hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ウシ赤血球置き換えSCIDマウス;バベシア原虫症の実験モデルとしての応用

バベシア原虫についてウシ赤血球置き換えSCIDマウスモデルの応用と展開を図り、以下の成果を得た。(1)新たなウシバベシア原虫の分離・・・北海道渡島地方の放牧牛からウシ赤血球置き換えSCIDマウス(Bo-RBC-SClDマウス)を用いてバベシア原虫を分離した。この分離株は、Babesia ovataの標準株として用いられてきた三宅株とは、主要な原虫構成タンパク質の分子量と抗原性、および、ゲノムDNAの塩基配列などの点でかなり性状が異なっていたが、フタトゲチマダニにより媒介されるという共通点もあることから、B.ovataの変種;B.ovata oshinensisとすることが提唱された。バベシア原虫を感染させたBo-RBC-SClDマウスでは、血尿・黄疸・神経症状など感染牛で見られるのと同様の臨床症状が観察され、本実験系を病気の発現機序を解析するためのモデルとして利用できることを示した。(2)バベシア原虫の抗原変異・・・奥尻島での野外調査により、B.ovataがウシに持続感染している実態を明らかにした。同一ウシ個体に、抗原性ならびに遺伝的性状状を異にする複数の原虫集団が存在し、その構成には経時的変化が見られることから、抗原変異の可能性が示唆された。B.ovata渡島株に対する単クローンを作製し、それらをBo-RBC-SCIDマウスに受け身移入することにより、原虫増殖抑制能をもつ単クローン1A2を得た。この抗体を原虫を感染さたBo-RBC-SClDマウスに受け身移入し続けることにより、抗体からエスケープする原虫を選択的に増殖させる実験系を作製した。1A2抗体はメロゾイト膜表層に存在する56Kダルトン蛋白質(P56)を認識していた。B.ovataのcDNAライブラリーを1A2抗体を用いてイムノスクリーニングすることにより、p56遺伝子のcDNAをクローニングし、その全塩基配列を決定した。サザンプロット解析から、p56はシングルコピー遺伝子と存在しており、エスケープ原虫では本遺伝子の欠損やDNA組み替えを伴う変異が生じていることが判明した。(3)脳性バベシア症モデル...B.bovisを感染させたBo-RBC-SClDマウスにおいて、神経症状の発現を伴う脳性バベシア症の再現に成功した。B.bovisに感染したウシ赤血球表面にはマラリア原虫で見られているのと同様の突起(knob)が観察され、これを介して感染赤血球がSCIDマウスの脳毛細血管の内皮細胞に付着することが確認された。感染赤血球どうしもknobによって凝集し、これらが合わさって血管内に感染赤血球のsequestrationが生じ、それによってもたらされる循環障害が神経症状発現の一因をなすものと想像された。感染赤血球の接着に関与する可能性のある血管内皮細胞表面の接着分子遺伝子のcDNAクローンを行ない、COS-7細胞での発現系を作成した。

B.bovisに感染したウシ赤血球表面にはマラリア原虫で見られているのと同様の突起(knob)が観察され、これを介して感染赤血球がSCIDマウスの脳毛細血管の内皮細胞に付着することが確認された。感染赤血球どうしもknobによって凝集し、これらが合わさって血管内に感染赤血球のsequestrationが生じ、それによってもたらされる循環障害が神経症状発現の一因をなすものと想像された。感染赤血球の接着に関与する可能性のある血管内皮細胞表面の接着分子遺伝子のcDNAクローンを行ない、COS-7細胞での発現系を作成した。(1)バベシア原虫の抗原変異...これまでの研究で、単クローン後退を受け身移入したSCIDマウスにBabesia sp. 1を感染させると、抗体とは反応しないエスケープ原虫を選択的に増殖することが明らかとなった。すでに我々は、Besesia sp. 1のin vitro培養系を確立することに成功しているが、現在の方法では、非常に少ない原虫数から原虫を増殖させることはできず、原虫クローニングに用いるには、さらに改良が必要と考えられる。現在、別の方法としてBo-RBC-SCIDマウスを用いた限界希釈による原虫のクローニングを試みており、期待できる結果が得られつつある。エスケープ原虫出現機序に関する分子レベルの解析については、これまでに、抗体による原虫増殖抑制と関連する原虫表面抗原遺伝子のcDNAクローンを2つ得ることに成功し、それらのシークエンスについて現在解析中である。(2)脳性バベシア症モデルの開発...Bo-RBC-SCIDマウスにB. bovisを感染させることにより、マウス体内でB. bovisを増殖させることができただけでなく、黄疸・血色素尿・中枢神経症状などウシの脳性バベシア症で見られるのと同様の臨床症状をマウスに発現させることに初めて成功した。この画期的な成果は、Parasitology Todayに投稿し受理された。脳性バベシア症の発病機序はヒトの脳性マラリア症のそれと極めて類似しているため、海外の研究者からもすでに大きな反響が寄せられている。現在、血管内皮細胞へ感染赤血球の付着についての詳細な病理組織的学検討を行っており、それに関与する原虫側および内皮細胞側の接着因子についても検索すべく準備中である。バベシア原虫の抗原変異機序の解明...単クローン抗体IA2を受け身移入したBo-RBC-SCIDマウスにBabesia sp.1を感染させることにより、1A2抗体により増殖抑制されないエスケープ原虫を得た。共焦点レーザー顕微鏡およびウエスタンブロット解析により、1A2抗体はメロゾイト膜表層に存在する56Kダルトン蛋白質(p56)を認識することが明らかとなったが、エスケープ原虫ではこの抗原が欠損していた。Babesia sp.1のλZap-cDNAライブラリーを作製し、1A2抗体をプローブとしたイムノスクリーニングを行うことにより、p56遺伝子のcDNAをクローニングし、その全塩基配列を決定した。p56cDNAをプローブして原虫ゲノムDNAのサザンブロットを行った結果、p56はシングルコピー遺伝子と存在していることが判明したが、エスケープ原虫ではプローブと反応するバンドは得られず、p56遺伝子そのものが欠損しているものと考えられた。おそらく、Babesia sp.1には抗原性の異なる幾つかのポピュレーションが含まれており、抗体で選択されることによりその一部がエスケープ原虫として出現したものと考えられた。(2)脳性バベシア症モデルの病態解析...脳性バベシア症モデルの作出に世界で初めて成功した。
ニューロンにおける細胞核構造と遺伝子発現における核ラミナの意義

