の燃焼特性を考慮して状態方程式を導き、さらに火災伝播経路についてモデル化を行い、火災伝播現象のための数学モデルを提案した。例として、連続した単室区画の火災に適用した。このモデルにより状態量の時間変化、延焼の進展・経路、延焼するまでの遅延時間を推定できることを示した。また計算例の居住区防火構造において、標準換気回数では窓の破損がなければ隣室への火災伝播は起こらず、火災拡大の抑止には供給空気の制御が効果的であることを明らかにした。2)火災現象では、その支配要因、特に火災荷重、換気量、防火構造の伝熱性能等にあいまいさを含むため不確定的な事象が顕出する。このためファジィ理論に基づく火災現象の数理モデルを構築し、これにより区画火災にみられる火災拡大現象を取扱い、さらに区画火災の拡大の可能性を考慮したフラッシュオ-バ-の限界曲線を求めた。3)船舶火災が拡大する条件に支配要因のもつあいまいさを考慮するため、現象の数学モデルとファジィ関係の組合せにより推定する方法を考案した。これにより、まずフラッシュオ-バ-の限界曲線を求め、あいまいさのもつ火災拡大の限界に現れるあいまい量をファジィ関係を用いて推定した。さらに、隣接区画への火災伝播の条件として、火災拡大要因に不確定性を含んだファジィ判別モデルを提案し、これにより延焼を抑止するために必要な断熱材厚さを決定する手法を確立した。
高音速薄膜装荷による縦波型リーキー弾性表面波の低損失化と高周波フィルタへの応用

次世代移動体通信システムへの進化,実現に向けて,LiNbO3等の圧電性基板を利用した弾性表面波フィルタの高周波化が強く要請されている.縦波型リーキーSAW(LLSAW)は,通常のSAWと比べて1.52倍の位相速度を持つため,弾性表面波フィルタの高周波化に有利であるが非常に大きな伝搬損失を有する.本研究では,LiNbO3基板上に高音速なScAlN薄膜を装荷すると縦波型リーキー弾性表面波のバルク波放射に起因する損失が低減することを実験的に明らかにした.また,1波長以下の厚みをもつ圧電薄板と高音速な支持基板を接合するとLLSAWの結合係数が23倍に増加することを理論的,実験的に明らかにした.移動通信システムの高速化・大容量化に伴い,LiNbO3やLiTaO3などの圧電結晶基板を用いた弾性表面波(SAW)フィルタの高周波化・広帯域化が強く要請されている.縦波型リーキーSAW(LLSAW)は,通常のSAWと比べて1.52倍の位相速度を持つため,高周波化に有利なSAW伝搬モードである.しかし,バルク波を基板内部に漏洩しながら伝搬するため,非常に大きな伝搬損失を有する.本研究では,LiNbO3基板上に,基板よりも高音速な圧電性薄膜を装荷することにより,LLSAWの低損失化と高結合化を図り,現在の約2倍の周波数帯を利用する次世代携帯電話端末に適用可能な高周波・広帯域SAWフィルタを実現させることを目的としている.圧電性薄膜として,スカンジウムドープ窒化アルミニウム(ScAlN)薄膜を用いる.本年度の実施内容と研究成果を以下に示す.1. ScAlN薄膜の作製・評価:AlとScの2つのターゲットを用いる二元スパッタリング法によってScAlN薄膜を成膜した.まず,合成石英基板上に成膜し,X線回折曲線により配向性を評価した.アルゴンと窒素の流量比が3:2,ガス圧が0.2 Paのとき,高い配向性が得られた.Sc/Alの組成比は31%と測定され,目標とする40%より小さい値であった.次に,薄膜と音速の近いシリコン,及びサファイヤ基板上に成膜後,すだれ状電極(IDT)を形成した.SAW励振が観測されたが,結合係数は報告値よりも一桁小さいものであった.2. LLSAWの低損失化: Xカット36°Y-LiNbO3基板上に波長8μmの送受IDTを形成した後,波長の1/4の膜厚を有するScAlN薄膜を装荷した.伝搬長さの異なる複数の送受IDT間の挿入損失から求めたLLSAWの伝搬損失は,未装荷試料の0.20 dB/波長から0.08 dB/波長に低減した.移動通信システムの高速化・大容量化に伴い,弾性表面波(SAW)フィルタの高周波化・広帯域化が強く要請されている.縦波型リーキーSAW(LLSAW)は,通常のSAWの1.52倍の位相速度を持ち,高周波化に有利であるが非常に大きな伝搬損失を有する.本研究では,LiNbO3基板上に高音速な圧電性薄膜を装荷してLLSAWの低損失化と高結合化を図り,高周波・広帯域SAWフィルタの実現を目的としている.圧電性薄膜として,スカンジウムドープ窒化アルミニウム(ScAlN)薄膜を用いる.本年度の主な実施内容と研究成果を以下に示す.1.昨年度に引き続き,AlとScターゲットを用いる二元スパッタリング法によりScAlN薄膜を成膜し評価した.シリコン(111)面上に成膜した薄膜において,ScAlN(002)面の急峻なX線回折ピークが観測され,良好なc軸優先配向膜を得た.しかし,試料上に作製したすだれ状電極の電気的応答から求めた結合係数は,成膜条件によらず小さかった.その原因として,同一の成膜装置を用いて酸化物の薄膜も作製しているため,成膜室内に残留した酸化物により,ScAlN薄膜中の分極方向が不均一に成膜されていることが考えられる.2. LiNbO3薄板と高音速な支持基板を接合した場合,LLSAWの弾性エネルギーが位相速度の遅い薄板内に集中するため,高結合化が期待できる.LiNbO3薄板とサファイヤ基板を接合した構造においてLLSAW伝搬特性を理論解析した.基板のみでは12%の結合係数が,薄板の厚みが0.25波長のとき,約30%に増加することを見出した.3.横波型LSAWについて高音速薄膜装荷による低損失化・高結合化を検討した.回転YカットLiNbO3とAlN薄膜を組み合わせると,基板のみの場合よりも大きな結合係数と最小の伝搬損失が同時に得られることを理論的,実験的に明らかにした.同一の成膜装置を用いて酸化物の薄膜も作製しているため,二元スパッタリング法によって作製したScAlN薄膜が高配向であるにもかかわらず,大きな圧電性が得られないことがわかった.このため,ScAlN薄膜の圧電性を利用したLLSAWの高結合化は困難であることが判明した.しかし,代替するLLSAW高結合化のアプローチとして,サファイヤ等の高音速な支持基板との接合を新たに提案し,結合係数が2倍以上に増加することを理論的に見出した.

