hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
RNA 2次構造を利用した遺伝子制御のための点突然変異のデザイン

本研究の目的は、原核生物の遺伝子発現を制御するための点突然変異をデザインする方法を開発することである。原核生物のモデル生物である大腸菌では翻訳開始点付近のRNA2次構造が遺伝子発現に大きな影響を与えることが知られている。そこで、RNA2次構造を安定化あるいは不安定化させる塩基置換を求めることにより、目的の点突然変異をデザインする。これを実現するために、効率の良いデザインアルゴリズムの開発、比較ゲノムなどを利用したデザイン結果の評価、翻訳開始点付近の2次構造的性質の精査を行う。今年度は研究全体の見通しをつけるため、予定していた研究項目を幅広く実施するとともに必要なデータの収集を中心に行うことで研究全体の基礎固めを行った。具体的には、原核生物の翻訳開始点付近の突然変異によるRNA2次構造エネルギーの変化を高速に計算するアルゴリズムをプログラムとして実装した。また、大腸菌の翻訳開始点付近に対して開発したプログラムにより点突然変異の設計を行い、その結果と比較ゲノム解析を組み合わせることにより、翻訳開始点付近のRNA2次構造を大きく変化させる点突然変異は進化的に避けられている傾向があることを確認した。また、大腸菌以外のいくつかの原核生物でも同様の傾向があることを確認した。また、公開された翻訳開始点と遺伝子発現量に関する網羅的なデータの収集と整備を行った。このデータをもとに、RNA2次構造エネルギーを含む様々な2次構造的特徴の中から、遺伝子発現と相関の高い特徴を抽出した。点突然変異の設計アルゴリズムのプロトタイプを作成し、その適用範囲について調査を行った。また比較ゲノムを利用して、設計した点突然変異が進化的に避けられている(つまり、遺伝子発現に影響を与えると考えられる)という傾向を得た。また、公開データを利用して2次構造的特徴と遺伝子発現の詳細な解析を行い、設計に寄与する新たな特徴を抽出した。予定していたすべての研究項目でそれぞれで進捗があり、特に2次構造的特徴の抽出については想定した以上に有望な結果が得られている。以上により、全体として順調に推移していると評価する。初年度は今年度は研究全体の見通しをつけるため、予定していた研究項目を幅広く実施した。翻訳開始点付近の2次構造的特徴の抽出は最も難易度が高いと予想していたが、想定していた以上に有望な結果が得られている。そこで、来年度はこの研究項目に集中して取り組む予定である。設計アルゴリズムのプログラムの改良や、比較ゲノム解析による設計アルゴリズムの適用範囲の調査については、ソフトウェア開発やデータ調査などの作業的な側面が強い。そこで、それらの研究項目の作業的な部分については外注を利用することで効率的に研究を進める予定である。まとめると、初年度の研究により研究時間を集中すべき部分が見えてきた。そこで、来年度はこの部分に研究時間を集中し、他の部分については外注を利用することで研究全体の効率化を図る。

そこで、来年度はこの部分に研究時間を集中し、他の部分については外注を利用することで研究全体の効率化を図る。初年度は今年度は研究全体の見通しをつけるため、予定していた研究項目を幅広く実施した。その結果、すべての研究項目で想定通り、あるいは予想以上の結果が得られるという見通しが、早い段階で判明した。特にRNA2次構造の特徴解析については予定よりも多くの研究時間を割く価値があると判断した。他の研究項目についてはソフトウェア開発などの作業的な側面があり、この部分に関しては外注で行うことが可能である。そこで、当初予定していた初年度の物品の購入費を削減し、次年度の外注費として利用することとした。初年度に繰り越した助成金と来年度の助成金を合わせてソフトウェア開発や調査的の側面が強いデータ解析のための外注に充てることとする。
多臓器連関を基盤に骨脆弱性で脳心血管疾患予測性能を改善する男性骨粗鬆症１０年追跡

FORMEN研究10年次追跡調査を2018年11月、2019年2-3月に実施した。追跡調査受診者577人(11月318人、2-3月259人)の追跡時データを得た。以下の具体的な追跡時収集し得たデータを示す。脳心血管疾患発生の把握及び動脈硬化指標の測定現病歴及び問診票を用いて脳卒中発症候補者を把握した。動脈硬化指標としては、頸動脈内膜中膜複合体厚(IMT)値を測定し、プラークの性状を評価した。同一検者による測定を実施し、すべての画像について申請者が確認し、適宜画像上の再測定を行い測定値を確定した。上腕足関節脈波伝播速度(PWV)・足関節上腕血圧比(ABI)の測定についても同一検者による測定を実施した。症候的骨折の把握症候的骨折は「痛みを伴い、医療機関でX線撮影を受けて医師によって診断された骨折」として質問票による回答を専任のスタッフが確認・補完した。胸腰椎のデジタル画像撮影と椎体骨折の診断Hologic社QDR4500A車載型を用い、単一エネルギーX線吸収法にて胸腰椎側面のデジタル画像撮影を行い、現有のHologic社製骨形態計測ソフトウェアを使用し椎体高を測定した。古典的循環器疾患リスク要因の把握古典的循環器疾患リスク要因の把握については、身長・体重・腹囲、血圧の測定、生化学的血液検査、問診票による喫煙、飲酒習慣に関する情報収集を行った。これまで2018年2-3月に実施した10年次追跡予備調査を含め2018年度の10年次追跡調査を受診し動脈硬化指標を測定し得た対象者数は748名である。既にFORMEN studyの対象地域での調査を終えたものの、当初の見込みよりも受診者数が少なかった。そこでFORMEN studyのベースライン時調査を受診した2012人中、現在者約1500名の約67割となる900名1000名の10年次追跡調査受診者数を獲得目標数として、2019年度再度同対象地域で追跡調査を実施することとした。10年次追跡調査を受診しなかった対象者に調査を実施すべく、再度、奈良市にて2019年8月26日9月14日の期間に調査を実施する。また、橿原市においても同様に2019年12月11日12月22日、2020年1月10日19日の期間で調査を実施する。必要な対象者数を確保するため、橿原市においては新規の65歳以上で独歩可能な地域在住男性を対象者として募集し、橿原市における10年次追跡調査時に併せて調査を行なう。
デリバリー・プロセスにかかわるスクリプトの学習と共有が顧客満足に及ぼす影響

