hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自己組織化マップによるインテリジェント学習制御手法の開発

本研究課題ではニューラルネットワークの一種である自己組織化マップ(SOM; Self-organizing map)を用いて,未知なる制御対象や運用中の故障などにより構造物の状況が変化した際にも対応可能な学習型の振動制御手法を提案した.本手法ではSOMの学習効果により構造物への入出力信号に関する統計モデルを作成するとともに,構造物のある状態に対して適切な制御入力を同時に学習し出力することで振動制御を行う.数値実験や実時間制御実験により本手法の有用性が確認できた.現在,制御理論としては古典制御理論,現代制御理論など数多くあるが,その多くはモデルベースであり,制御器を構成する場合には制御対象を解析あるいは同定しモデル化を行う必要がある.そのため制御対象が大きな非線形性を有するなど複雑である場合には,モデル化誤差が大きくなり制御性能が悪化してしまう.そこで近年モデル化を行う必要がないニューラルネットワークを用いた制御手法が注目されている.ニューラルネットワークの制御への応用はすでに数多く報告されているが,これらの制御手法ではアルゴリズムが複雑化してしまう難点がある.そのため,本研究ではニューラルネットワークの一種で,かつシンプルなアルゴリズムを持つ自己組織化マップ(SOM: Self-Organizing Map)を用いた学習型適応振動制御を提案した.SOMを用いた制御では入出力信号のみをオンラインで学習することにより制御対象の統計モデルを作成するため制御対象の数値モデルが必要ない.また,制御対象に故障や環境変化による何らかの異変が生じても,SOMの学習効果により柔軟に対応可能である.本研究課題ではニューラルネットワークの一種である自己組織化マップ(SOM)を用いた,環境変化などに適応可能な学習型の振動制御手法を開発した.アクチュエータからの入力に対する構造物の応答をSOMで随時学習し,特定の応答パターンに対して有効な制御入力信号を予測可能な統計モデルを作成することで振動抑制を行う.本手法の特長は制御設計の際に,制御対象の詳細なモデルは不要であり,系の入出力だけを観測することによって制御できる点であり,これにより構造物に損傷などの何らかの変化が生じた際も入出力信号の関係を学習し直すことで,適応可能である.平成26年度は本制御手法のアルゴリズム開発を実施し,数値シュミレーション上で本制御手法が未知な制御対象に関しても有効であることを確認した.続いて平成27年度は実験により提案手法の有効性を確認した.具体的には炭素繊維強化複合材(CFRP)に圧電アクチュエータを貼付したスマート構造物を未知な制御対象と想定し,実験においてもオンライン学習での振動制御が可能であり,また運用中の損傷を想定し実験に使用した構造物の境界条件を変化させても,SOMの学習により振動が抑制できることがわかり,本手法が環境変化に適応可能な制御手法であることが示された.また,SOMの代替として再帰型ニューラルネットワーク(RNN)を用いた振動制御も提案し,本手法と比較した.その結果,RNNは制御性能がSOMより優れているが,学習の柔軟性(環境への適応性)がSOMに劣っていることがわかり,本手法の長短を含めて特性を評価することができた.さらに,本手法の応用としてSOMによる構造ヘルスモニタリングが行えることを数値シュミレーションおよび実験により示した.本研究課題ではニューラルネットワークの一種である自己組織化マップ(SOM; Self-organizing map)を用いて,未知なる制御対象や運用中の故障などにより構造物の状況が変化した際にも対応可能な学習型の振動制御手法を提案した.本手法ではSOMの学習効果により構造物への入出力信号に関する統計モデルを作成するとともに,構造物のある状態に対して適切な制御入力を同時に学習し出力することで振動制御を行う.数値実験や実時間制御実験により本手法の有用性が確認できた.計画通り初年度においてアルゴリズム開発を行い,実験によりその有効性を確認できたため.次年度以降に本手法を利用し,従来手法では対応が困難な制御対象に対して振動制御を行う予定である.機械力学昨年度の成果によりSOMを応用した振動制御手法が有効であることが数値シミュレーション・実験により明らかになったため,次年度ではこの手法を具体的な対象物へと応用する.具体的には形状双安定性を有する複合材シェルを想定している.積層複合材は適切な繊維配向角度で非対称に積層することで,硬化過程の熱異方性による残留応力により,二つの安定なシェル形状を有する双安定性を示す.これらのシェル構造物は少ない入力エネルギで比較的大きな変形を実現できるため,航空機などのモーフィング翼や輸送機器の開閉インテークなどへの応用が期待されている.可変形状スマート複合材の採用により,部品点数の削減および構造の軽量化が実現できるため,双安定複合材は近年の複合材工学分野では世界的に注目され始めている.一つの安定形状からもう一方の安定形状へのスナップスルー変形を生じさせるためのアクチュエータとして圧電材などの利用が考えられる.また,その圧電材は運用中に受ける衝撃などによる誤作動を防止するための振動制御への援用も可能である.しかしながら,非対称積層された複合材の各層間に生じた残留応力を考慮した振動モデルの構築や,可変形状性を考慮した双安定複合材の制御系設計は煩雑であり,運用中の環境変化にも対応不可能である.そのため,本研究で開発するような,柔軟に定期追う可能な学習制御手法の適用が不可欠である.本手法の利用で新たに着目されつつある,複合材の双安定性に関する研究の活性化に貢献できると考えられる.実験用の消耗品や設備が研究計画よりも少額で手に入ったため,多少の繰越金が発生した.今年度予算は実験設備の購入やアルゴリズム開発用のソフトウェアライセンスとして使用し,また国際学会(マレーシア)や国内学会(弘前大学)の旅費として使用する.
共有結合的分子間相互作用をもつ開殻π共役分子集合系の非線形光学物性の理論的研究