サファイヤ基板と圧電基板を接合させた構造のSAWフィルタは,温度特性の改善を目的としてすでに実用されているため,次年度に実施する提案構造の実験的検証が得られれば,目的とする高周波・広帯域SAWフィルタへの応用が期待できる.当初は,当該年度末に提案構造を用いた高周波共振子の設計・作製・評価を終えている計画であったことから,当初の計画よりもやや遅れていると評価される.縦波型リーキーSAW(LLSAW)は,通常のSAWと比べて1.52倍の位相速度を持つため,弾性表面波(SAW)フィルタの高周波化に有利であるが非常に大きな伝搬損失を有する.本研究では,圧電基板上を伝搬するLLSAWの低損失化と高結合化を図り,次世代移動通信システム端末に適用可能な高周波・広帯域SAWフィルタを実現させることを目的としている.最終年度は,昨年度に提案したLLSAWの高結合化の新たなアプローチである,圧電薄板と高音速な支持基板との接合を実験的に検討した.研究期間全体を通じて実施した研究の成果を以下に示す.1. AlとScの2つのターゲットを用いる二元スパッタリング法を用いて,c軸優先配向したScAlN薄膜をXカット36°Y-LiNbO3基板上に装荷し,LLSAWの伝搬損失を評価した結果,未装荷試料の0.20 dB/波長から0.08 dB/波長に低減することを明らかにした.しかし,大きな圧電性が得られなかったため,低損失化と同時に高結合化を得ることは困難であった.2.圧電薄板と高音速な支持基板との接合によるLLSAWの高結合化を理論的,実験的に検討した.Xカット36°Y-LiNbO3とc面サファイアを直接接合した後,LNを0.19波長の厚みに研磨した試料上のLLSAW伝搬特性を評価した.LN単体試料と比較して,結合係数が2倍(19.7%)に増加すること,共振特性が向上することを明らかにした.3.横波型LSAWについて高音速薄膜装荷による低損失化・高結合化を検討した.回転YカットLiNbO3とAlN薄膜を組み合わせると,基板単体よりも大きな結合係数と最小の伝搬損失が同時に得られることを理論的,実験的に明らかにした.次世代移動体通信システムへの進化,実現に向けて,LiNbO3等の圧電性基板を利用した弾性表面波フィルタの高周波化が強く要請されている.縦波型リーキーSAW(LLSAW)は,通常のSAWと比べて1.52倍の位相速度を持つため,弾性表面波フィルタの高周波化に有利であるが非常に大きな伝搬損失を有する.本研究では,LiNbO3基板上に高音速なScAlN薄膜を装荷すると縦波型リーキー弾性表面波のバルク波放射に起因する損失が低減することを実験的に明らかにした.また,1波長以下の厚みをもつ圧電薄板と高音速な支持基板を接合するとLLSAWの結合係数が23倍に増加することを理論的,実験的に明らかにした.二元スパッタリング法によって高い配向性をもつScAlN薄膜を得たが,報告値に近い圧電性は得られていない.このため,当該年度に予定していた薄膜の材料定数の算定と,それらを用いたLLSAW伝搬の理論解析には至らなかった.窒素をラジカル化して成膜すると,SAWの励振強度が増加したことから,成膜中のAlの窒化が間に合っておらず,Alリッチである可能性が高い.窒素ラジカル源の高周波パワーを増大させる,成膜速度を遅くする,Scの含有量を増やすなどの今後の検討により,十分な圧電性をもつScAlN薄膜の成膜が見込まれる.また,圧電性は小さいが,ScAlN薄膜装荷によるLLSAWの低損失化を実験的に明らかにした.以上の結果から,おおむね順調に進展しているといえる.LiNbO3薄板とサファイヤ基板等の高音速な支持基板との接合によるLLSAWの高結合化を実験的に検討する.もし提案構造におけるLLSAWの伝搬減衰が大きい場合には,高音速薄膜装荷による低損失化を付加する.これらの検討により,提案構造を用いた高周波・広帯域SAWフィルタの設計・作製と,その有効性の実証に繋げる.通信工学,超音波エレクトロニクス引き続き,配向性が高く,かつ圧電性の大きなScAlN薄膜の成膜条件を検討する.