サービス消費では、顧客もデリバリー・プロセスに参加し、他の参加者と協働しなければならない。参加と協働における顧客の行動は彼がデリバリー・プロセスに関して保有するスクリプトに基づくことから、顧客が他の参加者の保有するスクリプトと共通性の高いものを保有しているかどうかが、顧客満足に重大な影響を及ぼすと考えらる。スクリプトにはこの台本機能以外に、評価基準機能と予測向上機能があり、これらが適切に働くことも顧客満足にポジティブな影響を及ぼすと考えられる。顧客満足の形成におけるこのようなスクリプトの機能を理論的・実証的に考察を行った。実証的考察では、医療サービスとレストラン・サービスにおいて顧客満足調査を実施した。具体的には、医療サービスにおいて利用が進んでいるクリティカルパスが明示的スクリプトとして機能すると考えられることから、この利用の有無が入院患者の満足や評価に及ぼす影響を明らかにするための質的・量的調査を実施した。レストラン・サービスについては、利用者にスクリプトにかかわる情報を事前に提示した場合としない場合で、利用者の満足や評価がどのように異なるのかを明らかにするための量的調査を実施した。その結果、デリバリーの参加者間でのスクリプトの共有は外部顧客の満足にポジティブな影響を及ぼすことが明らかになったが、その影響度は期待したほど大きなものではなかった。そして、スクリプトは外部顧客満足に直接的に影響を及ぼすのか、それとも他の要因を通じて間接的に影響を及ぼすのか、については今後の研究課題として残された。また、スクリプトやそれにかかわる情報をサービス・デリバリー前に提示することは外部顧客の満足構造を変化させることや、提示内容によっては外部顧客満足にネガティブな影響を及ぼす可能性があることも明らかになった。サービス消費では、顧客もデリバリー・プロセスに参加し、他の参加者(従業員や他の顧客)と協働しなければならない。参加と協働における顧客の行動は彼がデリバリー・プロセスに関して保有するスクリプトに基づくことから、顧客が他の参加の保有するスクリプトと共通性の高いものを保有しているかどうかが、顧客満足だけでなく従業員の満足にも重大な影響を及ぼすと考えられる。すなわち、顧客が共通性の高いスクリプトを保有している場合には、デリバリーは効果的且つ効率的に展開されるために、顧客満足は高くなる。逆に、共通性が低い場合には、デリバリー・プロセスで中断やトラブルが発生するために、顧客満足は低くなる。そして、このことは従業員のデリバリー・プロセスに関する満足にも同様にあてはまると考えられる。本年度は、このようなスクリプトの機能と重要性について考察するために、ホテル、レストラン、航空会社、病院の従業員に対してヒアリング調査を行なった。その結果、顧客と従業員の保有するスクリプトの共通性が低い場合には、顧客は従業員に不満を抱くだけでなく、従業員もその顧客を好ましく思わないことが明らかになった。さらに、顧客の保有するスクリプトは利用経験やサービスに対して求めるコア・ベネフィットによって変化することも明らかになった。たとえば欧米人と日本人ではレストランでの食事に対して求めるものが異なるために、どちらに対応するかで従業員がスクリプトを変えなければ、混乱や不満が発生するようである。このことから、顧客満足を低下させないためにはサービス組織が顧客と従業員の保有するスクリプトの共通性を高めるような情報提供を行なうか、あるいは従業員が各顧客が保有するスクリプトを推測しそれに適応するか、のどちらかが必要とされるが、現実の場面では、後者の方が多く採用されていることも明らかになった。参加と協働における顧客の行動は彼がデリバリー・プロセスに関して保有するスクリプトに基づくことから、顧客が他の参加の保有するスクリプトと共通性の高いものを保有しているかどうかが、顧客満足に重大な影響を及ぼすと考えられる。

すなわち、顧客が共通性の高いスクリプトを保有している場合には、デリバリーは効果的且つ効率的に展開されるために、顧客満足は高くなる。逆に、共通性が低い場合には、デリバリーの中断やトラブル発生のために、顧客満足は低くなる。本年度は、スクリプトの機能とそれの顧客満足に及ぼす影響を明らかにするために、病院とレストランにおいて量的調査を実施した。病院での調査では、明示的なスクリプトとしてそれと同様な機能を持つと考えられる「クリティカルパス」を用いた患者と用いなかった患者間で、満足度とその構造、デリバリープロセスに対する評価の比較を行った。その結果、スクリプトは理論的に導かれる三つの機能、すなわち「台本機能」・「評価基準機能」「予測性向上機能」を保有していることが推測された。しかし、満足度はクリティカルパスを用いた患者の方が高かったが、統計的に有意差は見られなかった。レストランでの調査では、メニューや従業員の行動に関する情報を提示した場合としなかった場合で、満足度や評価がどのように異なるのかを分析した。しかし、病院における調査ほど有意な差異は見られなかった。以上のことから、参加者間でのスクリプトの共有は顧客満足にポジティブな影響を及ぼすが、サービスでもその利用頻度によってスクリプトの学習・共有度が異なるので、人為的にスクリプトを提示することの効果は異なることが明らかになった。
神経終末部の脱分極によるホスホリパーゼCの活性化と伝達物質放出の増強

細胞外カルシウムイオンを除去した条件下で、神経終末部の脱分極刺激を行って、神経終末部内で起こるカルシウム放出とそれに伴って生じる神経伝達物質の放出増強について、そのメカニズムの解明を目的に研究を遂行した。実験にはラット脊髄後角から機械的処理によって急性単離した神経細胞を用いた。単離した神経細胞にパッチクランプ法を適用し、細胞外無カルシウム条件下で高カリウム溶液を投与して神経終末部を脱分極させると、グリシン作動性自発性抑制性シナプス後電流(IPSC)の頻度が約10倍に増加した。この応答は、細胞外ナトリウムイオンを除去した条件下やウワバイン存在下でも認められたが、これらの条件では、脱分極応答からの回復が著明に抑制された。この結果から脱分極刺激後のIPSC頻度の回復過程にナトリウム・カルシウム交換体が関与しており、脱分極刺激でカルシウム放出が起こっていることが示唆された。実際、脱分極によるIPSCの頻度増加は膜透過性のカルシウムキレート薬であるBAPTA-AMの処置によって強力に抑制され、さらに、細胞内カルシウム貯蔵部位を枯渇させると、脱分極による伝達物質放出増強がみられなくなった。また、この脱分極による伝達物質放出の増強はホスホリパーゼC阻害剤であるU73122により強力に抑制された。シナプス小胞に取り込まれる蛍光色素FM1-43を用いて、シナプスの開口放出を調べたところ、FM1-43の蛍光強度は細胞外無カルシウム条件下の脱分極刺激で著明に減少し、脱分極自体で伝達物質の開口放出が起こっていることがわかった。以上の結果から、神経終末部では脱分極自体でホスホリパーゼCが活性化されて伝達物質放出が増強される機構が存在することが明らかになった。
グリーンプラスチック(PBS、PLA)の再成形利用が材質劣化に及ぼす影響