マウス胎仔海馬より調製したニューロンを異なった日数培養し、遺伝子発現をマイクロアレイにて網羅的に検討した結果、14番染色体に培養日数に応じて発現が増加する遺伝子群が集簇する領域を同定した。同領域は、ヒトの染色体において、統合失調症などの疾患と関連のあるSNPsが集簇している領域と相同であった。同領域の細胞核内での配置をDNA fluorescence in situ hybridization(FISH)法により検討し、ニューロンの成熟に伴い核膜周辺から中心に向かって移動することを見出した。これに加えてLaminB1の発現は減少し、切断された短い分子量のものが増加することも見出した。LaminB1の発現は、遺伝子座の核内配置と密接に関連していることから、LaminB1発現の減少が、14番染色体の核内配置変化に関連していると考え、成熟ニューロンでのLaminB1発現量を増加させたところ、核内配置変動が抑制された。また、この時、14番染色体上の遺伝子の成熟に依存した発現増加も抑制された。更に、興味深いことに、成熟ニューロンにおいて核膜周辺に存在しながら神経活動依存的に発現が誘導される遺伝子の発現量もLaminB1の発現増加により抑制されることがわかった。以上より、LaminB1発現の減少がニューロン成熟に伴う遺伝子座の核内配置変動および成熟した後の遺伝子発現誘導に密接に関連していると考えられた。一方で、ニューロン成熟依存的にLaminB1蛋白質を分解する機構についての検討では、L/C-MSなどによりLaminB1切断部位の同定や、切断する酵素の同定を試みたが、同定にはいたらなかった。27年度が最終年度であるため、記入しない。マウス海馬ニューロン成熟過程でのLaminB1以外の核膜構成蛋白質に関し、ウエスタンブロッティング法にて検討した。LaminA/Cの発現は、全体に低下するとともに、LaminAが優位な状態から、LaminC優位の状態に変化していることがわかった。LBRの発現については変化を認めなかった。LaminB1切断部位に関する検討では、成熟脳と幼若脳を用いて、抗LaminB1抗体にてLaminB1分子の免疫沈降を行った。成熟脳では、分子量の小さな(35kDa)LaminB1を優位に認めるのに対し、幼若脳では大きい分子量(70kDa)のものが優位であった。沈降物を電気泳動後、銀染色した後に、該当するゲルを切り出し、それぞれに含まれる蛋白質をTOF M/Sにて同定しようと試みた。まだ、検出できておらず、現在条件を検討しているところである。一方、LaminB1をレンチウイルスベクターにて、幼若ニューロンに強制発現し、成熟後に遺伝子座の位置を検討すると、成熟に伴い核の内側へ移動するEgr3遺伝子を含む領域は、核内側への移動が阻害され、転写活性も低下することがわかった。現在、同ニューロンにおける形態学的な変化を検討中である。LaminB1の切断部位の同定に関し、実験条件の決定に難渋しているが、全体の計画としては進展しており、概ね順調であると言える。LaminB1の切断部位に変異を導入し、酵素による切断抵抗性LaminB1変異体を作成し、レンチウイルスにて強制発現し、ニューロンを成熟させた後、遺伝子発現や遺伝子座の核内配置に与える影響を検討する。具体的には、ニューロン成熟に伴って、核膜から内側へ異動するゲノム領域並びに、成熟過程を通して核膜に位置する遺伝子、また、成熟の程度にかかわらず核の内側に存在する遺伝子これらの遺伝子群の転写がLaminB1発現増加により抑制されるかを検討する。また、核の内側に異動するゲノム領域に関しては、内側への移動が抑制されるのかを検討する。

すなわち、ニューロンのグローバルな転写、神経活動依存性転写、遺伝子座の核内配置、ひいてはニューロンの形態学的成熟といった観点からその影響を明らかにして、ニューロンの成熟、機能における核ラミナの役割を解明する。このことにより、新規観点からニューロンの正常な機能に必要な分子機構が明らかになると期待される。27年度が最終年度であるため、記入しない。
選択的遺伝子欠損マウスを用いた表皮ヘムオキシゲナーゼ1の機能解析

我々はheme oxygenase-1 (HO-1)の表皮細胞での役割を明らかにすることを目指し研究を進めてきた。同時に、鉄輸送膜タンパクであるferroportinの発現を検討した結果、ferroportinがHO-1と同様に表皮細胞の分化に伴い発現が誘導されることを見いだした。それぞれの表皮特異的遺伝子欠損マウスを作成すると、前者のマウスでは定常状態において皮膚での炎症が惹起されるだけでなく体重減少がみられ、後者のマウスでは貧血が徐々に進行し、両者が全身状態に影響することが分かった。今後は2つの分子が表皮においてどのように協調して機能を果たしているのか検証していきたい。本研究は、hemeoxygenase-1 (HO-1)の表皮の増殖分化および炎症における役割を明らかにすることだが、初年度である今年は、HO-1 conditionalノックアウトマウスの作成に成功したため、これらを用いて種々のハプテンに対する皮膚炎惹起におけるHO-1の役割を、アレルギー性接触性皮膚炎モデルを用いて検討を行った。その結果、当初の予測と異なり、皮膚HO-1ノックアウトマウスは、コントロールのwild typeマウスと比しても、アレルギー性接触性皮膚炎による耳介の腫脹は変わりなかった。皮膚炎に関連する因子を更に明らかにするため、RAG2ノックアウトマウス(T cell, B cell, NKT cell欠損)とcommon gamma鎖KOマウス(T cell, B cell, NK cell, NKT cell欠損)を用いて検証したところ、RAG2KOマウスでは、耳介の腫脹はwild typeマウスに比して、優位に増強することが明らかとなった。common gamma鎖KOマウスでは、耳介の腫脹に差はなかった。これらの結果から、炎症はNK cellの存在で増幅することが予測されたため、この反応が抗腫瘍免疫に応用できないか、B16F10 melanomaモデルを用いて検証したところ、ハプテンを介したB16F10に対する抗腫瘍効果はNK cellを介することが明らかとなった。また、興味深いことにHO-1ノックアウトマウスは耳介の腫脹では差がなかったが、B16F10に対するハプテンを介した抗腫瘍効果は増強することが明らかとなった。今後、HO-1のNK cellに対する影響を引き続き、腫瘍、皮膚炎モデルの方法を用いて検証する予定である。本研究は、hemeoxygenase-1 (HO-1)の表皮の増殖分化および炎症における役割を明らかにすることにある。2年目である今年は、種々のハプテンに対する皮膚炎惹起におけるHO-1の役割を、HO-1 conditionalノックアウトマウス及びRAG2ノックアウトマウス(T cell, B cell, NKT cell欠損)とcommon gamma鎖KOマウス(T cell, B cell, NK cell, NKT cell欠損)におけるアレルギー性接触性皮膚炎モデルを用いて検討し、ならびに同マウスによるB16F10 melanomaに対する感作物質を用いた治療モデルの作成を行った。単回塗布における耳介におけるサイトカインパターンと繰り返し塗布によるサイトカインパターンをmRNA発現で検証した結果より、innate lymphoid cells (ILC)1/ ILC2の関与を示唆する結果を得た。これらの結果を抗腫瘍免疫に応用できないか、B16F10 melanomaモデルを用いて検証している。現段階では、SADBEは腫瘍内浸潤リンパ球上の種々の活性化マーカーを調節し、抗腫瘍効果が上がることが分かっている。現在、HO-1のILC1/ ILC2に対する影響を引き続き、腫瘍、皮膚炎モデルの方法を用いて検証しており、現在、immunofluorecenceやフローサイトメトリーにより、一定の傾向を確認している。今後、これらハプテンによる接触皮膚炎による悪性黒色腫の増殖抑制効果に与える影響をHO-1の観点から検証する予定である。初年度に続き、皮膚炎モデルの作成およびハプテンを用いた悪性黒色腫治療モデルの作成に成功した。これらを用いて、皮膚炎におけるHO-1とILC1/ ILC2の関連を示唆する結果を得ることができた。我々はこれまでにhemooxygenase-1 (HO-1)が表皮細胞の最終分化に伴い発現することを見いだし、初年度は表皮特異的HO-1ノックアウト(KO)マウスを作成してその役割を解析した。アレルギー接触皮膚炎モデルにおいては野生型と比較して明らかな差は認められなかった一方で、表皮特異的HO-1KOマウスでは定常状態において皮膚炎を発症するだけでなく、個体体重もコントールである野生型と比して減少することを見出している。このことは皮膚においてHO-1が欠損することにより、DNAの酸化や脂質の過酸化が亢進することで皮膚炎が惹起され、さらには全身状態まで影響を及ぼすことを示唆している。加えて本研究では、ヒト生体内で唯一知られている鉄輸送膜タンパクであるferroportinがHO-1と同様に表皮細胞の分化に伴い発現が誘導されることを見いだした。この観察は、ヘムに取り込まれた鉄がHO-1によりヘムから取り出され、それがferroportinにより細胞外に放出されることを示唆している。Ferroportinに関しては表皮における機能の解析はこれまで行われてこなかったため、我々は表皮特異的ferroportin KOマウスを作成することに成功し、表皮における鉄代謝制御の解明にあたった。表皮においてferroportinが欠失するとマウスの貧血が徐々に進行することが判明した。これまでに鉄代謝に関連する重要臓器としては骨髄、腸管、肝臓、脾臓などが挙げられるが、今回我々の解析した結果からは皮膚も鉄代謝に重要な臓器として挙げられることが分かった。この結果は現在論文投稿中である。