チアジルラジカルの1次元多量体について分子集合系構造・スピン状態・開殻性と第二超分極率(γ)の相関を検討することで、チアジルラジカルの一次元マルチラジカル系の非線形光学材料としての有用性を明らかにするとともに、一次元マルチラジカル系への具体的な設計指針の構築に成功した。また、同様の共有結合的分子間相互作用を有する系において外部静電場印加強度が非線形光学物性に与える影響を検討し、従来理論モデルで予測されていた開殻系への非対称性の導入による非線形光学物性の増大を具体的な分子系でも起こることを明らかにするとともに、外部静電場による非線形光学物性の制御可能性を示した。加えて、計算手法における難点から従来解析が困難であった長方形型テトララジカル系の電子状態とγの相関について、局所的な開殻性という新たな指標を用いてモデルハミルトニアンを解析することで、その相関を包括的に解明し、従来知られていなかったγの新たな増大領域を発見したのみならず、γを増大させるための具体的な分子設計指針の構築に成功した。これにより、共有的分子間相互作用を有するジラジカル分子二量体が非線形光学材料としての有望性が新たに明らかとなり、γと分子構造の電子状態を介した相関がが包括的に解明された。これらの成果は、共有結合的分子間相互作用を有する分子集合系が従来系を凌ぐ非線形光学材料となる可能性を新たに示したことに加えて、非線形光学物性を増大させるための指針を明らかにした。これらの成果は国際的な学術雑誌に筆頭著者論文として報告した。29年度が最終年度であるため、記入しない。シリコン(Si)間の結合は炭素(C)間の結合と性質が異なることから以前より理論・実験の両面から精力的に研究されてきた。特に、Si間の二重結合はC間の二重結合と比較して非常に弱い結合で、化学結合の弱さの指標である「ジラジカル性(y)」を示すことが知られている。近年の合成技術の進展によって、Si間二重結合を含む安定な化合物が実験により数多く合成されるようになったものの、Si間二重結合に起因する物性については未解明の部分が多く残されている。一方で過去の我々の研究により、yは三次元メモリや超高速スイッチといった次世代のフォトニクスやオプトエレクトロニクスへの応用が期待される三次非線形光学物性の起源である第二超分極率(γ)と密接な相関を持つ、すなわち、中間的なy (0 < y < 1)を示す系が同程度のサイズの閉殻系(y = 0)や完全開殻系(y = 1)に比べて顕著に大きなγを持つことが明らかとなっている。そこで本研究ではSi間二重結合を複数もつポリ(ジシレン-1,2-ジイル)に着目して、分子の鎖長がyやγに及ぼす影響を炭素の類縁系と比較することによって検討した。その結果、3-5個のSi間二重結合をもつ系は炭素類縁系の20倍以上大きなγを持つことが明らかとなった。また、さらなる詳細な解析によって、この顕著なγの増大はポリ(ジシレン-1,2-ジイル)の中間的なyに起因すること、ならびにπ電子がγに対して主寄与であることが明らかとなった。この結果は国際的な学術雑誌に筆頭著者論文として報告した。古くから検討されていたSi-Si結合をもつポリマー系の三次非線形光学(NLO)物性について開殻性の観点から再検討を行い、Si-Si二重結合鎖が炭素類縁系と比較して顕著な三次NLO物性の増大を示すことを明らかにした。また、さらなる解析によってこの顕著な増大が開殻性に起因することを明らかにした。この結果については国際的な学術雑誌に筆頭著者論文として報告した。一方で、開殻分子集合系のモデルとして水素鎖モデルを採用し、スピン状態の変化がNLO物性に与える影響を系統的に検討した。その結果、閉殻に近い領域では高いスピン状態にすることでNLO物性が増大することが明らかとなった。これは開殻性が中間の領域でのスピン状態依存性とは逆の特徴であり、新たな構造ー特性相関として、今後の実在系での検証が大いに期待される。この結果については国際的な学術雑誌に報告するべく現在筆頭著者として論文を執筆中である。また、共有結合的な分子間相互作用をもつπ電子ラジカル化合物であるDTDAのNLO物性について、従来困難であった一次元無限スタック系における単量体あたりのNLO物性の推算に成功した。この手法を用いて多量体の構造が三次NLO物性に与える影響を検討したところ、分子間距離交替の無い系が交替の有る系よりも大きなNLO物性を示し、なおかつその増大率と値は同等のサイズの閉殻系よりも遥かに大きいことが明らかとなった。これは、開殻分子材料のNLO物性の算出につながる重要な成果と言える。この結果については国内外の学会で発表し、現在論文を執筆する準備を進めている。以上より、研究成果の全ては論文という形で発表出来ていないものの、得られた成果は当初の計画における第1年度の範囲を超えており、計画以上に研究が進展していると考えられる。

以前の研究でポリアセチレンのシリコン類縁系であるpoly(disilene-1,2-diyl)がポリアセチレンに比較して顕著におおきなγの増大を見せることを明らかにしたが、長鎖のpoly(disilene-1,2-diyl)の合成は現代でもなお困難な課題となっている。一方、ポリアセチレンの炭素間二重結合の一部をシリコン間二重結合に置き換えた分子では、分子の安定性とともに開殻性と分子内電荷移動性の発現によるγの増大が期待される。そこで、本研究ではシリコンπ共役系の炭素π共役系への導入の効果を検討した。その結果、シリコン間二重結合への置換によってγが炭化水素系と比較して2-13倍増大することが明らかとなった。詳しい解析の結果、この増大はシリコン間二重結合の導入による開殻性の発現と分子内電荷移動により引き起こされることが明らかとなった。また、より大きなγをもつ系を実現するために、これまでに様々な設計指針が提案され、それらに基づき物質設計が行われてきたが、理論限界には未だほど遠く、設計指針のさらなる探索が必要となっている。そこで我々は、未解明であった一重項開殻性の異なる系におけるスピン状態変化に対するγの依存性について水素鎖モデルを用いて検討した。その結果、対応する一重項系が中間的なジラジカル性をもつ領域では高いスピン状態ほどγが減少することが明らかとなった。その一方で、閉殻に近い一重項系は、中間スピン状態や最高スピン状態で顕著なγの増大が見られることが明らかとなった。励起状態計算による詳しい解析の結果、この顕著な増大は主として高スピン状態における励起エネルギーの急激な減少によって引き起こされることが判明した。これらの結果は国際的な学術雑誌に筆頭著者論文として報告した。未解明であった一重項開殻性の異なる系におけるスピン状態変化に対するγの依存性について水素鎖モデルを用いて検討した。これは、従来報告されていない特徴であり、新たな構造ー特性相関として、今後の実在系での検証が期待される。さらに、ポリアセチレンの炭素間二重結合の一部をシリコン間二重結合に置き換えることで、シリコンπ共役系の炭素π共役系への導入の効果を検討した。その結果、シリコン間二重結合への置換による開殻性と分子内電荷移動性の発現がγを増大させることが明らかとなった。この結果は未だに合成が困難であるpoly(disilene-1,2-diyl)よりもより実現性の高い系においてもγの増大を予想しており、今後実験による検証が期待される。これらの成果について、国際的な学術雑誌に発表しており、得られた成果は当初の計画における第二年度の範囲を超えており、計画以上に研究が進展しているといえる。チアジルラジカルの1次元多量体について分子集合系構造・スピン状態・開殻性と第二超分極率(γ)の相関を検討することで、チアジルラジカルの一次元マルチラジカル系の非線形光学材料としての有用性を明らかにするとともに、一次元マルチラジカル系への具体的な設計指針の構築に成功した。また、同様の共有結合的分子間相互作用を有する系において外部静電場印加強度が非線形光学物性に与える影響を検討し、従来理論モデルで予測されていた開殻系への非対称性の導入による非線形光学物性の増大を具体的な分子系でも起こることを明らかにするとともに、外部静電場による非線形光学物性の制御可能性を示した。
歯内療法領域における骨形成因子の応用に関する基礎的検討