本研究ではグリーンプラスチック(PBS,PLA)の高度利用およびリユースを目的として研究を行った。また利用するグリーンプラスチックの強度の向上を目的とした改質や複合材料化を試みた。1.PLAのリユースについて、利用時の材質劣化を想定せず、単純に再成形を5回繰り返しても強度の低下が見られないことが明らかにした。利用時の材質劣化を想定し、吸水時さらには高温による加水分解を発生させ、再成形が材質にあたえる影響の研究を行った。この結果、吸水により強度の劣化は、乾燥処理や再成形により吸水前の強度に戻ることが確認されたが、加水分解により劣化した材料は再成形後にも強度は戻らないことが確認された。2.高強度化を行うためジュート繊維の糸を強化材とするグリーンコンボジットの開発を行った。水分散型PLAを用い、綿糸およびジュート繊維内部に樹脂を含浸させることによって、引張強度でポリカーボネートとジュート繊維強化同等の強度を有する材料の作成手法を開発した。またクリープ特性、疲労強度も向上することが確認された。3.結晶性高分子であるPLAおよびPBSを使用したことより、結晶による材質改善の可能性を検討した。結晶化度の上昇により機械的性質は向上することが確認された。一方、結晶化度が高いほど加水分解挙動が促進される弱点が明らかとなった。4.またすべての材料について、結晶化度がクリープ特性に及ぼす影響の把握を行っていた。PLAについては、本年度は結晶化度のみならず、結晶粒径を考慮したクリープ特性の把握を行った。その結果、結晶粒径、結晶化度に依存して、クリープ挙動が変化することが明らかとなった。5.グリーンプラスチックのリユースに関するLCAの文献調査を行ったが、体系化するには至らなかった。本年度は、グリーンプラスチックのリユースとグリーンコンポジット作製の基礎に関する研究を行った。1、生分解性プラスチックのポリブチレンサクシネート(PBS)およびポリ乳酸(PLA)について、原料ペレットから、ホットプレス法による試験片の自作技術を確立し、次年度のリユースによる材質劣化の評価を可能とした。2、ジュート及び綿糸を使用したグリーンコンポジットの作成を試み、現行エンジニアリングプラスチックに相応する機械的性質を有する材料作製を可能とした。3、両材料を水環境および種々の湿度環境で長期間曝露することにより、材料の吸水・吸湿・温度特性を明らかにした。吸水・吸湿特性の研究から両材ともFickの拡散則が成立することを確認した。これら環境下での両材の劣化および結晶化度の変化を示差走査熱量測定(DSC測定)およびX線回折により分析し、短期の環境暴露ではほとんど影響が生じないものの、長期および高温下では加水分解、結晶化度の変化等が確認された。本年度購入した液体クロマトグラフ(HPLC)の応用に関しては、本年度実施した熱・水処理条件では劣化の程度が低く、量的評価には利用にいたらなかったが来年度より活躍が期待される。4、両材の機械的特性については、引張弾性率、曲げ弾性率、引張強度、および曲げ強度の計測を行った。5、PBSの引張クリープ試験を行い、アレニウス型の温度・時間換算則が成立することを明らかにした。一方、クリープ特性が吸水量に依存することを明らかにし、水分があたかも温度変化と同様に作用し、吸水量・時間換算則が成立することを確認した。このことは材料設計に十分活用が可能であることを示している。本年度は、グリーンプラスチックのリユースとグリーンコンポジット作製の応用に関する研究を行った。1.生分解性プラスチックのポリブチレンサクシネート(PBS)に対して紫外線照射装置を用いることで、紫外線劣化挙動の把握を行った。

その結果、紫外線照射時間に伴い、PBSの表面から劣化していくことが確認され、劣化した部分についても分子量が減少していることが熱特性などから確認した。2.ジュート及び綿糸を使用したグリーンコンポジットの作成手法の改良により、機械的特性を任意に操作することが可能となった。特にジュート麻の撚り、毛羽に着目することで、工業材料として十分な機械的性質を有するグリーンコンポジットの作製を可能にした。3.生分解性プラスチックを成型する際の成型する際の冷却速度を変化させることで結晶化度を任意に調整することが可能になり、クリープ挙動に及ぼす結晶化度の影響を確認した。4.PLAが生体内で使用することを考慮して、疑似生体水中で研究を行う。浸漬処理による吸水率の増加に伴い強度が顕著に低下することが確認され、水分が強度に及ぼす支配的因子であることが確認された。また、吸水が疲労強度を著しく低下させることも明らかにした。しかし、それらの強度低下は、生体環境下での長期使用条件を満たすことが確認された。5.リユースに関する研究を本年より実施した。PBS板を本年度購入した粉砕器によりペレット化し、再成形を繰り返したところ、5回の再成形では強度がほとんど変化しないことを確認した。リユースする際。使用中に劣化が発現した場合における再成型を把握するため、途中吸水させた材料のリユースに関する研究を行った。吸水がリユース材に及ぼす効果は確認できたが、定性的・定量的評価は行えていないため、次年度により詳細な検討を行う必要がある。本年度はグリーンプラスチックの再成形利用が材質劣化に及ぼす影響に関する研究を行った。1.PLAのリユースについて、昨年度は再成形を5回繰り返しても強度の低下が見られないことが明らかにした。本年度は、過酷な環境状態を考慮して、吸水し、加水分解を発生過程を入れ、再成形があたえる強度変化の研究を行った。この結果、吸水により強度の劣化が発生しても、再成形により吸水膳の強度に戻ることが確認されたが、加水分解により劣化した材料は再成形前の強度に依存することが明らかとなった。2.昨年度までのグリーンプラスチックではジュート繊維の糸の内部への樹脂の浸透が完全ではなかったため、本年度は水分散型PLAを用い、ジュート繊維内部に樹脂を含浸させることによって、引張強度でポリカーボネートと同等の強度を有する材料の作成手法を開発した。また疲労強度についても綿糸強化PLAと同等の結果を有するグリーンプラスチックの作成を可能とした。3.結晶性高分子であるPLAを使用したため、結晶による材質改善の可能性を検討した。本年度は結晶化度を調整したPLAを用いることで、結晶化度と吸水・加水分解特性の関係を確認した。その結果、結晶化度が高いほど加水分解挙動が促進されることが明らかとなった。4.昨年度までは結晶化度がクリープ特性に及ぼす影響の把握を行っていたが、本年度は結晶化度のみならず、結晶粒径を考慮したクリープ特性の把握を行った。その結果、結晶粒径、結晶化度に依存して、クリープ挙動が変化することが明らかとなった。5.グリーンプラスチックに関するLCAの基礎データの収集を目的として、文献調査を行ったが、体系化するには至らなかった。
μCTを用いた病巣周囲骨梁構造の3次元的解析

平成11年度は、2次元アナログ画像を描出させる上でどのX線フィルムを使用すべきかを検討した。解像度、粒状性も含め、とくに今回の研究で最も大事な構造物の臨床画像の鮮明度についての結果に重点をおいてX線フィルムを選択した。評価対象は、"線"として描出しやすい正常構造(下顎大臼歯部の骨梁構造、顎関節部の骨梁構造、上顎洞底付近の骨梁構造)の描出能とした。解像度、粒状性の面を含め総合的にKodak Ektavisionフィルムが最も妥当であるとの結論を出した。その後、選択された銀塩フィルムを用いて撮影した病巣のアナログ画像から、病巣が骨硬化帯を伴って限局化し、エックス線学的に"線"として周囲正常組織との境界が明らかな疾患を抽出することを試みた。骨の辺縁あるいは骨梁を描出しやすい画像所見を呈する良性腫瘍あるいは顎嚢胞にのみ対象を絞ることにした。しかし、フィルムそのものをμCTのレーザービームで走査しても、当初予定していたような三次元画像構築に必要な画像データを獲得することができなかった。平成12年度は、銀塩フィルムそのものよりも実際に摘出された顎骨をμCTにかけ、付属の3Dソフトウエアを使って直接3D画像を構築し、その画像を既存のパーソナルコンピュータで画像処理する方法に切り替えることにした。対象疾患は自ずから顎骨片側離断の可能性がありしかも骨増生と周囲正常骨もしくは嚢胞で境界された病巣であることが必要なため、巨大嚢胞もしくはエナメル上皮腫に限定して症例収集に望んだが、期間内に対象になりうる症例として収集できたのはdesmoplastic amelobalastoma一例のみであった。これをμCTで走査して画像データを獲得した。本症例を22μmで断層画像データを収集し、病巣境界部と、同部位の正常骨梁構造との緻密度の比較をヒストグラムで比較した結果、病巣部では骨梁と骨髄腔とを鮮明に分離できないことがわかった。現在骨梁の占有する容積比率をAVS画像処理システムを用いて計測し、病理組織脱灰標本とμCT像の比較を試みている。本研究は、従来の銀塩フィルムを用いた2次元アナログ画像のエックス線所見、とくに病巣辺縁部の状態を3次元的に抽出表現し、これまでとは違った3次元的な画像所見が鑑別診断に役立つことを期待するものである。まず、従来の銀塩フィルムを用いて撮影した病巣のアナログ画像から、病巣が骨硬化帯を伴って限局化し、エックス線学的に"線"として周囲正常組織との境界が明らかな疾患を抽出した。この際、その境界辺縁部に沿って石灰化所見を伴ったものも抽出の対象とした。病理組織学的検査の結果、現時点では歯根嚢胞、石灰化歯原性嚢胞、歯原性石灰化上皮腫、腺様歯原性腫瘍ならびにエナメル上皮腫がその対象となった。これらのアナログ画像をマイクロCTのレーザービームで走査し、ディジタル画像データを獲得した。この画像データは、フィルムの深さ方向をZ軸、スキャン方向をX軸とし、さらにZ軸方向への各スライス断面像(X-Y画像)として獲得された。