鉄代謝は細胞内おけるDNAの酸化や脂質の過酸化に密接に関連しているため、今後HO-1とFerroportinという2つの分子が表皮においてどのように協調して機能を果たしているのかについてさらに検証していく予定である。我々はheme oxygenase-1 (HO-1)の表皮細胞での役割を明らかにすることを目指し研究を進めてきた。同時に、鉄輸送膜タンパクであるferroportinの発現を検討した結果、ferroportinがHO-1と同様に表皮細胞の分化に伴い発現が誘導されることを見いだした。それぞれの表皮特異的遺伝子欠損マウスを作成すると、前者のマウスでは定常状態において皮膚での炎症が惹起されるだけでなく体重減少がみられ、後者のマウスでは貧血が徐々に進行し、両者が全身状態に影響することが分かった。今後は2つの分子が表皮においてどのように協調して機能を果たしているのか検証していきたい。当初予定していたHO-1 conditionalノックアウトマウスの作成が成功したことに加えて、皮膚炎モデルの作成およびハプテンを用いた悪性黒色腫治療モデルの作成に成功した。これらを用いて、初年度から、HO-1と免疫の関連を示唆する結果を得ることができた。今後、各種KOマウスの腫瘍モデルおよび皮膚炎モデルにおいて、耳介および腫瘍内の各種サイトカイン、ケモカインの変化を検証し、担癌の有無による皮膚におけるハプテンに対する反応性を検証する。また、これらの転写因子、液性因子の変化が、どのレベルの細胞で生じているかを検証し、ターゲットとなりうる免疫担当細胞(ILC1/ ILC2、マクロファージ等)を決定する。ターゲット細胞を決定後、各種免疫調整物質の影響をin vivoで明らかにする。皮膚科学今後、各種KOマウスの腫瘍モデルおよび皮膚炎モデルにおいて、耳介および腫瘍内の各種サイトカイン、ケモカインの変化を検証し、担癌の有無による皮膚におけるハプテンに対する反応性を検証する。また、これらの転写因子、液性因子の変化が、どのレベルの細胞で生じているかを検証し、ターゲットとなりうる免疫担当細胞(樹状細胞、マクロファージ等)を決定する。
スペースVLBIの研究

現在の技術とその延長によって実行可能なスペースVLBI衛生の大筋の設計を完了した。これによって実行計画への準備が整った。1)衛生設計直径10mの展開型のアンテナ、1、6、5、22CHz3波受信用の観測装置、64MHz帯域幅でデータ伝送能力を持った衛生の設計を行った。衛生重量約760Kgが必要である。アンテナ直径を5mにした場合、小型のロケットにより打ち上げ可能になり、工学的な実験の目的はある程度果たすことは可能であるが、学術的な成果は大幅に落ちることが示された。2)衛生軌道遠地点2万Km、近地点1千Km以上の軌道が最適である。打ち上げシーケンスの検討も完了した。3)観測体制地上追跡管制局が少なくとも4局、同時観測用電波望遠鏡が地球上に広く分布して510局必要である。これらは我が国単独では不可能で、国際的な協力が必要である。国際協力が出来ない時間帯には、我が国独自での天体位置計測のプログラムを流すことにより衛生の有効利用をはかることができる。大型の相関装置、像処理用計算機が必要で、概略設計を行った。以上の検討の結果、世界に先駆けてスペースVLBIを実行することが可能となった。この計画は計画中の世界の他の計画よりはるかに優れた性能を有する。殆んどの部分で基礎的な検討を終わり,具体的に設計に入れる状態になった.1)スペースVLBI基礎実験(宇宙研,天文台,電波研, NASA)データ中継衛星TDRSと地上局臼田,鹿島,キャンベラを結んで世界初のVLBI実験を行い成功させた.位相ロックなどのデータを解析し, VSOPでのロックの基礎データとした.また10^<12>Kをこえる輝度温度を持つ電波源が数多くみつかった.2)システムの検討(全員)衛星設計の大筋をまとめた.これにより,具体的な検討の基礎ができた. (図書1)3)アンテナ機構設計(宇宙研三浦ほか)概念的な検討を行い,テンショントラス方式について更に検討した.4)衛星軌道の研究(宇宙研西村,天文台平林)打ち上げ,観測に有利な軌道を検討した.5)ロケットの検討(宇宙研的川ほか)現用M3の数倍の規模のロケットで10メートルのアンテナを打ち上げる場合の問題点を研究した.ワークショップを半定期的に開催し検討を進めてきたが, 88年3月シンポジウムを開き, 60人が参加,検討結果を発表,討論を行った.これによって衛星の概念が更にハッキリした.集録は印刷中(図書4)
３次元気流解析（ＣＦＤ）に基づいた内視鏡下鼻内手術の最適化の検討