BMPを歯内療法領域への応用を考えるに当たり、そのの担体として流動性を持つスクアランについて着目した.そこで,これを担体として用いた場合のBMP活性の発現状況を病理組織学的に研究したところ,対照のものと同様であり,その発現を阻害せず担体として機能することが確認された.さらに生体内に埋入した場合の安全性についても確認された.以上の結果を踏まえ,研究費の大部分を費やして構築した画像解析システムによって定量的に評価した.すなわち,スクアランに分散させたBMPをddYマウスの大腿部筋膜下組織内に埋入し1週から4週経過後摘出,ホルマリンにて固定した.Softex CMBによって軟X線写真を撮影し,形成された骨組織による不透過像を今回構築した画像解析システムによって計測した.すなわち,マイクロスキャナーによってMacintoshのPhotoshop上にX線画像を取り込み,画像の反転操作を行った.骨形成部分の画像を構成する画素数を計測し,これを対照群と統計的に比較した.なお,対照としてはBMPのみのものを用意した.その結果,実験群,対照群ともに1週では骨形成を思わせるX線不透過像の形成はなかったが,2週以降では周辺部が比較的不透過性の亢進した境界の明瞭な不透過像が出現していた.これは対照群で若干小さな傾向を示していた.これの計測結果では,実験群は対照群との比較において,約40%高く,これは5%の危険率で有為さのあることが確認された.以上の検索結果により,スクアランはBMPの担体として有効に働いており,流動性を持ったBMP担体として臨床応用できる可能性が示唆された.従って,今後はBMPとスクアランの混合物を用いて,当初の目的である歯髄あるいは根管等に応用し,歯内療法領域におけるBMPの臨床応用の基礎的な研究を進める予定である.BMPを歯内療法領域への応用を考えるに当たり、そのの担体として流動性を持つスクアランについて着目した.そこで,これを担体として用いた場合のBMP活性の発現状況を病理組織学的に研究したところ,対照のものと同様であり,その発現を阻害せず担体として機能することが確認された.さらに生体内に埋入した場合の安全性についても確認された.以上の結果を踏まえ,研究費の大部分を費やして構築した画像解析システムによって定量的に評価した.すなわち,スクアランに分散させたBMPをddYマウスの大腿部筋膜下組織内に埋入し1週から4週経過後摘出,ホルマリンにて固定した.Softex CMBによって軟X線写真を撮影し,形成された骨組織による不透過像を今回構築した画像解析システムによって計測した.すなわち,マイクロスキャナーによってMacintoshのPhotoshop上にX線画像を取り込み,画像の反転操作を行った.骨形成部分の画像を構成する画素数を計測し,これを対照群と統計的に比較した.なお,対照としてはBMPのみのものを用意した.その結果,実験群,対照群ともに1週では骨形成を思わせるX線不透過像の形成はなかったが,2週以降では周辺部が比較的不透過性の亢進した境界の明瞭な不透過像が出現していた.これは対照群で若干小さな傾向を示していた.これの計測結果では,実験群は対照群との比較において,約40%高く,これは5%の危険率で有為さのあることが確認された.以上の検索結果により,スクアランはBMPの担体として有効に働いており,流動性を持ったBMP担体として臨床応用できる可能性が示唆された.従って,今後はBMPとスクアランの混合物を用いて,当初の目的である歯髄あるいは根管等に応用し,歯内療法領域におけるBMPの臨床応用の基礎的な研究を進める予定である.歯科領域においては骨形成因子(BMP)の臨床応用に向けて活発な研究がなされており,とくに口腔外科あるいは歯周治療領域におけるものが顕著である.さて,歯内療法領域においても,BMPを歯髄組織に応用し,硬組織の形成を試みたものもあるが,あまり詳細な報告は見られない.そこで,我々はBMPを歯髄組織に応用するために,流動性を持ったスクアランにBMPの担体として着目した.そして,これがBMPの担体として機能することを明らかにした.とくに今年度行った研究でスクアランを担体とした場合の骨形成過程について詳細な病理組織学的な検索を行うことが出来その一部は,イギリスにおいて開催された第7回国際口腔病理学会および大阪において開催された第36回歯科基礎医学会において発表することが出来た.しかし引き続き行う予定であったスクアラン・BMP混合物によって形成された骨組織の骨塩定量については,今回の研究費によってシステムを構築した画像解析を用いて行う予定であったが,システムの構築に時間がかかってしまい骨塩定量にまで進めることが出来なかった.今後はこの点を含めて研究を遂行する予定である.これについておよび最適な混合率を追究することは平成7年度に進めることにする.その上で,BMPを歯髄組織あるいは根管に応用し実験する予定である.BMPの担体としてのスクアランについて,昨年までの研究結果でその有効性が病理組織学的な検索によって示された.

そこで,今年度は,研究費の大部分を費やして構築した画像解析システムによって定量的に評価した.すなわち,スクアランに分散させたBMPをddYマウスの大腿部筋膜下組織内に埋入し1週から4週経過後摘出,ホルマリンにて固定した.Softex CMBによって軟X線写真を撮影し,形成された骨組織による不透過像を今回構築した画像解析システムによって計測した.すなわち,マイクロスキャナーによってMacintoshのPhotoshop上にX線画像を取り込み,画像の反転操作を行った.骨形成部分の画像を構成する画素数を計測し,これを対照群と統計的に比較した.なお,対照としてはBMPのみのものを用意した.その結果,実験群,対照群ともに1週では骨形成を思わせるX線不透過像の形成はなかったが,2週以降では周辺部が比較的不透過性の亢進した境界の明瞭な不透過像が出現していた.これは対照群で若干小さな傾向を示していた.これの計測結果では,実験群は対照群との比較において,約40%高く,これは5%の危険率で有為さのあることが確認された.以上の検索結果により,スクアランはBMPの担体として有効に働いており,流動性を持ったBMP担体として臨床応用できる可能性が示唆された.従って,今後はBMPとスクアランの混合物を用いて,当初の目的である歯髄あるいは根管等に応用し,歯内療法領域におけるBMPの臨床応用の基礎的な研究を進める予定である.
情報格差を縮小するための熟練者・初心者の知識構造分析と家電製品操作ヘルプへの応用