今回は、とくに病巣境界辺縁部を対象としているため、得られたディジタル画像のうちどの部位までが骨か、あるいは骨以外の領域はどこかを判別する必要性と同時に、両者の判別がつかないケースが殆どであったため、その部位の画像データを2値化する必要があった。この2値化データを用いて現在3D画像の構築を試みている。しかし、解像度の面から各疾患ごとの大きな差異が認められないのが現状である。研究継続にあたり、銀塩フィルムそのものよりも実際に摘出された顎骨をマイクロCTにかけ、付属の3Dソフトウエアを使って直接3D画像を構築し、その画像データを既存のパーソナルコンピュータで画像処理すべきではないかと考えている。対象疾患は自ずから顎骨片側離断の可能性のある巨大嚢胞もしくはエナメル上皮腫と考えている。本研究は、従来の銀塩フィルムを用いた2次元アナログ画像のエックス線所見、とくに病巣辺縁部の状態を3次元的に抽出表現し、これまでとは違った3次元的な画像所見が鑑別診断に役立つことを期待するものである。昨年度は、2次元アナログ画像の描出をする上でどのX線フィルムを使用すべきかに終始し、とくにパノラマフィルムの画質特性の検討で終わった。その後、選択された銀塩フィルムを用いて撮影した病巣のアナログ画像から、病巣が骨硬化帯を伴って限局化し、エックス線学的に"線"として周囲正常組織との境界が明らかな疾患を抽出することを試みた。本年度は画像所見から良性腫瘍あるいは顎嚢胞にのみ対象を絞ることにした。しかし、フィルムそのものをマイクロCTのレーザービームで走査しても、当初予定していたような三次元画像構築に必要な画像データを獲得することができなかった。本来、この研究の目的は、とくに病巣境界辺縁部を三次元的にとらえることであったが、得られたディジタル画像のうちどの部位までが骨か、あるいは骨以外の領域はどこかを判別することが当初の予定どおりにはいかなかったため、銀塩フィルムそのものよりも実際に摘出された顎骨をマイクロCTにかけ、付属の3Dソフトウエアを使って直接3D画像を構築し、その画像を既存のパーソナルコンピュータで画像処理する方法に切り替えることにした。対象疾患は自ずから顎骨片側離断の可能性がありしかも骨増生と周囲正常骨もしくは嚢胞で境界された病巣であることが必要なため、巨大嚢胞もしくはエナメル上皮腫に限定して症例収集に望んだが、対象になりうる症例はdesmoplastic amelobalastoma一例のみであった。これをマイクロCTで走査して画像データを獲得した。唯一対象となった本症例を22μmで断層画像データを収集したが期待したような骨梁構造の移行部を鮮明に描出することはできなかった。現在病理組織脱灰標本との比較を試みようとしている
準結晶合金の触媒作用と触媒材料への応用

本研究では、準結晶合金の触媒作用と触媒材料としての可能性を見極めるため、2つの観点から研究を行った。1つ目は、触媒活性金属を構成元素に持つ各種Al基準結晶合金を触媒前駆物質としてNaOHまたはNa2CO3水溶液によりAlをリーチング(溶出)させた触媒を調製し、それらのリーチング挙動と触媒特性を詳細に調べた。2つ目は、準結晶のような複雑な構造を持つ合金(3元系Al基準結晶合金:Al-X-Y)を前駆物質としてこれからAlをリーチングする場合、従来の結晶Al基合金に比べ、準結晶合金からAlを抜取る際に生じる原子の再配列の方が非平衡相を創出する可能性が高いため、ユニークな合金化が起こるかを検討した。本研究では、準結晶合金の触媒作用と触媒材料としての可能性を見極めるため、触媒活性金属を構成元素に持つ各種Al基準結晶合金を触媒前駆物質としてNaOH水溶液によりAlをリーチング(溶出)させた触媒を調製し、それらのリーチング挙動と触媒特性を詳細に調べた。さらに、準結晶のような複雑な構造を持つ合金(3元系Al基準結晶合金:Al-X-Y)を前駆物質としてこれからAlをリーチング(溶出)する場合、従来の結晶Al基合金に比べ、準結晶合金からAlを抜取る際に生じる原子の再配列の方が非平衡相を創出する可能性が高いため、ユニークな合金化が起こるかを検討した。本研究の代表的な成果として、Al-Pd-TM (TM=Ni or Co)準結晶合金を前駆物質としてNaOH水溶液でリーチング処理するとAlの選択的溶出が起こり、残されたPd-TM金属原子間で自己組織化的に合金化が進行し、ナノ結晶合金粒子が形成することを見出した。準結晶では、構成原子が高い配置エントロピー状態におかれているために、Al原子が溶出した後、残された2種類の構成原子も高い配置エントロピー状態にあり、原子再配列の際に非平衡状態が形成されやすい。そのため、従来の溶解法では作製できない合金相が作製できた。このことは、本研究の調製法は従来の合金ナノ粒子の調製法のように金属塩や金属錯体などを使用しないため金属・合金化において構成金属の還元特性の制約を受けないためコアーシェル型ではない均一組成のナノ結晶固溶体合金粒子が形成できることを示している。また、もう一つのポイントは、金属種の塩や保護配位子などを除去するための熱処理を必要としないため、結晶粒の成長が抑制され結晶子サイズが小さく比較的表面積の高い合金粒子が得られることを示唆している。準結晶(QC: quasicrystal)は結晶(crystals)、アモルファス(amorphous)に続く第3の物質構造(新物質材料)として注目されている。そこで、本研究では、準結晶合金に着目して2つの観点から学理的材料研究を行った。1つ目は準結晶合金を触媒前駆物質(素材)として扱った。2つ目は、同一な構成金属種から成る異なる物質構造(結晶・準結晶・アモルファス)を有する合金系を研究対象として触媒材料特性を詳細に比較し準結晶構造の効果を調べた。これらの検討から、準結晶構造(準周期構造)が触媒特性に及ぼす効果を明確にするとともに準結晶合金の触媒材料への展開を図った。本研究で扱った準結晶合金はいずれも触媒活性金属種を含んでおり、特異な構造(準周期構造)にもかかわらず容易かつ再現性良く良質なサンプルを調製できることから、触媒特性および表面物性などを調べるのには最適な金属試料である。我々は、予備的知見である、Al63Cu25Fe15準結晶合金を前駆物質とした結果を踏まえ、本年度は、各種Al基準結晶合金(Al-Cu-Co, Al-Pd-Mn, Al-Pd-Ni etc)を中心にリーチング処理による触媒調製を行った。その結果、結晶合金を用いた場合よりも準結晶合金を前駆物質とした方が準結晶構造特有の構成金属組成揺らぎによりAlの溶出速度が著しく抑制されるため、より微細なコンポジット相が形成されることが明らかとなった。この微細なコンポジット相が触媒活性相として機能していると考えられる。本年度は、Al基準結晶Al-X-Yを前駆物質としてアルカリ性水溶液でAlを選択的に溶出させることで、残されたX-Y原子間の再構成に伴う合金化プロセス(金属間相互作用)を巧みに利用するナノ結晶合金粒子の調製法を確立した点は特筆すべきことである。この調製法のメリットは、従来の合金ナノ粒子の調製法のように金属塩や金属錯体などを使用しないため金属・合金化において構成金属の還元特性の制約を受けずに組成不均一やコアーシェル型ではない均一なナノ固溶体合金粒子が形成できる点である。前年度の検討も継続するとともに、物質構造と触媒特性との相関を系統的に調べることで準結晶構造の触媒作用に及ぼす影響を明確にする。