本研究ではCTを基にした鼻副鼻腔の3次元再構築と気流解析を行い、これまでの手術手技を気流という観点から再検討して内視鏡下鼻内手術の手技の最適化のためのエビデンスを確立することが目的である。正常の鼻副鼻腔の3次元ボリュームデータを作成、メッシュ化し、モデルを作成した。また、鼻中隔穿孔患者2名の気流解析を行った。患者の術前、術後の状態の比較検討を行い、穿孔閉鎖後では、応力集中の低下を認め、正常な気流状態に回復していた。1例の手術前後における気流の変化を数値化し、論文がすでに掲載されている。今後はさらに症例を重ね、データを集積する予定である。アレルギー性鼻炎や慢性副鼻腔炎などの炎症性鼻副鼻腔疾患に対して内視鏡下鼻内手術が数多く施行されているが、気道の形成、嗅覚、air conditioning作用、共鳴作用という基本的な機能を術後に最適化するためにどのような手術手技を採用すればよいのかという点についてはエビデンスが蓄積されていない。この点に鑑み、本研究ではCTを基にした鼻副鼻腔の3次元再構築と気流解析を行い、これまでの手術手技を気流という観点から再検討して内視鏡下鼻内手術の手技の最適化のためのエビデンスを確立することを目的とする。現在我々は正常人、鼻中隔穿孔患者の気流解析を開始しており、本研究ではさらにこれを鼻副鼻腔手術一般に展開し、最終的には個々の患者の病態に合わせて最適な手術操作のシミュレーションを術前に行うという内視鏡下鼻内手術のオーダーメイド化を確立することが目標である。正常の鼻副鼻腔の3次元ボリュームデータを作成、メッシュ化し、モデルを作成する。ANSYS FLUENTを用いて、気流と乱流の解析、せん断応力の測定、鼻腔内の温度分布を測定した。現在、鼻中隔穿孔患者2名の気流解析を行った。患者の術前、術後の状態の比較検討を行った。穿孔閉鎖後では、応力集中の低下を認め、正常な気流状態に回復していた。2例の手術前後における気流の変化を数値化し、現在論文を投稿中である。鼻中隔穿孔患者の術前CTを元に、3次元気流解析の方法はDICOMデータで出力されたCT画像からボリュームデータを作成し、気流解析を行った。術後モデルは、術後のCTを参考とし、術前CT上でモデルの加工を行った。鼻中隔穿孔患者の閉鎖術前後の3次元気流解析を行い、正常人と比較検討した。閉鎖後は気流が改善し、上鼻道方向にも気流が出現していた。穿孔縁周囲に、圧勾配、せん断ひずみ速度の上昇がみられ、また、前縁には乱流の出現がみられた。これらが鼻出血、痂皮脱落に関連している可能性が考えられた。術後にはこららの所見は軽減していた。今回の結果は実際の臨床効果と一致しており、術前に術後の機能を評価する上で3次元気流解析が非常に有効な方法であると思われた。現在、他の鼻副鼻腔疾患患者のデータを元に、術後のシミュレーションを行っている。データを集積し、いままでの手術方法で行った群と、気流解析にて算出されて最適とされた手術方法とを比較検討する予定である。

この点に鑑み、本研究ではCTを基にした鼻副鼻腔の3次元再構築と気流解析を行い、これまでの手術手技を気流という観点から再検討して内視鏡下鼻内手術の手技の最適化のためのエビデンスを確立することを目的とする。現在我々は正常人、鼻中隔穿孔患者の気流解析を開始しており、本研究ではさらにこれを鼻副鼻腔手術一般に展開し、最終的には個々の患者の病態に合わせて最適な手術操作のシミュレーションを術前に行うという内視鏡下鼻内手術のオーダーメイド化を確立することが目標である。正常の鼻副鼻腔の3次元ボリュームデータを作成、メッシュ化し、モデルを作成する。ANSYS FLUENTを用いて、気流と乱流の解析、せん断応力の測定、鼻腔内の温度分布を測定した。現在、鼻中隔穿孔患者2名の気流解析を行った。患者の術前、術後の状態の比較検討を行った。穿孔閉鎖後では、応力集中の低下を認め、正常な気流状態に回復していた。1例の手術前後における気流の変化を数値化し、論文がすでに掲載されている。今後はさらに症例を重ね、データを集積する予定である。鼻科学データの集積、解析は順次行っている。論文の作成に時間を要したが、現在投稿論文の採択を待機中である。患者データの確保、ならびに解析操作に時間を要するが、おおむね順調に進展している。現在までに鼻中隔穿孔患者2例の分析を行った。今後は副鼻腔炎患者、鼻中隔弯曲症患者の術前、術後の比較検討を行い、症例ごとの最適な内視鏡下鼻内手術を開発するために、分析をすすめていく。鼻副鼻腔患者の術前、術後の臨床および画像データを多く収集し、気流解析を進める。過去の鼻中隔弯曲症の術前術後のデータを患者に提示することにより、よりよく鼻副鼻腔手術を理解いただき、研究の協力に努めていく。当該年度に購入予定であった、ソフトウェアの販売が中止となり、代替ソフトを探索したが、有効な解決方法を見出せなかった。このため、次年度にさらに分析を行い、代替品の購入を予定した。前年度に購入できなかった分析ソフトの購入および、消耗品の購入を予定している。鼻中隔弯曲症、肥厚性鼻炎、鼻中隔穿孔患者に対して行われる鼻中隔矯正術、下鼻甲介切除術、穿孔閉鎖術の術後のCTを元に、術前と同様のモデルを作成し、気流解析を行う。これにより鼻腔の各構成要素と気流パターンとの相関を再検討する。また、術前のモデルをコンピューター上で仮想手術したモデルも作成する。これらのモデルの解析を実際の術後CTに基づいたシュミレーションのデータと比較し、モデル作成の妥当性を気流解析の結果をもとに検討する。このために、3次元画像処理ソフトウェアを追加して導入し、多くの研究者で協力し、研究を進める。
好熱性シアノバクテリアの大量培養を可能にする膜固定技術の開発