齲蝕・歯周病予防効果を持つナノ粒子チタン酸Caを基材とする歯質コーティング

新規コーティング材チタン酸カルシウムー非晶質炭素複合物(CaTiO_3-C)ナノ粒子を用いた歯質コーティングによる、新たな齲蝕・歯周病予防法の開発を目的とした。培養実験により、改良型アルコキシド法により作製されたCaTiO_3-Cナノ粒子が細胞活性を向上させることが示された。また、CaTiO_3-Cナノ粒子に抗菌性を付与し齲蝕原因菌に対する抗菌試験を行った結果、良好な結果が得られた。以上のことから、本材料は齲蝕予防法への応用が期待できる新規生体材料であると考えられた。齲蝕および歯周病予防の原理は耐酸性物質のコーティング、再石灰化能および殺菌性の付与である。本研究では、新規コーティング材チタン酸カルシウムー非晶質炭素複合物(CaTiO_3-C)ナノ粒子を用いた歯質コーティング材による、新たな齲蝕・歯周病予防法の開発を行う。本年度は本研究テーマの1年目であり、CaTiO_3-Cナノ粒子の改良アルコキシド法による合成及び、その基本的な性質の解明を行った。アルコキシド法及び改良型熱分解法によりチタン酸カルシウムを作製し、EDS及びXRD解析した結果、Ti、Ca、O以外に非晶質炭素(-C)が含まれることを明らかにした。非晶質炭素を含むチタン酸カルシウムー非晶質炭素複合物(CaTiO_3-C)について、その生体反応を確認するため、骨原性細胞(KUSA cell)を用いて培養実験を行った。培地にアルコキシド法及び改良型熱分解法により作製したCaTiO_3-C粉末を添加し、MTS assayによる細胞増殖、アルカリホスファターゼ活性測定による細胞分化及び石灰化について検討した。対照としてハイドロキシアパタイト(HA、650°C)と乾式法(1200°C)によるチタン酸カルシウム粉末を用いた。培養実験の結果、アルコキシド法によるCaTiO_3-C粉末を添加したものが最も細胞増殖、石灰化及びアルカリホスファターゼ活性が高く、次いで改良型熱分解法によるCaTiO_3-C粉末を添加したものであり、HA以上に細胞活性を向上させることを明らかにした。このことから、アルコキシド法によるCaTiO_3-Cは歯科材料として利用できる可能性が示された。本研究では、新規コーティング材チタン酸カルシウムー非晶質炭素複合物(CaTiO3-C)ナノ粒子を用いた歯質コーティング材による、新たな齲蝕・歯周病予防法の開発を行う。昨年度の結果から、アルコキシド法により作製したCaTiO3-Cがハイドロキシアパタイトと比較して、細胞活性を向上させることを明らかにした。本年度は、アルコキシド法の改良と、作製したCaTiO3-Cをナノ粒子とし、細胞活性の解析を行った。加熱時間を30分、2時間、12時間の3条件でCaTiO3-Cを作製、ジェットミルおよびフィルターを用いナノ粒子とし、SEM、XRD、FT-IR解析を行った。また、骨原性細胞(KUSA cell)を用いて培養実験を行った。培地に上記条件で作製した粒子を添加し、MTS assayによる細胞増殖、アルカリホスファターゼ(ALP)活性測定による細胞分化について検討した。SEM解析の結果、粒径は6001000nmであった。XRD解析では30分および2時間の条件で作製した粒子にCa3CO3のピークが確認されたが、12時間加熱した粒子にはCa3CO3はみられなかった。しかし、FT-IR解析では3条件の粒子にCO3が確認された。培養実験ではMTS assayおよびALP活性ともに加熱時間による有意な差は認められず、高い値を示した。本研究結果から、アルコキシド法による加熱時間は30分で十分であり、本法により作製されたCaTiO3-Cナノ粒子は細胞活性を向上させることを明らかにし、歯科材料への応用の可能性が示唆された。本研究では、新規コーティング材チタン酸カルシウム-非晶質炭素複合物(CaTiO3-C)ナノ粒子を用いた歯質コーティング材による、新たな齲蝕・歯周病予防法の開発を行う。昨年度までの実験により、改良型アルコキシド法により作製されたCaTiO3-Cナノ粒子が細胞活性を向上させることを明らかにした。本年度は改良型アルコキシド法により作製したチタン酸カルシウム・ナノ粒子を用い、抗菌性の付与とその効果について検討を行った。抗菌剤としてテトラサイクリン(TC)及び塩化セチルピリジニウム(CPC)を用い、CaTiO3-Cナノ粒子との混合液を作製した。

齲蝕原因菌であるS.mutans、S.sobrinusを用い、抗菌試験を行った。BHI培地にS.mutans及びS.sobrinus培養菌を10^4個接種し、抗菌剤CaTiO3-Cナノ粒子混合液を添加した(終濃度200μg/mL)。37°Cて9時間培養後、濁度(600nm)を測定し,コントロールと比較して増殖率を求めた。結果、TC、CPCともに齲蝕原因菌に対して抗菌活性を示すことが明らかとなった。以上のことから、新規コーティング材CaTiO3-Cナノ粒子は齲蝕原因菌への抗菌活性を示す抗菌性の付与が可能であり、齲蝕予防法への応用が期待できる新規生体材料であると考えられた。
頻回救急外来受診者の頻度及び特徴の同定：医療費と受診回数の適正化に向けて