ユーザとインストラクターのヘルプ対話コーパスの分析を行い,知識レベルごとによく使う機能に関する説明能力に差が出るということが分かった.コーパス分析に加えて,電子レンジ操作のシミュレーションにより,マニュアルを用いたヘルプシステムの実装を行った.マニュアルの修辞構造を分析した結果を基に,修辞構造を自動解析するプログラムを構築した.初心者ユーザが利用しやすいインタフェースについて,絵の日用品の組み合わせを用いたシミュレーションを行った.提案したデスクトップ環境により,現実世界において作業を行う感覚・認識に近い,直感的な操作が可能であったことから,普段利用しているものに対するアナロジーは初心者にも上級者にも有効であることが分かった.ユーザとインストラクターのヘルプ対話コーパスの分析を行い,知識レベルごとによく使う機能に関する説明能力に差が出るということが分かった.コーパス分析に加えて,電子レンジ操作のシミュレーションにより,マニュアルを用いたヘルプシステムの実装を行った.マニュアルの修辞構造を分析した結果を基に,修辞構造を自動解析するプログラムを構築した.初心者ユーザが利用しやすいインタフェースについて,絵の日用品の組み合わせを用いたシミュレーションを行った.提案したデスクトップ環境により,現実世界において作業を行う感覚・認識に近い,直感的な操作が可能であったことから,普段利用しているものに対するアナロジーは初心者にも上級者にも有効であることが分かった.今年度は,情報格差を縮小するための家電製品操作ヘルプ手法について研究を行った.まず,ユーザとインストラクターのヘルプ対話コーパスの分析を行った.その際に,ユーザ側の発話と,インストラクター側の発話に分けて分析を行った.ユーザの発話について,知識レベルごとにテキストマイニングツールを用いて単語同士の繋がりを比較したところ,知識レベルごとに普段良く使うタスクについて質問内容の変化が見られた.よって,そのタスクを普段良く使うかどうかによって,初心者と上級者の説明能力に差が出るということが分かった.インストラクターの発話については,硬い表現の動詞に対して,同義語への変換が行われていた.また,全ての説明について,タイトル内の語句が用いられていることも分かった.この結果を基に,ユーザの知識レベルに応じた対応方法を検討していくことが可能となる.コーパス分析に加えて,電子レンジを題材に,オンラインヘルプをXML形式で記述し,マニュアル内の画像とテキストをリンクする簡単なシミュレーションを行った.今回は,マニュアルの言い換えは行わず,マニュアル中の画像と,その説明のテキストをハイパーリンクで接続することを試みた.被験者に実際に利用してもらい,作業にかかる時間を紙媒体の場合と比較した.その結果,紙媒体よりも早くマニュアルの内容を実行に移すことが出来た.分かりやすさの面でも,アンケート調査から紙媒体より直感的に理解しやすいとの評価が得られた.このシミュレーションに言い換え手法を適用することにより,初心者により理解しやすい操作ヘルプシステムとなることが期待できる.今年度は,まずWordのマニュアルにおける修辞構造を自動取得する手法について研究を行った.25個のマニュアルテキストを元に作成された修辞構造のルールを用いて自動化のアルゴリズムを構築した.そのアルゴリズムを25個のマニュアル,25個以外のマニュアル,異なるバージョンのマニュアルに適用し,評価を行った.その結果,25個のマニュアルについては95%,25個以外のマニュアルについては72%,別のバージョンのマニュアルについては72%の精度で自動分析が可能であった.修辞構造を自動取得することにより,マニュアルの重要部分を自動で抽出することが可能になり,初心者向けの対話によるヘルプシステムの実現が可能となる.次に,初心者ユーザが利用しやすいインタフェースについて研究を行った.画面上に初心者でも使い方の分かる絵の日用品を模したアイコンを置き,それらの組み合わせによってアプリケーションを操作できるインタフェースを構築した.事前調査として,PC操作と同等と感じる日用品を選定してもらう被験者実験を行った.調査結果を元に,使用する日用品を決定した.構築したシステムに対して,初心者と上級者について評価を行った.その結果,PC上級者・初心者問わず,絵の日用品を用いてアプリケーションを起動できることを確認した.提案したデスクトップ環境により,現実世界において作業を行う感覚・認識に近い,直感的な操作が可能であったことから,普段利用しているもののアナロジーは初心者にも上級者にも有効であると言える.
前立腺癌のリンパ節前転移ニッチ形成に関与するmicroRNAの探索

近年、癌細胞が分泌するエクソソームに内包される様々なタンパク質、mRNA、miRNAが原発巣と転移巣の間のコミュニケーションツールとして、癌の転移に重要な役割を担っていることが明らかとなってきた。特に肺転移や骨転移に関しては、原発巣から分泌されるエクソソームが将来の転移先に取り込まれ、内包するタンパク質やmiRNAによって、がん転移に適するニッチ(前転移ニッチ)を形成していることが明らかになっている。このようなエクソソーム内情報伝達物質と前転移ニッチに関する研究は主に血行性転移である骨転移や肺転移を対象に研究が進んできた。一方、エクソソームはリンパ液中にも分泌されることが示されているものの、リンパ液の採取が容易でないこともあり、リンパ節転移における前転移ニッチに関する研究はほとんど進んでおらず、リンパ節前転移ニッチに関与するエクソソーム内情報伝達物質も報告されていない。本研究では前立腺癌において、リンパ節の前転移ニッチ形成に関与するmiRNAの探索を行う。さらに、原発巣や血液中のエクソソーム内に存在するmiRNAの探索も同時に行うことによって、リンパ節前転移ニッチに関与するmiRNAが、原発巣や血液サンプルから検出可能かどうかを検討し、リンパ節の前転移ニッチ形成のバイオマーカーとなり得るか検証する。平成30年度は予定していた世代シーケンサーのIon Torrentの導入が遅れたため、原発巣及び切除リンパ節サンプルのmiRNAシーケンスが行えなかった。そのため、miRNAの網羅的な定量解析法の習熟を行った。バイオインフォマティシャンの協力を得ながら、シーケンスデータのクリーニングや、アダプタ配列除去やアノテーションの方法を習得した。さらにはリンパ節前転移ニッチの形成に関与すると考えられるmiRNAの標的遺伝子に対するGene Ontology解析法も習得した。予定していた世代シーケンサーのIon Torrentの導入が遅れたため、原発巣及び切除リンパ節サンプルのmiRNAシーケンスが行えなかった。また、2019年4月からに研究代表者の所属が愛知医科大学から埼玉医科大学に変更となったことから、新たな研究体制を構築せざるを得ないため、研究の進行が遅れている本年度からは超並列高速シーケンサーを保有する埼玉医科大学ゲノム医学研究センタートランスレーショナルリサーチ(TR)部門と共同して研究を行うことを予定している。そのうえで、前立腺癌全摘除術における原発巣と切除リンパ節検体からのmiRNAの抽出、原発巣及び切除リンパ節サンプルのmiRNAシーケンス、エクソソームからのmiRNA抽出、エクソソームから抽出されたmiRNAシーケンス、miRNAシーケンスの結果の解釈を行っていく。本年度からは超並列高速シーケンサーを保有する埼玉医科大学ゲノム医学研究センタートランスレーショナルリサーチ(TR)部門と共同して研究を行うことを予定している。