本年度の研究では、昨年度の研究により得られた成果より、特にアルミナ・シリカ系セラミックファイバーの膜担体素材としての利用について重点的に検討を行なった。グロース・チャンバー内に静置したペトリディッシュを用いて、当該膜担体を用いて、長期実験を実施した。その結果、好熱性のシアノバクテリアであるThermosynechococcus elongates BP-1を5mm厚セラミックペーパーを膜担体とした固相系において、適宜培養液を補給することにより、長期間(365日以上)に渡って好熱性シアノバクテリアを継続的に培養できることを明らかにした。これは必ず継体培養の作業が必要となる、液相のみの培養システムや、やはり乾燥により水分が失われるゲランガム培地等による培養システムとは大きな違いであり、メリットとなるものである。また、フォトバイオリアクター筐体については、その要素技術に関する検討を更に進めた。とくに本年度はフォトバイオリアクターにおけるセンシング系についての検討を行なった。なお、好熱性シアノバクテリアのインキュベーションに関しては、昨年度より運用を始めた環境制御システムを用いて、固相系に於いても、40°C以上での好熱性シアノバクテリア菌種株の継続的な維持が可能な様なシステムを本年度も継続的に運用した。当該システムは、インターネット経由でリモートで環境条件を設定できるシステムであり、これにより培養中の環境データに関してもネットワーク上でのモニタリングならびにデータの記録が可能なものである。以上の研究で得られた結果より、今後の膜培養に必要な基礎的な知見を得ると同時に、今後の課題についても明らかにすることが出来た。本年度は、生物試料として好熱性シアノバクテリアであるThermosynechococcus elongates BP-1を用いた実験を行なった。膜担体素材の選定実験では、担体としての入手のし易さやコストを含めて検討した結果、担体素材としては、アルミナ・シリカ系セラミックファイバーの利用について重点的に検討を行なった。グロース・チャンバー内に静置したペトリディッシュを用いた実験の結果、T.elongatusを5mm厚セラミックペーパーを膜担体とした固相系で増殖させることに成功した。また、フォトバイオリアクター筐体については、その設計及び開発を行なった。とくにフォトバイオリアクターにて培養液の供給系として用いる超音波霧化装置の利用を含め、要素技術に関する検討を中心として行なった。但し、超音波霧化装置を利用した湿度環境の調節システムでは、内部の光量が低下することから、今後、改良が必要である。なお、好熱性シアノバクテリアのインキュベーションに関しては、既存の環境制御システムを改造し、固相系に於いても、40°Cでの好熱性シアノバクテリア菌種株の継続的な維持が可能な様なシステムを構築した。当該システムは、インターネット経由でリモートで環壇条件を設定できるシステムであり、これにより培養中の環境データに関してもネットワーク上でのモニタリングならびにデータの記録が可能となった。以上の結果、今後の膜培養に必要な基礎的な知見を得ると同時に、今後の課題についても明らかにすることが出来た。
氷河関連堆積物の直接的年代測定に関する基礎研究

1.第38次南極観測(平成8年11月平成9年3月)で申請者が採取した試料について,γ線スペクトロメトリ法を併用しながら年間線量を求めた.2.上記試料から石英,長石を分離抽出し, TL・OSL信号を測定した.その結果,ロジメントティルとみられる石英粒子のTL・OSL信号の中に,付加線量に対して直線的な増加を示す試料が存在することがわかった.ただし年間線量を考えると,その暫定的な年代値は,推定年代よりもかなり新しいこともわかった.3.室内で行った磨耗・破砕・光照射に対するOSL信号の変化に関する実験結果から考えると,上記の現象は,鉱物の磨耗・破砕によって引き起こされている可能性が高い.4.ロジメントティルに挟まれた湖底堆積物中の有機物について炭素14年代測定法を,カルサイト結晶について炭素14年代測定法とTL法による年代測定を試みた.その結果,上記2のような推定年代よりもがなり古い年代を与える可能性が強められた.5. 2, 4から,今後さらに磨耗・破砕実験による信号強度の0セットの程度を,定量的に検討してゆく必要があることがわかった.6.以上の成果の一部は,平成9年8月に開催されたESR応用計測研究会で発表した.また,Polar Geoscience,No.11,1998に学術論文としても投稿・受理掲載された.平成9年度は,以下のような調査研究を行った.1.第38次南極観測隊(平成8年11月平成9年3月)で研究代表者が採取した南極氷床関連堆積物の一部についてγ線スペクトロメトリによる年間線量の測定を行った.2.上記試料の中から,ロジメントティルと考えられる堆積物について,試料中の石英粒子を抽出し,そのTL信号・OSL信号の線量依存性を調べた.その結果,相対堆積年代の古いロジメントティルから抽出した石英粒子のTL・OSL信号は,付加線量に対して飽和の傾向を示したものの,相対堆積年代の新しいロジメントティルから抽出した石英粒子のTL・OSL信号中には,直線的な増加を示すものが存在することがわかった.3.上記2と平行して,試料石英を自動メノウ乳鉢で粉砕・細粒化した場合のTL・OSL信号特性を検討した.その結果,TL信号は粉砕・細粒化時間5分で55%,20分で30%,OSL信号は粉砕・細粒化時間5分で50%,20分で20%程度にまで減少することがわかった.4.2,3の結果は,氷河関連堆積物のうち,南極氷床に由来するロジメントティルには,TL・OSL年代測定の対象となりうる試料が存在することを示唆するものである.この成果の一部は平成9年8月に開催されたESR応用計測研究会(於:新潟大学)で口頭発表した.5.次年度の研究に向け,南極氷床のロジメントティルに挟まれた湖底堆積物中の有機物について炭素14法による年代測定を,カルサイト結晶について炭素14法とTL法による年代測定を試みた.平成10年度は,これらによって年代の明らかになった層準を挟むロジメントティルについて,具体的な年代の検討も行う.1.第38次南極観測(平成8年11月平成9年3月)で申請者が採取した試料について,γ線スペクトロメトリ法を併用しながら年間線量を求めた.2.上記試料から石英,長石を分離抽出し, TL・OSL信号を測定した.その結果,ロジメントティルとみられる石英粒子のTL・OSL信号の中に,付加線量に対して直線的な増加を示す試料が存在することがわかった.ただし年間線量を考えると,その暫定的な年代値は,推定年代よりもかなり新しいこともわかった.3.室内で行った磨耗・破砕・光照射に対するOSL信号の変化に関する実験結果から考えると,上記の現象は,鉱物の磨耗・破砕によって引き起こされている可能性が高い.4.ロジメントティルに挟まれた湖底堆積物中の有機物について炭素14年代測定法を,カルサイト結晶について炭素14年代測定法とTL法による年代測定を試みた.その結果,上記2のような推定年代よりもがなり古い年代を与える可能性が強められた.5. 2, 4から,今後さらに磨耗・破砕実験による信号強度の0セットの程度を,定量的に検討してゆく必要があることがわかった.6.以上の成果の一部は,平成9年8月に開催されたESR応用計測研究会で発表した.また,Polar Geoscience,No.11,1998に学術論文としても投稿・受理掲載された.
透水・脱水によるコンクリート中の水の挙動制御とコンクリートの高耐久化