頻回に救急外来を受診する方の割合、用いられている医療費及び特徴を調査する研究です。これらを調査することで、避けられる頻回救急外来受診の削減や救急外来で働く医療者の負担軽減に繋がると考えています。日本における救急搬送患者数は増え続けており、医療費の上昇や医療機関への負荷となっている。海外では救急室受診全体の数%に過ぎない「頻回救急外来受診者」が全救急外来受診の50%以上を占めるなど、頻回受診者への対応の必要性が指摘されている。しかし、日本では頻回救急外来受診者の頻度や特徴は明らかでない。そこで、わたし達の研究室が関連する地域の救急病院から「頻回救急外来受診者」を同定し、その受診回数や医療費が全体に占める割合、特徴、居住地域を同定することで介入が必要な患者層を明確化することが本研究の目的である。本研究は頻回救急外来受診者の割合や特性を把握することで医療費や受診回数の適正化に繋がると考えられる。2018年度には二次医療機関、三次医療機関各1か所から1年間分のデータを収集した。救急外来受診件数はのべ25,231件(20,388人)であり、年5回以上の頻回救急外来受診者は134人であった。全体の0.66%の頻回救急外来受診者で全受診数の4.1%、全医療費の1.9%を占めていることが明らかとなった。2019年度には解析を進め、頻回救急外来受診者の特徴を明らかにする予定である。2018年度に研究協力施設からのデータの収集が終わり、現在解析を行っている。2019年5月の日本プライマリ・ケア連合学会学術大会にて結果を発表し、その後英語論文を作成する予定である。
複合尤度を用いた巨大分子系統樹推定技術の開発

分子系統樹の推定は生命科学の様々な分野で利用される基本的な操作であるが、その方法は理論的側面に長ける最尤法と計算効率に長ける近隣結合法に二分される。そこで、新たに開発した最大複合尤度法を利用し、両者の優れた点を合わせることを試みた。効果はコンピュータ・シミュレーションによって評価した。その結果、最大複合尤度法の適用により、近隣結合法、最尤法のいずれにおいても推定精度、計算時間の改良に成功した分子系統樹の推定は生命科学の様々な分野で利用される基本的な操作であるが、その方法は理論的側面に長ける最尤法と計算効率に長ける近隣結合法に二分される。その結果、最大複合尤度法の適用により、近隣結合法、最尤法のいずれにおいても推定精度、計算時間の改良に成功したゲノムプロジェクトを始めとする近年の分子生物学の発展により、大量のDNA・タンパク質配列データが遺伝子データバンクに蓄積されるに至った。分子系統樹の必要性はもはや系統分類学的解析だけにとどまらず、遺伝子ファミリーやゲノムの進化、遺伝子機能の進化学的解析、進化発生学など様々な分野で利用されるようになった。現在、分子系統樹推定の方法論は、主に理論的側面に長ける最尤法と計算効率に長ける近隣結合法に二分される。そこで、最尤法の優れた点を近隣結合法に導入することにより、大量配列データの解析にも使用できる新たな分子系統樹推定法の開発を試みた。具体的には、すでに開発済みの複合尤度(composite likelihood)を用いた最尤法により、距離行列を構成する全ての2配列間距離を一括推定する方法をさらに発展させた。平成18年度は、既知のトポロジーの系統樹に関して、複合尤度を指標として枝長を最適化することにより、トランジション・トランスバージョン比と同時に距離行列の全ての2配列間距離、系統樹の全枝長の推定を行なう方法を新たに開発した。この方法の推定精度と計算時間を、コンピュータ・シミュレーションを用いて従来の最尤法(PAUPを使用)と比較した。その結果、複合尤度を用いた推定精度は従来の最尤法と同程度、または場合によってはそれ以上、計算時間は従来の最尤法の平均13%であった。一方、サイト問変異率の変異を不連続ガンマ分布を用いて近似する方法は、従来の最尤法ではすでに確立されているが、サイト毎に尤度を計算しない最複合尤度法では従来の最尤法と比較できる精度の推定を行なうことはできず、今後の課題として残された。ゲノムプロジェクトを始めとする近年の分子生物学の発展により、大量のDNA・タンパク質配列データが遺伝子データバンクに蓄積されるに至った。平成19年度は、複合尤度を用いてのDNA塩基配列内でのサイト間置換率変異の推定法開発を試みた。複合尤度を用いる利点は、配列間の比較をサイト毎に行う必要が無く、それによって計算時間を大幅に短縮できることであるが、サイト間置換率変異の推定にはサイト毎の比較を避けることはできず、推定自体はある程度成功したものの、複合尤度を用いる利点は無いことが分かった。一方、複合尤度を用いる方法と最尤法の系統樹推定精度をコンピュータシミュレーションによって比較するため、新たに最尤系統樹推定アルゴリズムの開発を行い、その結果、現在最速といわれるPhyMLを凌ぐ高速アルゴリズムの開発に成功した。また、複合尤度を用いた方法が、最尤法の推定に必要な初期値を求めるために有効な方法であることが分かった。平成20年度は、平成19年度中に開始したコンピュータ・シミュレーションを用いた最尤法との比較を行った。

66種の哺乳類について448タンパク質コード遺伝子の配列データをシミュレートし、それらを用いて系統樹を推定することにより、系統樹推定の精度を評価した。その結果、最尤法の系統樹推定エラーは、平均して複合尤度法と近隣結合法を組み合わせて推定した場合の2989%であった。この系統樹推定精度の差は、配列の長さに対して依存度が高く、配列が長い場合に最尤法の優位性が高くなる顕著な傾向が見られた。一方、複合尤度法は、系統樹の枝長推定には長けており、最尤法のための初期値の計算に用いることにより、最尤法の計算時間を大幅に短縮できることが分かった。
メルカプトプリン投与による肝障害とキサンチンオキシダーゼ(XO)遺伝子多型解析