そのうえで、前立腺癌全摘除術における原発巣と切除リンパ節検体からのmiRNAの抽出、原発巣及び切除リンパ節サンプルのmiRNAシーケンス、エクソソームからのmiRNA抽出、エクソソームから抽出されたmiRNAシーケンス、miRNAシーケンスの結果の解釈を行っていく。
単一金属塩による触媒的エノラート化と直接アルドール反応への展開

単一金属塩による触媒的エノラート化の研究を積極的に遂行して、以下に述べる顕著な成果を得た。キラルルイス酸触媒が求電子剤を高度に活性化しながら、同時に求核剤を触媒的にエノール化するための触媒としても機能する、新しい2重触媒的活性化手法を開発することに成功した。成功の鍵は、求電子剤を効果的に活性化するためのルイス酸触媒としてカチオン性のキラルルイス酸触媒を使用し、触媒的に生成したエノールの濃度を高めるためにエノールを安定化できるアルコール溶媒を用いている点にある。カチオン性のキラルルイス酸触媒としては、求核剤の配位に対して高い耐久性を有するニッケル(II)やコバルト(II)の金属塩を用いることが必須であった。この活性化手法をエナンチオ選択的なMichael付加反応に適用し、高活性で高選択的な反応開発に成功した。この方法では、両方の基質の高度活性化が行えるので、通常の単一活性化法では容易には達成できない、4級-4級炭素結合形成やキラルな4級炭素を構築できた。金属塩にキラルな配位子とアキラルな1,2-エタンジアミン配位子を組み合わせて使用することにより、置換マロノニトリルとクロトンアルデヒドとの触媒的Michae1付加反応が、効果的に活性化されることを見出した。この結果は、添加する1,2-ジアミン配位子が配位子であると同時に有機触媒として働き、大きな反応加速を引き起こしたと考えられる。ジエチレントリアミンとカチオン性銅(II)塩より調製した錯体触媒が、ニトロメタンと種々のアルデヒドとのニトロアルドール反応を飛躍的に加速することを見出した。そこで、新たにキラルなジアミンエーテル配位子を合成し、カチオン性ニッケル(II)塩から調製した錯体触媒が、THF/ニトロメタン混合溶媒中で種々のアルデヒド類とのニトロアルドール反応において、高いエナンチオ選択性を示すことを見いだした。21世紀が求めるグリーンな物質変換を達成するには、エネルギーおよび物質利用の高効率化を可能とする新しい環境調和型の製造プロセスの基盤技術を確立することが急務である。この観点に立脚して、単一金属塩のカチオン・アニオン部位にルイス酸・塩基機能をもたせて、ほぼ中性条件下で求核剤前駆体分子を金属エノラート化する環境調和型の触媒的基質活性化手法を確立し、触媒下での直接アルドール反応を確立することを本申請研究の研究目的とした。初年度である2005年度の研究から、以下の研究成果を得ている。(1)各種求核剤前駆体を用いて、金属酢酸塩による効果的な金属エノラート化に成功した、(2)反応溶媒としてはアルコールを使用することが必須であった、(3)エノラート濃度を高める工夫を施せば、高い反応性が獲得できることを見い出した、(4)活性なアルデヒドとのアルドール反応に成功した、(5)しかし、高いエナンチオ選択性は観察できなかった、(6)反応の可逆性が選択性欠如の主要因であることを明らかにした、(7)可逆性を封じる方法を適用すれば、高い選択性が得られることを見い出した、(8)金属ルイス酸触媒と反応溶媒の適切な組合せにより、求核剤前駆体を直接活性化する触媒下でのエナンチオ選択的直接アルドール化反応の開発に成功した、しかし、(9)エナンチオ選択性は70%eeに留まった。単一金属塩による触媒的エノラート化の研究を積極的に展開して、以下に述べる顕著な成果を得た。

キラルルイス酸触媒が求電子剤を高度に活性化しながら、同時に求核剤を触媒的にエノール化するための触媒としても機能する、新しい2重触媒的活性化手法を開発することに成功した。成功の鍵は、求電子剤を効果的に活性化するためのルイス酸触媒としてカチオン性のキラルルイス酸触媒を使用し、触媒的に生成したエノールの濃度を高めるためにエノールを安定化できるアルコール溶媒を用いている点にある。カチオン性のキラルルイス酸触媒としては、求核剤の配位に対して高い耐久性を有するニッケル(II)やコバルト(II)の金属塩を用いることが必須であった。この活性化手法をエナンチオ選択的なMichael付加反応に適用し、高活性で高選択的な反応開発に成功した。この方法では、両方の基質の高度活性化が行えるので、通常の単一活性化法では容易には達成できない、4級-4級炭素結合形成やキラルな4級炭素を構築できた。金属塩にキラルな配位子とアキラルな1,2-エタンジアミン配位子を組み合わせて使用することにより、置換マロノニトリルとクロトンアルデヒドとの触媒的Michael付加反応が、効果的に活性化されることを見出した。この結果は、添加する1,2-ジアミン配位子が配位子であると同時に有機触媒として働き、大きな反応加速を引き起こしたと考えられる。ジエチレントリアミンとカチオン性銅(II)塩より調製した錯体触媒が、ニトロメタンと種々のアルデヒドとのニトロアルドール反応を飛躍的に加速することを見出した。そこで、新たにキラルなジアミンエーテル配位子を合成し、カチオン性ニッケル(II)塩から調製した錯体触媒が、THF/ニトロメタン混合溶媒中で種々のアルデヒド類とのニトロアルドール反応において、高いエナンチオ選択性を示すことを見いだした。
意思決定に関与するセロトニン投射系の同定と薬理学的制御