鉄筋コンクリート構造物の耐久性改善手法として、各種の脱水工法が考案され、建設現場での施工やコンクリート2次製品工場での製品製造工程で実用されている。これらの工法は、材料内部の品質分布を理想的に変化させる事により、材料の持つ潜在能力を生かしきるという意味で、非常に効率の良い方法であり、今後、さらに広範囲な適用が進むことが期待される。本研究では、真空脱水工法を中心に各種透水・脱水工法によるコンクリートの品質改善効果の定量的な把握とそのメカニズムの解明を試みた。以下に、その結果の概要を示す。(1)コンクリート中の自由水の挙動の解明コンクリート中の自由水の挙動を把握することを目的として、硬化コンクリートの品質に大きく影響する自由水の移動状況を可視化する手法を考案した。実験の結果、自由水の移動状況はコンクリート内部の水みちの影響を大きく受けることが明らかとなった。(2)圧密理論を用いた真空脱水工法の脱水メカニズムの解明真空脱水処理工法を、大気圧による圧密現象と仮定し、真空脱水処理による脱水挙動のモデル化を試みた。真空脱水処理時のコンクリート内部の間隙水圧分布の測定、および真空脱水処理されたコンクリート中の各成分の分布を計測した結果を基に、真空脱水処理による品質改善効果の推定手法を提案した。(3)真空脱水処理過程におけるコンクリート中の空気泡の挙動の解明真空脱水処理時には間隙水圧が減圧されるため、コンクリート内部の気泡が膨張し、このことが硬化コンクリートの品質に影響を及ぼすことが予想される。このため、可視化モデル材料を用いて真空脱水処理時のコンクリート中の気泡の挙動を観察した。その結果、真空脱水処理を長時間継続した場合には、コンクリート内部の空隙が増加する可能性があることが明らかとなった。ブリーディングによる供試体高さ方向の強度変動を考慮した一軸圧縮破壊解析を行った。本研究では、各種透水・脱水工法によるコンクリートの品質改善効果の定量的な把握とそのメカニズムの解明を試みている。本年度は、各種の透水・脱水工法の中でも、特に真空脱水処理工法に注目し、その品質改善メカニズムの解明を試みた。(1)圧密理論を用いた真空脱水工法の脱水メカニズムの解明真空脱水処理工法を、大気圧による圧密現象と仮定し、真空脱水処理による脱水挙動のモデル化を試みた。真空脱水処理時のコンクリート内部の間隙水圧分布の測定結果からは、上層ほど間隙水圧が減圧される傾向があり、品質の分布は間隙水圧の分布に起因していることが明らかとなった。また、真空脱水処理されたコンクリート中の各成分の分布を計測した結果からは、真空脱水処理では水以外の成分の移動はほとんど発生せず、コンクリート各層の圧密脱水により品質改善が行われていると仮定できることが明らかとなった。以上の結果を基に、真空脱水処理による品質改善効果の推定手法を提案した。(2)真空脱水処理過程におけるコンクリート中の空気泡の挙動の解明真空脱水処理時には間隙水圧が減圧されるため、コンクリート内部の気泡が膨張し、このことが硬化コンクリートの品質に影響を及ぼすことが予想される。

鉄筋コンクリート構造物の耐久性改善手法として、各種の脱水工法が考案され、建設現場での施工やコンクリート2次製品工場での製品製造工程で実用されている。これらの工法は、材料内部の品質分布を理想的に変化させる事により、材料の持つ潜在能力を生かしきるという意味で、非常に効率の良い方法であり、今後、さらに広範囲な適用が進むことが期待される。本研究では、真空脱水工法を中心に各種透水・脱水工法によるコンクリートの品質改善効果の定量的な把握とそのメカニズムの解明を試みている。本年度は、各種透水・脱水工法の品質改善メカニズムを解明するために、まず、コンクリート内部の自由水の挙動の把握を試みた。次に、圧密理論を適用して、真空脱水工法の品質改善効果を推定する手法の提案を行った。さらに、ブリーディング現象などにより、内部に強度分布が発生した場合のコンクリートの一軸圧縮破壊挙動に関する3次元FEM解析も行った。以下に、その結果の概要を示す。(1)コンクリート中の自由水の挙動の解明コンクリート中の自由水の挙動を把握することを目的として、硬化コンクリートの品質に大きく影響する自由水の移動状況を可視化する手法を考案した。実験の結果、自由水の移動状況はコンクリート内部の水みちの影響を大きく受けることが明らかとなった。(2)圧密理論を用いた真空脱水工法の脱水メカニズムの解明真空脱水処理工法を、大気圧による圧密現象と仮定し、真空脱水処理による脱水挙動のモデル化を試みた。真空脱水処理時のコンクリート内部の間隙水圧分布の測定、および真空脱水処理されたコンクリート中の各成分の分布を計測した結果を基に、真空脱水処理による品質改善効果の推定手法を提案した。ブリーディングによる供試体高さ方向の強度変動を考慮した一軸圧縮破壊解析を行った。
新しい電気磁気デバイスのための強相関ナノ界面磁性相の構築と制御

本研究課題では強相関電子系酸化物を対象に、物質間の界面における電気・磁気機能を探究した。特にLaMnO_3とSrMnO_3を交互に積層して構築した人工超格子では、従来にない高品質化に成功した結果、バルクの(La,Sr)MnO_3では見られない巨大磁気抵抗効果を発見し、その起源が、物質間の界面における絶縁体・金属状態の競合にあることを見出した。これらは、通常半導体を超越した強相関電子系特有の機能であり、界面制御が必須な新原理デバイス開発にむけ重要な知見である。本研究課題では、強相関電子系が多彩な電子相を示すことに着目し、「電界による巨視的磁化制御」というスピントロニクスデバイス必須の基盤技術を、強相関酸化物ナノ界面で実現することを目指している。本年度は、典型的な強相関モット絶縁体であるLaMn03(LMO)とSrMn03(SMO)からなる界面を有望な系の一つと考え、この2物質からなる人工超格子を中心に基礎物性を探索した。LMO-SMO超格子は、既に多くの研究例があるが、基板の選択(格子整合条件)や界面の平坦性に細心の注意を払って系統的に試料を作製した結果、広く信じられているシナリオでは全く説明できない新奇な物性を見出した。LMO-SMO超格子全体の物性はLMO・SMO各層の厚さに鋭敏に依存して反強磁性絶縁体-強磁性絶縁体-強磁性金属と変化した。そして、金属・絶縁体の相境界にある超格子は、固溶体の(La,Sr)MnO3には見られない、磁気リラクサー効果を伴う巨大磁気抵抗効果を示した。特に驚くべきことには、LMO・SMO層がともに"正確に"2層(8A)の時は磁場誘起絶縁体→金属転移とも言うべき巨大な応答を示した。詳細な輸送特性、磁気特性の詳細な測定から、LMO-SMO界面に位置するMnサイトは、超格子内の他のMnサイトとは異なる電子状態であり、界面では反強磁性絶縁性・強磁性金属という相反する二つの電子状態が激しく競合していると考えている。以上の結果は、LMO-SMO界面というシンプルな系をもちいた電界による強磁性のon/off制御の実現を期待させるもので、今後検討したい。またこれらの現象については「強相関界面の基礎学理構築」という点でも意義深く、放射光などをもちいた微視的解明も並行して行っていく予定である。なお、上記結果について論文発表および招待講演を本年度実施した。昨年度は、LaMnO_3(LMO)-SrMnO_3(SMO)超格子が格子整合基板上に精密に作製した場合、層厚に鋭敏に依存して非常に多彩な物性(電子相)を示し、かつ相境界では巨大磁気抵抗(CMR)を示すことを発見した。本年度はそのメカニズムを解明するべく、バルクでは実現しえない超巨大MRを示したLMO(2層=8A)-SMO層(2層)[L2S2]超格子を中心に詳細に評価した。STEM-EELSから、CMRを示す試料は非常に界面平坦性が良く、かつ酸素のK吸収端が明瞭に観測され、一層毎に変化することが分かった。放射光X線散乱(KEK)でも電子状態(Mn-K吸収端)は均一でないことが示唆された。磁性を解明するため、中性子散乱も実施した。但し、薄膜を用いた実験は国内では皆無のため、まず実現可能性を検証した。即ち、典型的G型反強磁性体であるSMO単一成分薄膜を作製し、原研三号炉TOPANにおいて中性子回折を測定した結果、面積2cm^2,膜厚80nm程度で、十分な強度の磁気回折を観測した。これを踏まえL2S2超格子についても、必要量を再現性良く作製して中性子散乱を実施した結果、積層方向に2倍超周期の反強磁性的な磁気回折を観測した。以上より、強相関界面では、格子・電子・磁性状態の結合が強いため、一原子層で急峻に状態が変化し、バルク以上に多彩な状態が競合し得ると考えられる。これは化学ポテンシャルの違いによる電荷移動が重要な通常の半導体界面とは全く異なった強相関界面特有の現象で、従来の常識を覆す重要なデバイス設計指針を与えている。また関連物質のCaMnO_3薄膜が、組成および格子歪の精密制御により、わずか2%のセリウム置換(化学ドープ)により絶縁体から金属へ変化すること、またイオン液体をゲートに用いたFET素子(電界誘起ドープ)においても巨大抵抗変化することを見出した(特許出願)。
加速器中性子捕捉療法に向けた治療適格条件とプロトコルの検討