キサンチンオキシダーゼ(XO)は生体内において、プリン代謝の最終段階を触媒する酵素であり、医薬品では6一メルカプトプリン(6-MP)の肝臓での解毒代謝に関与している。したがってXOの遺伝子多型による酵素活性の異常が6瑚Pの副作用、特に肝障害に影響を及ぼす可能性がある。今回、野生型XOエントリークローンを基にsite-directed mutagenesis法により各々の変異を導入後、哺乳類細胞発現用ベクターに乗せ換えることで変異型XO発現用クローンを得た。21種類の変異型XOをCOS-7細胞に発現させ、S-9画分を調製した。XOタンパクの発現は抗ヒトXO抗体を用いたイムノブロット法により確認した。次に、基質であるキサンチンを1.2μM-24pμMの濃度範囲でin vitro代謝させ、HPLCにより代謝物である尿酸を定量し、XO酵素活性を算出した。キネティックパラメータはEadie-Hofstee plotを用いて算出し、野生型と変異型XOの酵素機能特性を比較した。XO酵素活性の低下を示す変異では、肝臓での6-MP代謝能の低下が予測され、TPMT酵素活性の低下では説明のできなかった肝機能障害の発症リスクに寄与する可能性が示唆された。XO酵素活性が上昇する変異では、肝臓での6-MP代謝が促進されることが考えられ、6-MPによる副作用発現リスクの低下が予想された。その一方、血中へ移行する薬物量の低下が示唆され、急性リンパ芽白血病再発リスクの上昇が考えられた。平成17年度は、日本人集団のキサンチンオキシダーゼ(XO)遺伝子多型をスクリーニングし、SNPの存在の有無及び頻度調査を行い、6-メルカプトプリンの肝障害予測のための基礎データを得た。PCRによりXOの各エキソン、36領域を特異的に増幅後、DHPLC(TRANSGENOMIC社製WAVE核酸フラグメント解析システム)によりSNPの有無をスクリーニングした。また、DHPLCにてSNPの存在が疑われた検体について、ダイレクトシークエンスにより塩基配列を解析した。96人の日本人より抽出したゲノムDNAを用いて、XOの各エキソン36領域をそれぞれ特異的にPCR増幅することができた。それらのPCR産物について、DHPLC及びシークエンス解析した結果、エキソン1、2、3、4、6、9、11、12、15、16、17、18、19、20、22、23、24、25、26、28、29、31、32、33、35及び36領域には既知及び新規のSNPは検出されなかった。それに対し、エキソン21及び27領域では既知のSilent Mutation(2211 C>T及び3030C>T)が検出された。また、エキソン8、10、13及び34領域では新規のSilent Mutation(627 G>A、837 C>T、1134 C>T及び3771 G>A)が検出された。それに対し、エキソン7、30及び34領域ではアミノ酸変異を伴う新規SNPである514 G>A(Gly172Arg)、3326 A>C(Asp1109Thr)及び3662 A>G(His1221Arg)が検出された。アミノ酸変異を伴うSNPの中で、最も頻度が高かった部位は514 G>A(Gly172Arg)であり、ヘテロ接合体が8.3%存在した。しかし、変異型のホモ接合体は、今回の検体の中からは見いだされなかった。また、3326 A>C(Asp1109Thr)及び3662 A>G(His1221Arg)のヘテロ接合体は、それぞれ3.1%及び1.0%存在した。来年度は、これらのアミノ酸変異を有する発現タンパク質を人工的に合成し、酵素速度論的解析とタンパク質安定性に関する検討を行う予定である。
細胞膜ナノチューブによるHTLV-1感染伝播メカニズムの解明と治療への応用

細胞膜ナノチューブの形成因子であるM-Secは、正常T細胞では発現しないが、HTLV-1感染T細胞株では異所性発現する。まず、HTLV-1感染によるM-Secの異所性発現の分子メカニズム解明を試みた。そのために、HTLV-1がコードする遺伝子をそれぞれT細胞株に導入し、M-Sec発現誘導を確認したところ、Tax遺伝子によってM-Secの発現が誘導されることがわかった。さらに、HTLV-1キャリア検体由来の感染T細胞を用いた解析の結果、Taxの発現上昇に相関してM-Secが発現することが明らかになった。これらのことから、T細胞におけるM-Secの異所性発現はTaxが誘導していると考えられた。一方、HTLV-1感染伝播におけるM-Secナノチューブの機能をin vivoで明らかにするために、ヒト化マウスを用いた感染実験を行った。HTLV-1の感染実験の感染源として、野生型MT-2細胞とM-Sec発現抑制MT-2細胞(MT-2 KD細胞)を用いることにした。まず、MT-2KD細胞について詳細に解析したところ、野生型に比べて有意に細胞膜ナノチューブ形成能が低いことが確認できた。そこで、これらの細胞をヒト化マウスにそれぞれ接種し、4週間後において血液、脾臓、肝臓及び骨髄からヒト細胞を分取しHTLV-1のプロウイルス量(PVL)を解析した。その結果、MT-2KDを移植したヒト化マウスでは、血液、脾臓及び肝臓においてHTLV-1 PVLが有意に低いことが明らかになった。さらに、マウスの組織を詳細に解析したところ、PVL値に相関してMT-2 KD移植ヒト化マウスでは、脾臓、肝臓及び骨髄に侵入したヒト細胞が少ないことがわかった。これらの結果から、M-Secが形成誘導するナノチューブは、生体内におけるHTLV-1の感染伝播に重要であると考えられた。細胞膜ナノチューブのHTLV-1感染伝播への関与について、(1)HTLV-1感染T細胞で観察されるM-Secの異所性発現はヒトのHTLV-1感染プライマリT細胞でも見られる現象なのか、(2)M-Secが形成誘導する細胞膜ナノチューブは生体内でHTLV-1感染伝播に関与するのか、という最も重要な点を確認することができた。すなわち、(1)については、非感染T細胞株およびHTLV-1感染ヒト検体由来のプライマリT細胞を用いた解析によって、HTLV-1 Tax遺伝子がM-Secの異所性発現を誘導することがわかった。(2)ついては、細胞膜ナノチューブを形成しないM-Sec発現抑制MT-2細胞(MT-2 KD細胞)を移植したヒト化マウスでは血液、脾臓、肝臓および骨髄においてHTLV-1プロウイルス量(PVL)が低く、組織を観察するとPVL値に相関してMT-2 KD移植ヒト化マウスでは、脾臓、肝臓及び骨髄に侵入したヒト細胞が少ないことがわかった。さらに、ヒト化マウスの感染実験で感染源とするために作製したMT-2 KD細胞を詳細に解析することで、HTLV-1感染細胞で発現するM-Secが細胞膜ナノチューブの形成に重要であることが確認できた。