過剰な確認行動、パニック、衝動的行動や攻撃性など「意思決定」のプロセスで起こる障害は臨床上様々な精神疾患や薬物療法に付随することから大きな社会問題となっているが、適切な薬物療法が行われていない。本研究では、広汎に投射している中枢セロトニン神経の特定の経路を人為的に活性化ないし抑制できるセロトニン神経特異的ウイルスを用いて、意思決定に関与していると考えられている神経回路と、そこにおけるセロトニンの作用メカニズムを明らかにする。また、当該セロトニン神経を含むネットワーク活動を調節できる新たな制御標的を見出すことにより、意思決定プロセスの障害に対して有効な治療薬を創出するための神経基盤を確立する。前年度に引き続き、セロトニン神経活動を亢進させた際の行動学的変化について検討を行った。その結果、背側縫線核セロトニン神経活動を光遺伝学的手法で亢進させることで、マウス/ラットのいずれにおいても抗うつ薬様作用が引き起こされることを、尾懸垂試験/強制水泳試験法を用いて明らかにした。さらに、この抗うつ薬様作用が一過性のものであるのか、刺激をやめた後も持続するものなのかを明らかにするため検討を行ったところ、刺激をやめた後すぐに、抗うつ薬様作用は消失したことから、セロトニン神経活動の恒常的な亢進が、抗うつ薬様作用には必要であることが明らかになった(Nishitani et al., 2019)。前年度に引き続き、オペラントボックスを用いた行動課題における検討を行い、確率的逆転学習課題における抗うつ薬の作用の背景に、セロトニン受容体の活性化があることを見出した。さらに、抗うつ薬およびセロトニン受容体の阻害薬投与時の、活性化神経細胞の分布を、c-fosに対する免疫染色により検討したところ、大脳皮質の一部分が、この抗うつ薬の作用に関与している可能性を示唆するデータを得た。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、広汎に投射している中枢セロトニン神経の特定の経路を人為的に活性化ないし抑制できるセロトニン神経特異的ウイルスを用いて、意思決定に関与していると考えられる神経回路と、そこにおけるセロトニンの作用メカニズムを明らかにする。当初計画通り、開発済みの順行性セロトニン神経特異的ウイルスベクターを用いて、背側縫線核セロトニン神経の投射経路の解析を行った。高い特異性と発現量を両立可能なセロトニン神経特異的アデノ随伴ウイルスベクターを用いることで、背側縫線核セロトニン神経が特に密に投射する神経核を複数同定することができた。また、衝動性や悲観的な意思決定の評価を行うため、オペラントボックスを用いた行動課題の確立を図り、遅延報酬課題および確率的逆転学習課題の条件設定を行った。さらに、強迫性障害の病態モデルとして報告のあるキンピロール投与モデルを用いることで、複数の行動学的変容が引き起こされることを見出した。また、光遺伝学的手法によりセロトニン神経活動に介入を行うことで、うつ様行動および不安様行動におけるセロトニン神経活動の意義について検討を行った結果、いずれの行動においても背側縫線核セロトニン神経が重要な役割を果たしていることを示唆する結果を得た。解剖学的解析、ウイルス開発、行動課題の確立、光遺伝学的介入による行動変化の解析のいずれも、当初計画通りの進展が見られたため、過剰な確認行動、パニック、衝動的行動や攻撃性など「意思決定」のプロセスで起こる障害は臨床上様々な精神疾患や薬物療法に付随することから大きな社会問題となっているが、適切な薬物療法が行われていない。前年度に、順行性セロトニン神経特異的ウイルスを用いて密な投射がみられることを見出した腹側被蓋野等に対して、逆行性感染能を有するイヌアデノウイルス2ベクター(CAV)を用いた検討を行った。CAVーCreをセロトニン神経の投射先に注入するとともに、細胞体の位置する背側縫線核にCre依存的ウイルスを感染させたところ、外来遺伝子の発現が観察されたことから、CAVとセロトニン神経特異的ウイルスを組み合わせることで、逆行性のセロトニン神経特異的ラベリング・操作が可能となると考えられる。また、前年度に引き続き、オペラントボックスを用いた行動課題における検討を行った。確率的逆転学習課題においては、抗うつ薬を投与することで、悲観的な意思決定の指標とされるNegative Feedback Sensitivityが減少することを見出した。また数理モデルを用いた解析より、過去の選択ー報酬履歴が次の選択に与える影響が、抗うつ薬の投与により大きく変化することを見出した。逆行性のウイルスを用いた検討、行動課題の確立と評価、いずれも当初計画通り進展しているため。

過剰な確認行動、パニック、衝動的行動や攻撃性など「意思決定」のプロセスで起こる障害は臨床上様々な精神疾患や薬物療法に付随することから大きな社会問題となっているが、適切な薬物療法が行われていない。本研究では、広汎に投射している中枢セロトニン神経の特定の経路を人為的に活性化ないし抑制できるセロトニン神経特異的ウイルスを用いて、意思決定に関与していると考えられている神経回路と、そこにおけるセロトニンの作用メカニズムを明らかにする。また、当該セロトニン神経を含むネットワーク活動を調節できる新たな制御標的を見出すことにより、意思決定プロセスの障害に対して有効な治療薬を創出するための神経基盤を確立する。前年度に引き続き、セロトニン神経活動を亢進させた際の行動学的変化について検討を行った。その結果、背側縫線核セロトニン神経活動を光遺伝学的手法で亢進させることで、マウス/ラットのいずれにおいても抗うつ薬様作用が引き起こされることを、尾懸垂試験/強制水泳試験法を用いて明らかにした。さらに、この抗うつ薬様作用が一過性のものであるのか、刺激をやめた後も持続するものなのかを明らかにするため検討を行ったところ、刺激をやめた後すぐに、抗うつ薬様作用は消失したことから、セロトニン神経活動の恒常的な亢進が、抗うつ薬様作用には必要であることが明らかになった(Nishitani et al., 2019)。前年度に引き続き、オペラントボックスを用いた行動課題における検討を行い、確率的逆転学習課題における抗うつ薬の作用の背景に、セロトニン受容体の活性化があることを見出した。さらに、抗うつ薬およびセロトニン受容体の阻害薬投与時の、活性化神経細胞の分布を、c-fosに対する免疫染色により検討したところ、大脳皮質の一部分が、この抗うつ薬の作用に関与している可能性を示唆するデータを得た。前年度までに観察に成功している、セロトニン神経投射領域の可視化結果に基づき、特に密に投射が見られた神経核に対する、セロトニン神経投射の生理的役割を明らかにする。また、各病態モデルにおけるセロトニン神経回路の役割について、開発したウイルスベクターによる光遺伝学的制御を通じて明らかにする。行動課題実施中のセロトニン神経活動を観察するとともに、適切なタイミングでの光遺伝学的介入を行い、セロトニン神経活動が意思決定に対して与えている影響を、回路レベルで明らかにする。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
妊娠初期の嚢胞化絨毛特異的分子マーカーの同定とその臨床的意義に関する研究