これまでの検討で局所効果に影響する因子として「皮膚表面からの距離」と「腫瘍ホウ素濃度」が大きいことは分かっていた。今回の研究期間中、22症例(皮膚悪性腫瘍:4例、難治性頭頚部悪性腫瘍:18例)にBNCTを実施し、そのことは再確認できた。今回の症例検討で我々が研究炉BNCTで採用してきた治療プロトコルは、加速器BNCTに移行してもこれまで研究炉で行なってきたホウ素薬剤投与方法(2:2:1法)、処方線量計算因子(RBE、CBE値、正常組織のホウ素濃度etc.)、処方線量決定方法(正常皮膚/粘膜の耐容線量で規定)等BNCTプロトコルの主要部分に大きな修正を加える必要はなく対応可能であると判明した。ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)は、原子炉利用から加速器を利用した治療へと変わろうとしている。まさに重要な時期を迎えている。これまでの原子炉BNCT(臨床研究)で世界のトップを走ってきた日本が加速器BNCT(実臨床)でも世界ナンバ-ワンであり続けるために原子炉から加速器への変更に伴い、加速器BNCTのための適応条件,至適プロトコルの構築が必要である。これまで京都大学原子炉実験所(KUR)と原研東海実験所(JRR4:3.11以降使用不可)で実施してきた原子炉BNCTのノウハウを加速器BNCTへスムーズに移行するための臨床的検討が今回の研究目的である。その先にあるのは、加速器中性子照射システムを医療機器として、ホウ素化合物を医薬品として薬事承認を得る事であり、世界初の「加速器を利用した頭頸部癌、皮膚黒色腫BNCT」の先進医療申請である。難治性頭頸部癌、皮膚黒色腫BNCTを先進医療として承認を得るために、加速器BNCTに適合した治療適格条件,至適プロトコルを早急に作成し加速器BNCT PhaseI/IItrialまでに持っていく。2014年3月から企業主導第I相試験が開始された。これまで京都大学原子炉実験所(KUR)と原研東海実験所(JRR:3.11以降使用不可)で実施してきた原子炉BNCTのノウハウを加速器BNCTへスムーズに移行するための臨床的検討が今回の研究目的である。難治性頭頸部癌、皮膚黒色腫BNCTを先進医療として承認を得るために、加速器BNCTに適した治療適格条件、至適プロトコルを早急に作成し加速器BNCT PhaseI/IItrialまでにもっていく。また、2014年3月から企業主導第I相試験が開始された。ホウ素中性子捕捉療法(Boron neutron capture therapy:以下BNCT)は、原子炉利用から加速器を利用した治療へと変わろうとしている。これまでの原子炉BNCT(臨床研究)で世界のトップを走ってきた日本が加速器BNCT(実臨床)でも世界ナンバ-ワンであり続けるために、原子炉から加速器への変更に伴い、加速器BNCTのための適応条件、至適プロトコルの構築が必要である。これまでの原子炉BNCT(臨床研究)で世界のトップを走ってきた日本が加速器BNCT(実臨床)でも世界ナンバーワンであり続けるために原子炉から加速器への変更に伴い、加速器BNCTのための適応条件,至適プロトコルの構築が必要である。本研究達成のために医療用原子炉の利用が欠かせない条件であるが、日本で唯一利用可能な医療用原子炉であるKURが耐震補修のため平成26年6月から長期の休止に入っている。

平成28年5月時点でも再開時期の連絡は貰っていない。そのため利用可能であった平成26年4月5月の間で3症例のBNCT治療が実施できたのみである。一方、企業主導の「切除不能な局所再発頭頚部癌患者又は切除不能な局所進行頭頚部癌(非扁平上皮癌)患者を対象としたSPM-011・BNCT治療システム(BNCT30)による第I相臨床試験」に関しては治験責任医師(平塚)、実施医療機関として9例の加速器BNCTを実施し、第I相試験を完了した。これまで京都大学原子炉実験所(KUR)と原研東海実験所(JRR:3.11以降使用不可)で実施してきた原子炉BNCTのノウハウを加速器BNCTへスムーズに移行するための臨床的検討が今回の研究目的である。しかし、本邦で唯一利用可能な京大原子炉(KUR)が2014年から保守点検で運転を止めているため2014年6月以降現在まで治療症例の蓄積が出来ていない。そのため利用可能であった2014年4月5月の間で実施した3例のBNCT治療症例とそれまでに蓄積された原子炉BNCT臨床データ(皮膚悪性黒色腫32例、難治性頭頚部悪性腫瘍55例)において治療計画で求められた計算上の線量(予想線量)から推測される腫瘍効果と実際の臨床効果を比較検討した。その中で以下の点が明確になった。(1)原則1回照射であるBNCTでは腫瘍制御のための治癒線量として25Gy-eq以上が必要である。(2)我々が治療計画作成時に用いているBPAの腫瘍CBE値3.8は計算上の線量と臨床的腫瘍反応の整合性から推測して十分臨床で適応できる値と考える。(3)腫瘍線量を推定する上でそれに影響を与える因子として以下の要因が考えられた。118FBPA-PETの腫瘍内の不均一な集積2初回治療での放射線治療の有無3治療前の患者セッティング照射中照射終了までの約90分間の患者の動きによる照射野のズレ4照射部位(たとえば顎下部頚部の腫瘍)によっては、ターゲットと照射口との密着性が不良で最適な照射体位が取れないことなどである。KUR再開後は、より治療効果を高める方法について検討する。特に、加速器BNCTでの多門照射、分割照射の可能性(Merit, Demerit)について検討する。2014年から保守点検で運転を止めていた京大原子炉(KUR)が2017年7月から再稼動との情報を得ており、本研究の検討で得られた改善点をH29年度の医療照射で試すことでその実現性の有無を検討する。生かせる改善点があれば今後の加速器BNCTに取り込みたいと考えている。KUR再開後より治療効果を高める方法について検討する。一方、企業主導の「切除不能な局所再発頭頚部癌患者又は切除不能な局所進行頭頚部癌(非扁平上皮癌)患者を対象としたSPM-011・BNCT治療システム(BNCT30)による第I相臨床試験」に関しては治験責任医師(平塚)、実施医療機関として9例の加速器BNCTを実施し、第I相試験を完了し、現在第II相試験が進行中である。平成29年度医療照射利用期間は、京都大学研究炉の補修・補強工事の関係で、平成29年9月平成30年2月であった。その間に、14症例(皮膚悪性腫瘍:1例、難治性頭頚部悪性腫瘍:13例)にBNCTを実施した。
種々のガス雰囲気におけるTiAlの高温腐食特性に関する研究