そこで、同一組成合金において、合金の作製・処理法を変えることにより結晶、アモルファス、準結晶の各構造がつくり分けられる合金系を用いる。Al75Cu15V10 (atom%)は、液体急冷するとアモルファスになり、これを熱処理することで結晶(600oC)、準結晶(420oC)のものをそれぞれ作製できることから、この合金試料を用いてリーチング特性や触媒特性の比較を行う。また、準結晶合金自身の触媒特性も検討する。Ag-In-RE, Au-In-RE系準結晶(Ag42In42(Yb or Ca)16; Au42In42Ca16 (atom%))には構成元素が同じで構造が結晶タイプのいわゆる近似結晶(1/1, 2/1)が存在する。そこで、準結晶v.s.近似結晶の各触媒の反応特性(CO酸化、C2H4酸化・水素化など)を比較することにより準周期構造特有の性質の有無を明確にする。合わせて、各種反応性ガスの吸着特性や反応ガス雰囲気下での酸化・還元特性についても調べる。次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり、平成25年度請求額と合わせ、平成25年度の研究遂行に使用する予定である。
選択MOVPE法によるシリコン基板上への窒化物半導体ナノヘテロ構造の作製

シリコン基板上の選択MOVPE成長法における成長時の基礎物理を明らかにするため、減圧下で選択成長したGaN(窒化ガリウム)ストライプ上での原料の拡散機構を明らかにすることを目的とし、本年度の研究を遂行してきた。具体的には、GaNファセット上にAlGaN薄膜を成長し、成長圧力、成長雰囲気が膜厚、組成の分布に及ぼす影響について検討を行った。また気相の拡散場の数値解析を行い、実験、数値解析の両面から気相の拡散場の振る舞いを議論した。AlGaN層の膜厚分布を測定した結果、これまでに大気圧MOVPE法において観測されたリッジ成長に加え、500Torrで作製した試料においては(1-101)面の底部でリッジ成長が起こることを新たに見いだした。また、リッジ成長は成長圧力の低下とともに弱められ、100Torrにおいては均一な膜厚のAlGaN薄膜が形成された。気相場の数値解析の結果は、気相拡散に伴う不均一な原料供給が膜厚の分布を引き起こす様子が明らかにした。また数値解析結果より、成長圧力の低下に伴い気相中のIII族原料の拡散係数が増加し、気相中の拡散長が増加して不均一な原料供給が抑制されることが分かった。解析結果は、成長圧力の低下に伴うリッジ成長抑制をよく説明した。成長圧力の変化に伴う気相場の変化にも関わらず、組成解析から得られた(0001)面上のGaの表面拡散長は0.7μm程度であり、成長圧力に依存しなかった。これは、得られた表面拡散長が気相中の化学プロセスに依存せず純粋に表面だけ決まる値であることを示唆した。また、(1-101)面上においては(0001)面よりやや短い0.46-0.62μmの表面拡散長が得られた。このように本年度の研究においては、ファセット構造上へのAlGaN成長において均一膜厚の薄膜形成が可能であるという応用上有益な知見を得ることに成功し、その成長機構に関する基礎的な知見を実験・理論の両面から明らかにすることができた。
炎症メディエーターの制御機構に着目した神経性嗅覚障害の病態生理の解明