また興味深いことに、MT-2 KD細胞では細胞運動能が低下していることが明らかになった。この結果は、M-SecがHTLV-1感染細胞の運動能を亢進し、体内における感染伝播に寄与する可能性を示唆している。このように、本研究の目的のひとつである細胞膜ナノチューブのHTLV-1感染伝播への関与について、重要な結果を得ることができた。これまでに、M-Secが形成誘導する細胞膜ナノチューブはHTLV-1の感染伝播に重要であることを示す結果を得ることができた。今後は、以下の2点について重点的に研究を行なっていく。(1)HTLV-1Taxが誘導するM-Secの異所性発現の分子メカニズム(2)HTLV-1感染抑制剤の探索(1)については、既知のTaxのさまざまな変異体を用いて、どのTax機能がM-Sec発現に重要なのかを確認することで、詳細な分子メカニズムを明らかにする。(2)ついては、これまでの研究で確立した実験系(in vitroおよびin vivo)を用いて、独自に同定しているM-Sec機能阻害剤NPD3064やM-Sec下流で機能する細胞内タンパク質に対する阻害剤(BQU57、ZCL278、NSC23766)のHTLV-1感染伝播抑制効果について解析する。すなわち、HTLV-1感染細胞株MT-2-T細胞株Jurkat共培養系に阻害剤を添加し感染伝播抑制効果を検証する(in vitro解析)。また、HTLV-1感染ヒト化マウスに阻害剤を投与した後、血液、脾臓、肝臓および骨髄からヒト細胞を分取してHTLV-1プロウイルス量を解析し、その効果を検証する(in vivo解析)。さらに、HTLV-1キャリア検体由来の感染細胞を用いた解析も同様に検討する細胞膜ナノチューブの形成因子であるM-Secは、正常T細胞では発現しないが、HTLV-1感染T細胞株では異所性発現する。

そのために、HTLV-1がコードする遺伝子をそれぞれT細胞株に導入し、M-Sec発現誘導を確認したところ、Tax遺伝子によってM-Secの発現が誘導されることがわかった。さらに、HTLV-1キャリア検体由来の感染T細胞を用いた解析の結果、Taxの発現上昇に相関してM-Secが発現することが明らかになった。これらのことから、T細胞におけるM-Secの異所性発現はTaxが誘導していると考えられた。一方、HTLV-1感染伝播におけるM-Secナノチューブの機能をin vivoで明らかにするために、ヒト化マウスを用いた感染実験を行った。HTLV-1の感染実験の感染源として、野生型MT-2細胞とM-Sec発現抑制MT-2細胞(MT-2 KD細胞)を用いることにした。まず、MT-2KD細胞について詳細に解析したところ、野生型に比べて有意に細胞膜ナノチューブ形成能が低いことが確認できた。そこで、これらの細胞をヒト化マウスにそれぞれ接種し、4週間後において血液、脾臓、肝臓及び骨髄からヒト細胞を分取しHTLV-1のプロウイルス量(PVL)を解析した。その結果、MT-2KDを移植したヒト化マウスでは、血液、脾臓及び肝臓においてHTLV-1 PVLが有意に低いことが明らかになった。さらに、マウスの組織を詳細に解析したところ、PVL値に相関してMT-2 KD移植ヒト化マウスでは、脾臓、肝臓及び骨髄に侵入したヒト細胞が少ないことがわかった。これらの結果から、M-Secが形成誘導するナノチューブは、生体内におけるHTLV-1の感染伝播に重要であると考えられた。細胞膜ナノチューブのHTLV-1感染伝播への関与について、(1)HTLV-1感染T細胞で観察されるM-Secの異所性発現はヒトのHTLV-1感染プライマリT細胞でも見られる現象なのか、(2)M-Secが形成誘導する細胞膜ナノチューブは生体内でHTLV-1感染伝播に関与するのか、という最も重要な点を確認することができた。すなわち、(1)については、非感染T細胞株およびHTLV-1感染ヒト検体由来のプライマリT細胞を用いた解析によって、HTLV-1 Tax遺伝子がM-Secの異所性発現を誘導することがわかった。(2)ついては、細胞膜ナノチューブを形成しないM-Sec発現抑制MT-2細胞(MT-2 KD細胞)を移植したヒト化マウスでは血液、脾臓、肝臓および骨髄においてHTLV-1プロウイルス量(PVL)が低く、組織を観察するとPVL値に相関してMT-2 KD移植ヒト化マウスでは、脾臓、肝臓及び骨髄に侵入したヒト細胞が少ないことがわかった。さらに、ヒト化マウスの感染実験で感染源とするために作製したMT-2 KD細胞を詳細に解析することで、HTLV-1感染細胞で発現するM-Secが細胞膜ナノチューブの形成に重要であることが確認できた。また興味深いことに、MT-2 KD細胞では細胞運動能が低下していることが明らかになった。この結果は、M-SecがHTLV-1感染細胞の運動能を亢進し、体内における感染伝播に寄与する可能性を示唆している。このように、本研究の目的のひとつである細胞膜ナノチューブのHTLV-1感染伝播への関与について、重要な結果を得ることができた。これまでに、M-Secが形成誘導する細胞膜ナノチューブはHTLV-
分泌顆粒特異的分子SKIPがインスリン分泌とインクレチン分泌を調節する意義