金属間化合物TiAlの板状(約15×10×1mm)の試料を次の7種類の雰囲気(O_2,80%N_2-20%O_2,50%N_2-50%O_2,CO_2,90%N_2-10%CO_2,95%N_2-5%CO_2,79%N_2-20%O_2-1%CO_2)で種々の時間高温酸化し、速度論的および組織学的検討を加え次の結果を得た。酸化温度は主に1200Kで、酸化時間は最長200ksまでである。速度論的試験には、酸化に伴う質量変化を連続的に測定できる熱天秤を用い、組織学的調査にはX線回折、走査電子顕微鏡、エネルギー分散分析、光電子分光法を用いた。純酸素および窒素を含む酸素中での酸化試験の結果、窒素はTiAlの高温酸化挙動に影響を及ぼさないことが明かとなった。酸化曲線はいずれの雰囲気でもほぼ同じであり、スケールの構造的な特徴も同様であった。スケールは比較的薄い外側のルチル層(外層)と内側のルチルとアルミナの混合した層(内層)から成っており、外層と内層の界面近傍に比較的大きな気孔が断続的に存在する。その界面近傍ではアルミナは濃化しているが、連続層を形成するほどではない。また、予想される窒化物は検出されなかった。一方、炭酸ガスおよび5%以上の炭酸ガスを含む雰囲気では、純酸素中と比較して、酸化は加速され、酸化増量は炭酸ガス濃度が高くなるほど大きくなる。この場合、形成されるルチル層の外表面にはさらに半球状のルチルが点在し、独特な形態となった。さらに、ルチル層の下に形成されるルチルとアルミナの混合した層は非常に細かい気孔を多数含んでいる。これらの点を除けば、いずれの雰囲気においても、形成されるスケールの構造は基本的には同じであるが、その成長速度が変化する。また、炭化物の形成は確認できなっかた。さらに、1%炭酸ガスを含む雰囲気中では、酸化挙動は純酸素中と同様であった。
病理標本を基盤とした形態診断と分子診断を統合した新しい乳癌再発予測モデルの開発

乳癌の術後薬物療法では、各患者のベースラインリスク(無治療であった場合の再発リスク)を正確に推定することでその患者に適した治療選択が可能となる。本研究の目的は、ベースラインリスクをより正確に推定するため、術後薬物療法が普及する前の1980年代以前の日本人乳癌患者を多数集積し、病理形態診断と分子病理診断を統合した新しい予測モデルを開発することである。本年度は、形態学的評価、免疫染色および蛍光in situ hybridizationを効率的に多数症例に行うために、乳癌組織を使った組織マイクロアレイ(TMA)の作製を開始した。目的に応じて2種類のTMAを作製し、現時点で約100症例の作製が完了している。TMAの有用性を検証するため、組織ブロックwhole sectionおよびTMAのそれぞれにエストロゲン受容体、プロゲステロン受容体、HER2、Ki67、PD-L1などの免疫染色を行い、陽性率の比較を行っている。また、腫瘍浸潤リンパ球を客観的に評価するため、画像解析ソフト(Image J)の条件作成を行い、完成させた。さらに、画像解析に供する目的で、約100症例のwhole sectionおよびTMAのHE標本、免疫染色標本を病理標本用スキャナーで取り込み、whole slide imageによるデジタル化を行った。以下の2点が挙げられる。1)施設内の病理医の退職などによる研究代表者の病理診断業務の増加により、研究に費やすことができる時間および労力が極端に減少したため。2)日常診断業務および当該研究以外の研究業務の増加により、臨床検査技師による研究用の標本作成に時間を要するようになったため。本年度も状況は変わらないが、技師を雇用するなど研究を補助してくれる人を増やし、業務を遂行したい。組織ブロックwhole sectionおよび組織マイクロアレイ(TMA)での免疫染色結果および腫瘍浸潤リンパ球評価の比較を行い、TMAの有用性の検証を完了させたい。また、TMA作製およびTMAを使った免疫染色を継続して行い、各マーカーと患者予後(ベースラインリスク)との相関を探索したい。本年度は、がん研究会有明病院の医学系倫理審査委員会での承認を得たのち、1971年1982年の乳癌手術症例約2,300例の臨床情報(年齢、臨床症状、臨床的進行度、無再発期間、生存期間、死因など)の収集を完了させた。それと並行して、病理組織標本のアーカイブに保管されている各症例のHE標本を見直し、癌の病理組織形態についての情報(浸潤径、組織型、核分裂数、脈管侵襲、腫瘍浸潤リンパ球など)の収集を開始した。さらに、保管されている病理組織ブロックを薄切し、サブタイプ分類に必要な免疫染色(エストロゲン受容体、プロゲステロン受容体、HER2、Ki67など)の評価を開始した。手術後35年以上を経過した組織検体であるが、染色状況に問題は見られていない。また、次年度以降に行う予定の免疫チェックポイント分子の免疫染色(PD-1, PD-L1, TIM-3, LAG3など)の染色条件決定を行った。倫理審査委員会での承認が遅れたため、研究全体がやや遅延している。まずは、症例コホートの病理組織形態およびサブタイプ分類についてのパラメータ入力を完成させる。同時に、腫瘍浸潤リンパ球のサブセットおよび免疫チェックポイント分子の発現などを探索する。

次に、組織マイクロアレイを作成し、増殖制御分子(EGFR, cyclin D1, FoxA1など)、アポトーシス制御分子(p53, Bcl2など)などを効率的に評価する。それらの因子と患者予後(ベースラインリスク)との相関を探索する。組織ブロックwhole sectionおよび組織マイクロアレイ(TMA)での免疫染色結果および腫瘍浸潤リンパ球評価の比較を行い、TMAの有用性の検証を完了させたい。また、TMA作製およびTMAを使った免疫染色を継続して行い、各マーカーと患者予後(ベースラインリスク)との相関を探索したい。研究計画全体がやや遅延しているため、当初計画していた分子病理学的研究を行うことができなかった。次年度使用額は、分子病理学的研究に使用したい。