1.嗅粘膜傷害・再生過程における好酸球の浸潤様式の解析【対象と方法】2か月齢C57BL6雄マウスにメチマゾール投与による嗅神経傷害を惹起した。傷害前、傷害後3日、7日、14日、21日、28日、56日の時点で組織切片を作成、シリウスレッド染色(好酸球)を行い、嗅神経上皮の傷害・再生過程における好酸球の浸潤様式を詳細に調べた。【結果と考察】好酸球は非傷害時には嗅粘膜に浸潤がみられなかった。メチマゾール傷害後14日で嗅粘膜の腹外側に浸潤が出現し、21-28日で浸潤数がピークとなり56日では浸潤が消失した。以上の結果は嗅神経の傷害・再生過程において好酸球が主として炎症の収束や神経再生に機能を持つ可能性を示唆する。2.マウス嗅粘膜傷害時の基底細胞動態にカロリー制限が与える影響の解析【対象と方法】生後2ヶ月のC57BL6雄マウスを2群に割り付け、コントロール食と36%CR食を各々投与して1カ月飼育したのち、メチマゾールによる嗅粘膜傷害を惹起した。傷害後1週の時点で各マウスから嗅粘膜の組織切片を作成し、水平基底細胞と球状基底細胞の分布を免疫染色で調べた。【結果と考察】傷害後1週の嗅粘膜再生早期に球状基底細胞の分布は対照群とカロリー制限群で変化がなかったが、水平基底細胞はカロリー制限群で有意に細胞数が減少していた。本結果はカロリー制限によって嗅粘膜傷害後の再生が不完全になる現象の背景に基底細胞の動態変化が関与している可能性を示唆する。嗅粘膜傷害・再生過程における各炎症細胞種の浸潤の時間的空間的な様式の組織解析が終了した。現在、組織再生時に浸潤する好酸球が神経再生に関与するとの仮説の元に、好酸球除去マウスにおける神経再生の評価を実施すべくマウスモデル作成を進めている。またカロリー制限が嗅神経上皮の再生過程に及ぼす影響の解析は実験が終了し論文を投稿、現在査読中である。嗅神経上皮の再生過程における好酸球及びマクロファージの役割の解析を進めるとともに、好酸球の浸潤を誘導しまた組織再生に関与するとされているTh2サイトカインの嗅粘膜における分布、及び組織傷害時の動態を調べる。また抗炎症メディエーターによる嗅神経上皮再生の促進効果を解析する。1.嗅粘膜傷害・再生過程における各炎症細胞腫の浸潤様式の解析【対象と方法】2か月齢雄マウスにメチマゾール投与による嗅神経傷害を惹起した。傷害前、傷害後3日、7日、14日、21日、28日、56日の時点で組織切片を作成、抗Ly6G抗体(好中球)、抗F4/80抗体(マクロファージ)、抗CD3抗体(Tリンパ球)による免疫組織染色、及びシリウスレッド染色(好酸球)を行い、嗅神経上皮の傷害・再生過程における各炎症細胞腫の浸潤様式を調べた。【結果と考察】好中球は傷害後早期に嗅粘膜の背内側に浸潤し、速やかに消失した。マクロファージは非傷害時にも嗅粘膜のほぼ全域に分布がみられ、再生後期に浸潤が増加した。Tリンパ球は傷害後早期から再生早期にかけて嗅粘膜の腹外側を中心に浸潤がみられ、再生後期には消失した。好酸球は神経再生のピークに合わせて嗅粘膜の腹外側に浸潤がみられた。以上の結果は嗅神経の傷害・再生過程において各炎症細胞が特有の時間的・空間的浸潤様式を持つことを示し、各炎症細胞種が炎症の惹起、収束、神経再生に固有の機能を持つ可能性を示唆する。2.マウス嗅粘膜のカロリー制限による遺伝子発現の変化の網羅的解析【対象と方法】生後2ヶ月のC57BL6雄マウスを2群に割り付け、コントロール食と36%CR食を各々投与して1カ月飼育した。飼育後各マウスから嗅粘膜を摘出しRNAを抽出、DNAマイクロアレイによる網羅的解析を施行した。【結果と考察】総解析遺伝子数は59305であった。これらをgene ontology解析で解析を行ったところ、「組織障害に反応する遺伝子群」に有意な変動を認めた。この遺伝子群の中にはIL-6、CCL2、CXCL1など組織の炎症に関与する遺伝子が含まれ、CR群でいずれも上昇していた。この結果はCR群で嗅粘膜の傷害後の再生が不完全であったことと関連がある可能性がある。現在、組織再生時に浸潤する好酸球が神経再生に関与するとの仮説の元に、好酸球除去マウスにおける神経再生の評価を実施すべく準備を進めている。またカロリー制限が嗅神経上皮の再生過程に及ぼす影響の解析は実験がほぼ終了し、現在論文執筆中である。

メチマゾール傷害後14日で嗅粘膜の腹外側に浸潤が出現し、21-28日で浸潤数がピークとなり56日では浸潤が消失した。以上の結果は嗅神経の傷害・再生過程において好酸球が主として炎症の収束や神経再生に機能を持つ可能性を示唆する。2.マウス嗅粘膜傷害時の基底細胞動態にカロリー制限が与える影響の解析【対象と方法】生後2ヶ月のC57BL6雄マウスを2群に割り付け、コントロール食と36%CR食を各々投与して1カ月飼育したのち、メチマゾールによる嗅粘膜傷害を惹起した。傷害後1週の時点で各マウスから嗅粘膜の組織切片を作成し、水平基底細胞と球状基底細胞の分布を免疫染色で調べた。【結果と考察】傷害後1週の嗅粘膜再生早期に球状基底細胞の分布は対照群とカロリー制限群で変化がなかったが、水平基底細胞はカロリー制限群で有意に細胞数が減少していた。本結果はカロリー制限によって嗅粘膜傷害後の再生が不完全になる現象の背景に基底細胞の動態変化が関与している可能性を示唆する。嗅粘膜傷害・再生過程における各炎症細胞種の浸潤の時間的空間的な様式の組織解析が終了した。現在、組織再生時に浸潤する好酸球が神経再生に関与するとの仮説の元に、好酸球除去マウスにおける神経再生の評価を実施すべくマウスモデル作成を進めている。またカロリー制限が嗅神経上皮の再生過程に及ぼす影響の解析は実験が終了し論文を投稿、現在査読中である。嗅神経上皮の再生過程における好酸球及びマクロファージの役割の解析を進めるとともに、抗炎症メディエーターによる嗅神経上皮再生の促進効果を解析する。嗅神経上皮の再生過程における好酸球及びマクロファージの役割の解析を進めるとともに、好酸球の浸潤を誘導しまた組織再生に関与するとされているTh2サイトカインの嗅粘膜における分布、及び組織傷害時の動態を調べる。また抗炎症メディエーターによる嗅神経上皮再生の促進効果を解析する。遺伝子改変マウスの購入、モデルマウスの作成が次年度に繰り越したため、これにかかる経費の繰越額が生じたが、2019年度前半で使用予定である。
金属ポルフィリン錯体を配媒とした人工光合成反応による二酸化炭素の高効率変換反応

本研究は、クロロフィルと類似の基本骨格を有する金属ポルフィリン錯体を光配媒とし、二酸化炭素を有用物質に転換する反応を可視光のエネルギーを用いて高効率で行なうことを目的としている。具体的には、以下の反応を検討し、二酸化炭素、α,β-不飽和エステル、吾機金属アルキル化試薬から、可視光照射下にて温和な条件下にて、医農薬中間体として有用なマロン酸エステル誘導体を高収率で、かつ配媒的に得ることに成功した。また、この際、メタクリル酸エステルのようなα、β-不飽和エステル以外に、メタクリロニトリルのようなα、β-不飽和ニトリルも基質として利用することができ、α-シアノカルボン酸類を高収率で得ることにも成功した。さらに、この検討過程において、ジルコニウムのポルフィリン錯体を配媒とすることにより、アルコールによるケトンの光還元反応を見いだし、将来的な「アルコールによる二酸化炭素の光還元反応」の実現にむけての基礎を築いた。
運動介入による骨髄微小環境（ニッチ）再構築と脳可塑性の連関