sphingosine kinase 1-interacting protein (SKIP)のインスリン分泌に及ぼす影響をSKIP欠損(SKIP-mCherryノックイン、SKIP-/-)マウスを作製し検討した。SKIPは膵β細胞に発現し、α細胞には発現していなかった。また、SKIP分子の欠損によりグルコース応答性インスリン分泌(GSIS)は増強し、血糖値は有意に上昇した。分子機序の解明では、cAMP、PDE、SPHK非依存性にGSISを増強していることが明らかとなった。以上から、SKIPは、これまで報告されている経路とは独立した経路を介してGSISを調整することが考えられた。SKIP分子は膵α細胞には発現せず、膵β細胞に発現することを、マウスおよびラットのみならず、ヒト膵島でも確認できた。さらに、ラット膵島を用いた検討では、高グルコース濃度下ではSKIPの発現が低下し、低グルコース濃度下で発現が増えてくること、さらに、肥満動物モデルであるコレツキーラット膵島では、高インスリン血症ではSKIPの発現が低下していることが確認できた。このことから、SKIPの生理的役割として、高発現によりインスリン分泌の抑制を、低発現によりインスリン分泌の促進を担っていることが示唆された。そこで、ラットインスリノーマ細胞株であるINS-1D細胞を用いて、SKIPのインスリン分泌に及ぼす影響を検討した。SKIP過剰発現細胞では、グルコース応答性インスリン分泌は抑制されたが、エキセンジン-4によるインスリン分泌は抑制されなかった。一方、SKIP低発現細胞では、グルコース応答性インスリン分泌が増強されたが、エキセンジン-4応答性インスリン分泌の増強は認められなかった。このことから、SKIPは、グルコース応答性インスリン分泌の調節因子であり、インクレチン応答性インスリン分泌には影響を与えないことが考えられた。また、SKIPのグルコース応答性インスリン分泌に与えるメカニズムを明らかにするために、同分子の局在を検討したところ、インスリン分泌顆粒に局在していることが判明した。SKIPはグルコース代謝、ATP産生、電気刺激によるインスリン分泌には、SKIPの発現量が影響を与えないことが明らかとなってきていることから、SKIPはインスリン分泌顆粒において直接的にインスリン分泌に影響を与えていることが示唆され、現在詳細を詰めている。H27年度の目標は、細胞レベルでの検討と動物モデルを用いた検討が主であったが、概ね予定通りに研究を進めることができている。また、当初予定していた以上に、メカニズムの解明も進んでいるため。【方法】SKIPノックインマウスを作成した。グルコース応答性インスリン分泌はin vivoおよびex vivoで検討し、分子機序は、単離膵島を用いて様々な経路を検討した。【結果】SKIP-/-マウスでは、SKIP+/+マウスに比べipGTT後の血糖値は、30分および60分で有意に低下し、血糖ー時間曲線下面積(BG-AUC)が約15%減少した。インスリン値は15分及び60分でそれぞれ有意に上昇し、インスリンー時間曲線下面積(insulin-AUC)が約1.25倍増加した。また、10nM exendin-4存在下でのipGTTでは、SKIP+/+に比べSKIP-/-では、血糖値レベルに変化はなく、インスリン値は10分および15分で有意に低かったが、insulin-AUCには差が認められなかった。SKIP+/+膵島では、GSISは、2.8mMグルコース比し11.1mMグルコースで3.2倍、16.8mMグルコースで7.3倍増加したのに対し、SKIP-/-膵島では、同様に、それぞれ5.5倍、14.4倍増加した。しかし、exendin-4存在下のインスリン分泌に差は認められなかった。このことから、SKIP-/-膵β細胞では、グルコース感受性が増加し、グルコース刺激単独でインスリン分泌が最大限になることが示唆された。分子メカニズムは、インスリン分泌経路に関わる分子を様々に検討したが、その機序は明らかでなかった。【結語】SKIPは膵β細胞に発現し、同分子の欠損は、cAMP、PDE、SPHK非依存性にGSISを増強した。以上から、SKIPは、新たなメカニズムを介してインスリン分泌を調節する可能性が示唆された。グルコース応答性インスリン分泌に関する研究に関しては一定の成果が得られ、論文化し、アクセプトされたため。【背景】われわれは、膵beta細胞に発現する分子として、sphingosine kinase 1-interacting protein (SKIP)を同定した。SKIPは、A-kinase anchoring proteins (AKAPs)ファミリーに属する分子として報告されているが、膵beta細胞におけるSKIPの役割は明らかでなく、本研究においてインスリン分泌に及ぼす影響を検討した。【結果】mCherry(SKIP)は膵β細胞に発現していたが、α細胞には発現していなかった。SKIP-/-では、SKIP+/+に比べipGTT後の血糖値は、30分および60分で有意に低下し、血糖ー時間曲線下面積(BG-AUC)が約15%減少した。インスリン値は15分及び60分でそれぞれ有意に上昇し、インスリンー時間曲線下面積(insulin-AUC)が増加した。また、exendin-4の存在下でのIpGTTでは、SKIP+/+に比べSKIP-/-では、血糖値に変化はなく、insulin-AUCは差異がなかった。SKIP-/-膵島では11.1 mMと16.8mM

グルコース刺激下でインスリン分泌が約2.5倍に増強した。しかし、exendin-4存在下のインスリン分泌に差は認められなかった。このことから、SKIP-/-膵β細胞では、グルコース感受性が増加し、グルコース刺激単独でインスリン分泌が最大限になることが示唆された。分子機序の解明では、既知の機序以外の機構が想定された。【結論】SKIPは膵β細胞に発現し、同分子の欠損は、cAMP、PDE、SPHK非依存性にGSISを増強した。以上から、SKIPは、これまで報告されている経路とは独立した経路を介してGSISを調整することが考えられた。sphingosine kinase 1-interacting protein (SKIP)のインスリン分泌に及ぼす影響をSKIP欠損(SKIP-mCherryノックイン、SKIP-/-)マウスを作製し検討した。SKIPは膵β細胞に発現し、α細胞には発現していなかった。また、SKIP分子の欠損によりグルコース応答性インスリン分泌(GSIS)は増強し、血糖値は有意に上昇した。分子機序の解明では、cAMP、PDE、SPHK非依存性にGSISを増強していることが明らかとなった。細胞レベルでの研究は順調に進んでいることから、H28年度以降は、SKIPノックアウトマウスを作成し、in vivo、ex vivoでの検討を進める。また、SKIPがグルコース応答性インスリン分泌を調節する分子機序に関しても、ノックアウトマウスの膵島を用いて検討する。最終的には、ヒトにより近い、SKIPノックアウトラットの作成に取りかかりたい。SKIPはグルコース応答性インスリン分泌を促進したが、その詳細なメカニズムは不明である。そこで、新たな手法を用い、その機序を明らかにする。加えて、SKIPがメタボリックシンドロームに対する改善効果も認められ、SKIPの新たな役割を検討する。代謝・内分泌