平成30年度は平成29年度に引き続き検体集積、臨床データの蓄積および胞状奇胎特異的microRNAの発現解析を行った。平成29年度は嚢胞化絨毛疾患の血液検体と組織を一組として計6組を集積した。6例すべてに患者、配偶者および組織から抽出したDNAを用いてDNA多型解析を行った。6例のうち2例は病理診断では部分胞状奇胎であったが、DNA診断ではいずれの嚢胞化絨毛も雄性発生で、全胞状奇胎と診断された。従って、嚢胞化絨毛の診断と治療には病理学的検査に加え、DNA診断がきわめて重要であることが再確認された。また、これらの臨床応用の重要性についても確認できた。これらの6例について私どもが以前報告している胞状奇胎特異的microRNA(hsa-miR-520f, miR-520b, miR-520c-3p)の発現解析を定量的RT-PCR法を用いて行った。いずれの症例も治療経過の推移とともにその発現量は低下した。以上より、嚢胞化絨毛の管理診断には私どもが行っているDNA多型解析ならびに全胞状奇胎特異的microRNAの定量解析が臨床応用可能と期待される。絨毛性疾患7種類のうち全胞状奇胎および部分胞状奇胎の患者血液、嚢胞化絨毛は目標とする検体数を得られた。しかしながら、侵入奇胎、絨毛癌、mesencymal dysplasia、placental site trophoblastic tumorや存続絨毛症の検体数が不足している。そのため、アウトカムとして設定していたこれらの疾患を鑑別するマーカーや再発予測マーカーの同定には至らなかった。事業期間を延長することにより十分な検体を得て解析を進めたい。平成31年度は以下の研究を行う。1.検体集積:平成30年度に引き続き検体の集積を行う。特に絨毛癌、mesencymal dysplasia、placental site trophoblastic tumorの症例を集積し、検体を採取する。診断は病理検査とともに平成30年度と同様にDNA多型解析を行い、正確な診断を行う。これらの絨毛性疾患患者の治療経過に伴い、適宜、患者から採血を行う。血液は遠心分離した後、血漿を凍結保存する。2. microRNA抽出(長崎大学産婦人科学教室):平成30年度と同様に行う。3.嚢胞化絨毛の組織検体における全胞状奇胎特異的microRNAの発現量をRT-PCR法を用いて定量する。実験方法は平成30年度と同様である(長崎大学産婦人科学教室)。4.嚢胞化絨毛患者の血漿中発現量をRT-PCR法を用いて定量する。特に平成30年度に子宮内容除去術を行った嚢胞化絨毛患者について、治療中、もしくは経過観察中の患者血漿中microRNAの発現量を定量し、経時的変化を見る。5.データ解析:平成30年度と同様である。平成28年度は検体集積、臨床データ蓄積および胞状奇胎特異的microRNAの発現解析を行った。嚢胞化絨毛疾患の血液検体と組織を一組として計20組を集積した。20例すべてに患者、夫および組織から抽出したDNAを用いてDNA多型解析を行った。20例のうち2例は病理診断では部分胞状奇胎であったが、DNA診断ではいずれの嚢胞化絨毛も雄性発生で全胞状奇胎と診断された。従って、嚢胞化絨毛の診断と治療には病理学的検査に加え、DNA診断がきわめて重要であることが明らかにされた。そして、20例のうち3例に侵入奇胎が認められ、化学療法が施行された。私どもが以前報告している胞状奇胎特異的microRNA(hsa-miR-520f, miR-520b, miR-520c-3p)の発現解析を定量的RT-PCR法を用いて行った。いずれの症例も治療経過の推移とともにその発現量は低下し、治療効果の指標となる分子マーカーになることが再確認された。以上より、嚢胞化絨毛の管理診断には私どもが行っているDNA多型解析並びに全胞状奇胎特異的microRNAの定量解析が臨床応用可能と期待される。来年度以降は、網羅的解析法を用いて絨毛性疾患のうち全胞状奇胎やmesencymal dysplasia、placental site trophoblastic tumorを鑑別しうる分子マーカーを同定し、嚢胞化絨毛の管理や将来の侵入奇胎の予測などへ臨床応用を目指す。平成28年度の研究計画である、検体集積、臨床データ蓄積および胞状奇胎特異的microRNAの発現解析をすべて実行することができた。従って、研究計画はおおむね順調に進行している。【目的】全胞状奇胎と部分胞状奇胎は奇胎娩出後の続発性侵入奇胎や絨毛癌の発生率に大きな違いがあるにもかかわらず(続発性侵入奇胎は全奇胎の10から20%、部分奇胎の2から4%、絨毛癌は全胞状奇胎の1から2%)、画像的に両者を鑑別することが困難なこともあり、最終診断は病理学的に行われることが多い。当科では病理学的な診断に加え、患者および配偶者の同意が得られた症例については遺伝子診断を行っており、その結果を報告する。【対象と方法】2013年から2017年までに長崎大学産婦人科を受診し、胞状奇胎と診断した14例を対象とした。

14例のうち患者および配偶者の同意を得られたのは4例であった。病理学的診断と遺伝子診断について検討した。遺伝子診断は子宮内容除去術もしくは子宮全摘術によって得られた嚢胞化絨毛、患者および配偶者の血液からDNAを抽出し、STR-PCR法により解析を行った。【結果】4例のうち病理学的診断で3例が全胞状奇胎、1例が部分胞状奇胎と診断された。部分胞状奇胎の1例は、免疫染色において一部の細胞性栄養膜細胞および絨毛間質細胞の核にp57(Kip2)が陽性であった。しかしながら遺伝子診断では4例すべてが1精子受精の雄性発生であり、全胞状奇胎と診断された。【結語】全胞状奇胎と部分胞状奇胎の鑑別には病理学的検索に加え、遺伝子診断が有用であると考えられた。【今後の研究】遺伝子診断により病理検査では診断困難であった症例について確定的な診断が可能となった。今後は各症例について特異的な分子学的マーカーを同定していく。全胞状奇胎と部分胞状奇胎の鑑別は現在も病理診断およびp53kip2を用いた免疫染色が確定的な手法と考えられている。当初は個々の絨毛性疾患(全胞状奇胎、部分胞状奇胎、侵入奇胎など)に特異的なマーカーを同定することを目的としていた。しかしながら、病理結果と遺伝学的検検査による診断が異なることが判明した。疾患特異的な分子マーカーを同定するためには、まず正確な診断を行うことが重要であり、これを優先して行った。そのため、まずは絨毛、患者および配偶者の血液からDNAを抽出し解析することによって、確実な診断手法を得ることができた。その上で当初の目的である疾患特異的な分子マーカーを同定するための実験を平成30年度に行う予定である。長崎大学産婦人科では以前より疾患特異的microRNAの同定を行い、報告している。絨毛性疾患においても同様に疾患特異的なmicroRNAを同定するための実験を平成30年度に行っていくため、microRNAの抽出やプローブの購入に費用を使用する予定である。平成30年度は平成29年度に引き続き検体集積、臨床データの蓄積および胞状奇胎特異的microRNAの発現解析を行った。平成29年度は嚢胞化絨毛疾患の血液検体と組織を一組として計6組を集積した。6例すべてに患者、配偶者および組織から抽出したDNAを用いてDNA多型解析を行った。6例のうち2例は病理診断では部分胞状奇胎であったが、DNA診断ではいずれの嚢胞化絨毛も雄性発生で、全胞状奇胎と診断された。従って、嚢胞化絨毛の診断と治療には病理学的検査に加え、DNA診断がきわめて重要であることが再確認された。また、これらの臨床応用の重要性についても確認できた。これらの6例について私どもが以前報告している胞状奇胎特異的microRNA(hsa-miR-520f, miR-520b, miR-520c-3p)の発現解析を定量的RT-PCR法を用いて行った。いずれの症例も治療経過の推移とともにその発現量は低下した。以上より、嚢胞化絨毛の管理診断には私どもが行っているDNA多型解析ならびに全胞状奇胎特異的microRNAの定量解析が臨床応用可能と期待される。絨毛性疾患7種類のうち全胞状奇胎および部分胞状奇胎の患者血液、嚢胞化絨毛は目標とする検体数を得られた。
高強度・高靭性フェライト系耐熱鋼における強化および脆化因子の究明