骨髄細胞は血球細胞のみならず血管系の恒常性維持と傷害修復に関与する組織幹細胞を有する。骨髄微小環境についてSHRSPと健常群との比較、発症前後および運動介入による変化を調べ、脳と骨髄の臓器連関の観点から検討した。骨髄は低酸素環境に保たれ、一生涯の血球と血管系幹細胞・前駆細胞を維持すると考えられている。しかし大量の血球が必要な状況下では、主にジヌソイドが拡張して酸素濃度を上げ、前駆細胞の増殖分化の促進や髄外造血の亢進が起こり需要に対応することが報告されている。SHRSPのジヌソイド血管系を若齢期から脳卒中発症前後の期間、免疫染色して測定した。非運動SHRSPの骨髄微小血管系は健常ラットに比し乏しく、一方、運動介入により微小血管網が増加した。また脳卒中発症は放射線処置などと同様に微小血管を拡張させ、骨髄全体の血管面積が一過性に増加した。骨髄微小環境(ニッチ細胞数とニッチ因子産生増加)の拡大は、CD73ジヌソイド内皮細胞とSDF-1+/ Leptin receptor+の間葉系細胞、SDF-1とSCFの産生を増加させた。また運動SHRSPでは発症後に特にFGF-2とVEGF産生が著明に増加した。CD34+造血幹細胞/前駆細胞の増加とCXCR4発現が増加し、血管系幹細胞の活性化が示唆された。非運動SHRSPにDiprotin AとSDF-1組換え蛋白を発症1日後から4日間投与しても血漿SCFと骨髄細胞FGF-2産生量は増加した。骨髄微小血管網が拡大し、ジヌソイド内皮細胞の微細構造が運動群同様に良好に保持された。FGF2+、VEGF+間葉系細胞、CD34+細胞も増加した。側脳室幹細胞域と脳病変部では、運動介入と同様にCD34+血管新生とともに神経新生が亢進した。運動介入は血管性ニッチの恒常性維持と傷害部修復に関与し、これにはSDF-1とFGF-2の産生増加の重要性が示唆された。脳卒中発症前後のニッチ細胞とニッチ因子の変化を明らかにできた。また日常の運動習慣や心血管系疾患発症後のリハビリテーションの有効性の一つのメカニズムを示唆する実験的知見を得ることができた。傷害修復時の骨髄血管性ニッチの構築維持には、SDF-1やSCFに加えてFGF-2の重要性が示唆された。骨髄ニッチ因子としての重要性が多くの報告から明らかにされているSDF-1を蛋白分解酵素の阻害薬やリコンビナント蛋白を発症後に投与して外的に増加させた場合も運動介入により内的な刺激により生理的に増加させた場合においても、骨髄血管性ニッチ環境を変化させることができた。これらは骨髄微小血管の内皮細胞とその周囲の間葉系細胞のニッチ細胞の増加、またニッチ細胞から産生されるSDF-1,SCF,さらにFGF-2やVEGFなどの増殖因子を増加させた。その結果、CD34+血管系幹細胞/前駆細胞の数を増やし、細胞遊走の(ケモカイン受容体発現増加)活性化をもたらすことを示唆する知見が得られた。脳卒中時の骨髄微小血管系の検討は老化モデル動物や放射線による骨髄障害から推測されているが、実験的知見は明らかにされていないので、病態時の骨髄血管や微小環境の変化の知見を得られたこと、また運動介入の骨髄細胞に対する有効性の知見が得られたことは有意義である。傷害時の血管性ニッチの構築維持にFGF-2の関与が示唆されたので、阻害薬を投与して確認する。骨髄微小血管系の構造的、組織学的検討の知見をうけて、標識赤血球を投与して実際の骨髄微小血管の血流量を測定する。またレーザードップラー血流計によって脳血流量を測定し、脳障害および回復との関係を調べる。各実験群から骨髄からCD34+細胞と間葉系細胞をソーターを使って分画採取して混合培養し、血管新生の活性を比較する。混合培養の細胞を標識して皮下に移植し、皮下組織の血管系増殖の変化を検討する。移植された細胞のretentionの時間経過を測定して、細胞の生存効果を評価する。骨髄ジヌソイド内皮細胞局所のマイクロダイセクションを行い、血管内皮細胞の透過性に関係する因子の遺伝子発現解析を行う。骨髄は発症前においては血球・血管系幹細胞を誘導して生体恒常性を維持し、修復・再生期には造血と血管組織の回復に関与すると考えられる。骨髄微小環境はこれらの各種のストレスに対して変容し、恒常性維持に極めて重要な役割を持つ。本研究では主に免疫組織学的検討により脳卒中自然発症モデル動物(SHRSP)を用いて、骨髄ニッチの構造的・機能的変容とCD34+血管系幹細胞/前駆細胞の動態変化を病態との関連から検討した。また運動介入が骨髄ニッチにいかに関与して血管炎症の改善と発症遅延、病変部の血管修復を促進するか検討した。骨髄ニッチ細胞として重要な間葉系細胞と細動脈内皮細胞から産生されるSDF-1, SCFは、発症直後に減少し、その後組織再生期の発症7日目頃まで増加した。運動介入により骨髄血管(内皮細胞)とその極近傍に位置する間葉系細胞数は発症前・発症後ともに増加し、ニッチ因子産生量も増加した。巨核球も骨髄血管近傍に多く分布し、運動介入により著明に増加した。

血管内皮細胞、間葉系細胞と巨核球からはFGF(骨内膜側), VEGF(類洞血管)の産生を認め、ニッチ細胞維持と増殖に重要な役割を担っていると考えられた。非細胞性ニッチの低酸素環境についてpimonidazolを用いて検討した。運動介入は発症前後を通じて低酸素環境を維持し、ニッチ細胞のHIF発現増加を認めた。間葉系細胞では細胞老化指標のSA-β-gal, p16INK4aまたCox4発現が運動により減少し、Nrf-2発現に一致してdihydroethidium, MitoSOXを用いた骨髄細胞ROS産生も有意に低下した。CD34+細胞数はニッチ細胞とニッチ因子に比例し、運動介入により増加した。また脾臓の髄外造血は運動により活性化した。運動は病態変化に対応して、構造的・機能的に血管性ニッチを変容させ、幹細胞維持と増殖、分化に関わると推測された。脳卒中易発症性ラットの発症前後の骨髄、脾臓、脳などの組織学的標本を時系列的に凍結切片とパラフィン切片を作製した。血管系幹細胞/前駆細胞としてCD34陽性VEGFR2陽性細胞を骨髄と髄外造血部である脾臓で免疫組織学的に数と局在について検討した。骨髄微小環境(ニッチ)として重要な間葉系細胞と骨髄血管(細動脈とジヌソイド)内皮細胞、分化血球の巨核球とこれらから産生されるニッチ因子、また非細胞性ニッチ因子として低酸素環境について脳卒中発症前後のニッチの変容を免疫組織学的に検討した。また生化学的検討試料として骨髄細胞、脾臓、脳、血漿を準備した。予備実験として、SDF-1投与、Deferoxamine投与を行い、有効性を検討した。骨髄細胞の細胞老化について、ROS産生やシグナル分子を含めて検討した。骨髄細胞は血球細胞のみならず血管系の恒常性維持と傷害修復に関与する組織幹細胞を有する。骨髄微小環境についてSHRSPと健常群との比較、発症前後および運動介入による変化を調べ、脳と骨髄の臓器連関の観点から検討した。骨髄は低酸素環境に保たれ、一生涯の血球と血管系幹細胞・前駆細胞を維持すると考えられている。しかし大量の血球が必要な状況下では、主にジヌソイドが拡張して酸素濃度を上げ、前駆細胞の増殖分化の促進や髄外造血の亢進が起こり需要に対応することが報告されている。SHRSPのジヌソイド血管系を若齢期から脳卒中発症前後の期間、免疫染色して測定した。非運動SHRSPの骨髄微小血管系は健常ラットに比し乏しく、一方、運動介入により微小血管網が増加した。また脳卒中発症は放射線処置などと同様に微小血管を拡張させ、骨髄全体の血管面積が一過性に増加した。骨髄微小環境(ニッチ細胞数とニッチ因子産生増加)の拡大は、CD73ジヌソイド内皮細胞とSDF-1+/ Leptin receptor+の間葉系細胞、SDF-1とSCFの産生を増加させた。また運動SHRSPでは発症後に特にFGF-2とVEGF産生が著明に増加した。CD34+造血幹細胞/前駆細胞の増加とCXCR4発現が増加し、血管系幹細胞の活性化が示唆された。非運動SHRSPにDiprotin AとSDF-1組換え蛋白を発症1日後から4日間投与しても血漿SCFと骨髄細胞FGF-2産生量は増加した。骨髄微小血管網が拡大し、ジヌソイド内皮細胞の微細構造が運動群同様に良好に保持された。FGF2+、VEGF+間葉系細胞、CD34+細胞も増加した。側脳室幹細胞域と脳病変部では、運動介入と同様にCD34+血管新生とともに神経新生が亢進した。運動介入は血管性ニッチの恒常性維持と傷害部修復に関与し、これにはSDF-1とFGF-2の産生増加の重要性が示唆された。
樹状細胞と癌細胞の細胞融合による特異的癌免疫療法