造影剤腎症発生メカニズムおよび術中血液濾過透析の治療効果の検討

腎機能低下患者へのヨード造影剤の投与は造影剤腎症の発症リスクを伴う。本研究では、腎機能低下患者の血管内治療後の造影剤腎症の発症機序の解明および予防法の確立が目的である。腹部大動脈瘤患者のステント内挿術において尿中neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL)と尿中肝臓型脂肪酸結合タンパク(L-FABP)を測定することで腎機能障害の定量的測定から腎障障害の程度を測定した。造影剤投与量と関連してNGAL,L-FABPの増加を認め、造影剤腎症発症と造影剤量の容量依存性を確認した。ヨード造影投与中の血液濾過透析による造影剤除去が造影剤腎症の予防に効果的であることを検証するため比較試験を計画した。計画では対象患者の術前血清クレアチン(1.6mg/dL以上)に基準を設け、中等度から高度の腎機能低下患者を対象にすることとしている。しかしながら腎機能低下患者の手術件数は非常に少なく症例数確保の困難であった。またアンギオグラフィ撮影装置の時間空間分解能の改良、造影剤の希釈や術前CT画像から血管3次元構築を利用した術中解析等により造影剤投与量を大幅に減少させることが可能となり腎機能低下患者においても血管内治療における造影剤腎症の予防が広く行われるようになった。その結果、造影剤腎症の発症は比較的希となり血液透析による造影剤除去は現実的な造影剤腎症の発症予防法ではないことが示唆された。今年度は主に大阪大学医学部附属病院倫理委員会申請・承諾のための準備に当てられた。臨床研究を立案し大阪大学医学附属病院未来医療開発部未来医療センターにおいて自主臨床研究の申請をしたのちに、臨床研究倫理審査委員会の承諾を得ることを計画していたが、承諾を得るにあたり予想より多くの時間を必要とした。問題となった点としては、1)腎機能の評価方法の再検討2)本研究に必要な患者数の算出3)透析に使用するフィルターの造影剤除去効率の検討である。1)造影剤腎症の評価方法は、欧州泌尿生殖器放射線学会の定める基準に従い「72時間以内の血清クレアチンレベルの25%上昇または0.5mg/dL以上の増加」と急性腎不全の診断基準として「48時間以内の急速腎機能低下&#8722;血清クレアチン0.3ml/dL以上の増加またはクレアチンレベルの50%上昇」のどちらを採用するべきか共同研究者間で検討が行われ、生体試料が少ない前者の基準を採択することになった。2)本研究に必要な患者数の算出に関して、過去の海外文献に基づき造影剤腎症の発生率を推測した。しかし、診断基準や造影剤の違いから発生率が異なることが明らかとなったため、当院で行われた過去5年分の症例データを集め後方視的調査を行った。この調査結果から造影剤腎症の発生率を算出した。またこの調査に基づいた学会報告を準備中である。3)透析に使用するフィルターの造影剤除去効率についての検討にて関しては、当院の臨床工学技士らと検討を重ねた。本研究では、血液透析で効率よく循環血液から造影剤を省くことが必要となる。このための透析装置や透析回路、透析フィルターおよび透析条件について綿密に打ち合わせを行い、それぞれの製品の選定を行った。またこの研究は,狭いハイブリッド手術室で行われるため透析器や透析を操作する者の配置について工夫が必要であり関係者間で検討を行った。臨床研究倫理審査委員会の承諾を得ることを計画していたが、承諾を得るにあたり予想より多くの時間を必要とした。本研究では、腎機能低下患者の血管内治療後の造影剤腎症の発症機序の解明が目的である。本年度は1)腎機能の評価方法の再検討、2)検査に必要な機材の調達と人員配置調整のために当てられた。1)当院での事前調査の結果、腎機能評価方法の変更が必要であった。造影剤腎症評価方法は、前年度の方針として「72時間以内の血清クレアチンレベルの25%上昇または0.5mg/dL以上の増加」と定めたがこの基準では腎機能障害が高度に生じた場合のみ有意となる。現状では腎機能低下者への造影剤投与は可能な限り少量に控えることが一般化しており従来の診断基準では造影剤腎症の発症率が非常に低い状況にあることが分かった。造影剤腎症の発症率が低いことから前向き試験に必要な症例数が膨大なサンプル数となり本研究を期間内に終了することが困難であることが明らかとなった。そこで腎障害をより鋭敏に評価する生体バイオマーカー検査として近年尿中neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL)と尿中肝臓型脂肪酸結合タンパク(L-FABP)が報告されており軽度な腎障害でも計測が可能なバイオマーカーとして昨年保険収載されている。腎機能障害の定量的測定ができ障害の程度を数値化できることから統計的な検定において必要な症例数を減少させることが予想される。よって本研究の評価項目に新たに採用した。2)当院での測定を行うため、試薬購入・測定機器の当院への貸し出し・測定のために臨床検査部と人員配置の調整を行った。現在、迅速な検査が可能な状況である。