上述の研究課題について研究を遂行した結果、クリープ破断強度および靭性におよぼす合金元素の影響、また溶接性,製管性を考慮した場合の最適なフェライト量などを明らかにすることができた。1.クリープ破断強度の改善についてクリープ破断強度の大幅な改善はMoよりWがより有望である。またVは0.20%,Nbは0.05%が最適量であることが判明した。Cr量については、CおよびW量によって大きく変わるが1112%付近に最強値がある。2.耐衝撃特性の改善についてクリープ破断強度を低下させずにフェライト系鋼の靭性を改善するには、低Si,高N溶解,フェライト量を1020%に抑制することによって脆化を大幅に遅らせることができる。また靭性を考慮した場合には真空溶解が望ましい。3.高温強化機構,高靭化・脆化機構の解明についてW添加フェライト鋼の高温強度は旧オーステナイト粒界へ塊状に析出させることと、W析出相の固溶温度が高いことに起因している。フェライト鋼において高靭性を得るにはフェライト相を50%以上占めるような合金設計にしないことである。また低Si化によって析出相の生成を大きく抑制することができ、結果的に靭性を大幅に改善することができる。一方、低Si化によって析出相を抑制できるがクリープ破断強度の低下を誘発する。このクリープ破断強度の低下を防止し、靭性を改善するには前述したように低Si,高N溶解によって達成できることを明らかにした。
大動脈解離壁リモデリングをめざした血管内治療と細胞療法のハイブリッド治療の研究

不安定血栓に自己細胞を移植し、血管壁のリモデリングを促進させる細胞移植法を開発し、血管内治療に応用するための基礎研究を行った。ルイスラットを用い、移植細胞として皮膚より線維芽細胞を、骨格筋より筋衛星細胞を採取した。まずin vitroにて両細胞を共培養したところ、線維芽細胞の筋線維芽細胞への分化が促進されることを確認し、gel contraction assayにて両細胞の移植により細胞外基質の収縮が促進されることを確認した。その結果をふまえラット左頸動脈を結紮し、その中枢側にできた血栓に細胞および細胞外基質を注入し、4週後の組織標本にて血栓内の膠原線維の比率、血栓内の線維芽細胞のαSMA陽性率、血管内腔の面積を測定し、器質化の程度を評価した。実験群は結紮のみ(n=4,I群)、collagen gel(以下CG)(n=4,II群)、線維芽細胞を混合したCG(n=4,III群)、筋衛星細胞を混合したCG(n=4,IV群)、線維芽細胞と筋衛星細胞を混合したCG(n=4,V群)の5群を作成した。血栓内の膠原線維比率はI群(0%),II群(16.4±17.9%),III群(52.8±34.3%),IV群(39.1±30.9%),V群(75.8±33.8%)とV群が最も高かった。さらにV群は血管内腔面積(0.30±0.28mm2)がIII群(0.53±0.21mm2),IV群(0.54±0.20mm2)より小さく、組織の収縮を認め、血栓内の線維芽細胞のαSMA陽性率も他群より高く、器質化がより進行していた。以上本研究で解離腔を模した不安定な血栓内に線維芽細胞と筋衛星細胞を細胞外基質と合わせて移植すると、器質化が劇的に促進し、組織の収縮を促すことが明らかとなり、大動物を用いた血管内治療実験を行うための基礎データが得られた。大動脈解離壁リモデリングをめざし、不安定な血栓を安定化、器質化させるための細胞治療技術の開発のため純系ラットによる同種細胞移植実験を行った。a.移植細胞の準備ルイスラットの中殿筋および大腿四頭筋より筋衛星細胞を、皮膚より線維芽細胞を採取、初代大量培養の後、凍結保存した。b.3次元培地の作成0.3%Type Icollagen溶液にD-MEM培地、緩衝液を混和し3次元培地を作成し以下の治療液を調製した。(1)I群:D-MEM Mediumのみ50μL(2)II郡:Type Iコラーゲンゲル培地のみ(3)III群:線維芽細胞をIX10^6個含んだType Iコラーゲンゲル培地50μL(4)IV群:線維芽細胞丶筋衛星細胞を各々0.5X10^6個含んだType Iコラーゲンゲル培地50μL (3)、(4)はa.で準備した線維芽細胞、筋衛星細胞を解凍しDi Iにてラベルし用いた。c.不安定血栓モデルへの細胞治療ルイスラットの頸動脈の分岐部を結紮し中枢側にできた不安定血栓にb.で用意した治療液を注入した。d.治療効果の検討4週後に頚動脈を摘出し、HE染色、トリクロム染色にて血栓の器質化程度を検討、Hoechst 33342染色にてDi Iにてラベルした移殖細胞のviabilityを検討した。またcollagen線維の形成程度をimage解析ソフトを用い測定した。この結果以下のことが確認された。移殖した線維芽細胞、筋衛星細胞はviableで、移植4週後でも血管内に生着し増殖していること。線維芽細胞+筋衛星細胞移殖群では、MediumのみやType Iコラーゲンゲル培地のみの注入にくらべ、明らかにコラーゲン線維の形成が促進されていること。定量的にも線維芽細胞+筋衛星細胞移殖群では他の群に比べ、明らかにコラーゲン線維の形成が促進されていること。

血栓内の膠原線維比率はI群(0%),II群(16.4±17.9%),III群(52.8±34.3%),IV群(39.1±30.9%),V群(75.8±33.8%)とV群が最も高かった。さらにV群は血管内腔面積(0.30±0.28mm2)がIII群(0.53±0.21mm2),IV群(0.54±0.20mm2)より小さく、組織の収縮を認め、血栓内の線維芽細胞のαSMA陽性率も他群より高く、器質化がより進行していた。以上本研究で解離腔を模した不安定な血栓内に線維芽細胞と筋衛星細胞を細胞外基質と合わせて移植すると、器質化が劇的に促進し、組織の収縮を促すことが明らかとなり、大動物を用いた血管内治療実験を行うための基礎データが得られた。