(1)樹状細胞(DC)と癌細胞の融合に関する基礎的検討(平成13年度)マウス肺転移モデルを用い、融合細胞ワクチンの予防効果と治療効果を検討した。その結果、融合細胞ワクチンは、樹状細胞および腫瘍細胞単独投与に比べて、肺転移の有意な増殖抑制効果および治療効果を示した。(2)ヒト由来細胞を用いたpreclinicalな検討(平成14年度)ヒトでの臨床応用を念頭にDCの作製方法、有効なmturationの誘導方法、有用なイムノモニタリング方法について検討した。その結果、DCのmturationには、サイトカインカクテル(GM-CSF,IL-4,IL-6,IL-1β,TNF-α)やOK-432が有用であることが示唆された。また、イムノモニタリング法として、Th1サイトカイン測定の有用性が確認された。(3)融合細胞ワクチンの第I相臨床試験(平成15年度)進行再発消化器癌を対象に第I相臨床試験を施行し,安全性、免疫応答および臨床効果について検討した。十分なインフォームドコンセントの後、文章による同意の得られた標準的治療法無効な進行再発消化器癌9例を対象とした。融合細胞ワクチンは、樹状細胞と放射線照射自己腫瘍細胞を用いてPEGとElectroporationで作製した。ワクチンは2週間隔で計4回鼠径リンパ節近傍に接種した。さらにワクチン接種前後の免疫反応(皮内テスト,Cytokine array, Elispot assay, Th1/Th2,Tc1/Tc2,CD4/CD8)および臨床効果を評価した。対象症例全例に重篤な有害事象は認められなかった。血液中のリウマチ因子および抗核抗体はいずれも低値で,自己免疫疾患の兆候は認められなかった。9例中6例でワクチン投与後tumor lysateに対する皮内反応が陽性に転じた。また9例中6例でTh1/Th2またはTc1/Tc2バランスの改善を認め,少なくともその内5例で血清IAP値の低下を認めた。臨床効果はSD 5例,PD 4例力あった。進行再発消化器癌に対する融合細胞療法の安全性が確認された。近年様々な癌関連抗原遺伝子の発見と相俟って,樹状細胞(dendritic cell:DC)の大量培養が可能となったことから,DCを用いた癌ワクチン療法が注目されている。特にDCと自己癌細胞の融合細胞を用いた癌ワクチン療法は,既知の癌抗原のみならず未知の抗原に対しても特異免疫を誘導し得ることから,その臨床応用が期待されている。今回我々は,まずこれまでのDCと癌細胞の融合方法の問題点であった融合効率の改善および安全性について基礎的な検討を行ない以下の結果を得た。1)細胞融合法の改良:ポリエチレングリコール処理にエレクトロポレーション法を導入することにより,融合効率が著しく改善された。2)融合する癌細胞の不活化の検討:100Gy以上の放射線照射で,癌細胞に確実にアポトーシスが誘導されることが判明した。3)効果判定のパロメーターの検討:治療効果の免疫学的モニタリング法として,エリスポットアッセイの有用性が確認された。4)融合細胞の安全性の確認:DCと放射線照射腫瘍細胞による融合細胞は,その後DCの寿命とほぼ同じ運命をたどることが明らかとなった。昨年度,本大学倫理委員会の申請が受理され,現在インフォームドコンセントの得られた,他の治療不応答性の高度進行・再発消化器癌を対象に第I相臨床試験を開始している。

【目的】樹状細胞(DC)と腫瘍の融合細胞は,未知の腫瘍抗原や複数の腫瘍抗原に対して腫瘍免疫が誘導可能であることから,新たな癌ワクチン療法として注目されている。我々はヒト末梢血由来DCとヒト消化器癌細胞の融合細胞のワクチンとしての有用性を,in vitro CTL誘導能の点から検討した。さらに学内倫理委員会承認後,進行再発消化器癌患者を対象に,自己のDCと腫瘍細胞を用いた融合細胞ワクチン療法の第I相臨床試験を開始した。【方法】DCは末梢血単核球からGM-CSF, IL-4,TNF-α,IL-1β,IL-6,PGE2を用いて誘導した。細胞融合はPEGとElectrofusionによるtwo step法で行い,融合効率はFACSと共焦点蛍光顕微鏡で確認した。第I相臨床試験においては,DCと腫瘍の融合細胞を2週に1度合計4回,鼠径部リンパ節近傍に接種し,ワクチンの安全性および抗腫瘍免疫の誘導を中心に検討した。【結果】(1)PEGとElectrofusionの併用により融合効率は従来の2倍以上に上昇した。(2)融合細胞表面にDC由来MHC classI, classII, costimulatory分子の発現と腫瘍抗原が確認された。(3)融合細胞の抗原提示能をCTL活性の点から検討したところ,融合細胞で刺激したリンパ球は,ペプタイドパルスDC, DCまたは腫瘍細胞単独刺激群に比べ有意に高い細胞傷害活性を示した。(4)進行再発消化器癌患者6例に本治療を施行した。重篤な副作用は一例も認められなかった。一部の症例に抗腫瘍免疫能の上昇および腫瘍マーカーの低下を認め,現在経過観察中である。【結語】ヒトDCと腫瘍の融合細胞を用いた癌ワクチン療法において,重篤な副作用は認められず安全性が確認された。現在進行・再発消化器癌を対象に第I相臨床試験を継続中である。目的:腫瘍細胞全体を腫瘍抗原とした樹状細胞ワクチン療法は,HLAのタイピングにかかわらず,未知の腫瘍抗原を含めた複数の抗原に対して抗腫瘍免疫が誘導でき得る利点を持つ。これまで消化器癌症例での臨床試験の報告はない。今回我々は、進行再発消化器癌を対象に第I相臨床試験を施行し,安全性の評価および臨床効果について検討した。方法:十分なインフォームドコンセントの後、文章による同意の得られた標準的治療法無効な進行再発消化器癌9例を対象とした。樹状細胞は,leukapheresisで採取した末梢血単核球をGM-CSFとIL-4さらにTNFα,IL-1β,IL-6およびPGE2で刺激し誘導した。融合細胞ワクチンは、樹状細胞と放射線照射自己腫瘍細胞をPEGとElectroporationを用いて作製した。ワクチンは2週間隔で計4回鼠径リンパ節近傍に接種し,安全性と有害事象の評価を行った。さらにワクチン接種前後の免疫反応(皮内テスト,Cytokine array, Elispot assay, Th1/Th2, Tc1/Tc2, CD4/CD8)および臨床効果を評価した。