hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水稲穎果の炭水化物受け入れ能力からみた、高気温下における登熟阻害要因の解明

昨年度までの結果より、登熟期前半の穎果当たりの炭水化物供給量と玄米千粒重あるいは外観品質との間に正の関係が認められること、および高温下では穎果の正常な成長のためにより多くの炭水化物量を必要とすることが明らかとなった。今年度は高温により被害を受けやすい玄米の外観品質に特に着目し、その品種間差異について、炭水化物供給量および玄米密度の観点から解析を行なった。1.高温登熟条件下で被害粒発生程度の異なる品種について、登熟期前半の穎果あたりの炭水化物供給量と外観品質との問の関係を比較した。その結果、各品種について炭水化物供給量が一定以下となると炭水化物供給量と外観品質との間に直線的な関係が認められる炭水化物供給量の閾値が存在し、その閾値には品種間差異が存在することがわかった。高温登熟条件下でも被害粒発生程度の小さい品種では炭水化物供給量の閾値が小さい傾向にあったが、必ずしも被害粒発生程度の順位と閾値の順位は一致しなかった。もっとも被害粒発生程度の大きかった「こしいぶき」では、閾値が小さいことに加えて、籾一粒当りの炭水化物供給量が大きいことがわかり、高温登熟性に優れるためには炭水化物供給量の閾値が小さいことおよび籾一粒あたりの炭水化物供給量が大きいことが必要であることがわかった。2.被害粒の発生程度の異なる品種間で玄米体積と玄米重との関係について比較した。玄米体積と玄米重との間には直線的な関係が認められたが、高温によるその関係に対する影響には品種間で異なる傾向が認められた。すなわち、被害粒発生程度の高い「初星」では、高温下では玄米重が低下する一方で玄米体積の低下は小さく、被害粒発生程度の低い「コシヒカリ」では高温により玄米重および玄米体積ともに低下した。このように玄米の肥大生長に及ぼす高温の影響は品種間で異なることがわかり、外観品質との関連が示唆された。1.高温による登熟歩合、千粒重および外観品質への影響が大きくなる時期はそれぞれ出穂後610日、1115日および1620日であった。これらの時期の高温による品種間差異がもっとも大きくなる温度帯については十分なデータが得られず、来年度の継続課題となる。気温-籾温差には明瞭な品種間差異が認められ、高温環境にあっても発育中の穎花の受ける温度ストレスは品種によって異なることが示唆された。2.各品種とも高温により出穂期から登熟中期までの葉鞘および稈中の非構造性炭水化物(NSC)の減少量が大きくなった一方で、登熟後半にはその再蓄積が顕著に認められた。これらのことから、高温下では登熟前半の穎花への同化産物供給量は不足であるが、登熟後半は穎花の炭水化物受け入れ能力が制限要因であることがわかった。登熟初期の穎花の成長速度と登熟歩合の間に高い正の相関が認められた。また同時期の穎花への同化産物供給可能量と穎花の成長速度の間にも高い正の相関が認められた。これらのことから、登熟初期に同化産物供給の不足しがちな高温下では、穎花の初期成長が抑制されそのため炭水化物受け入れ能力が低下することが示唆された。強勢穎花および弱勢穎花の水溶性全糖含量の推移を調査した結果、強勢穎花については高温の影響は認められなかったものの、弱勢穎花では糖含量がピークとなる時期が高温下で早まる傾向が認められた。糖含量がピークになる時期はでんぷん合成速度が高まる時期とほぼ一致することが知られていることから、高温下では弱勢穎花の登熟が早められ穎花間の同化産物競合が激化することが推察された。以上のことから、高温下では登熟初期の同化産物の不足および穎花間の競合の激化によって穎花の初期成長が抑制されることにより、穎花の炭水化物受け入れ能力が低下し登熟歩合が低下することがわかった。本研究は高温による穎果の炭水化物受け入れ能力の早期減退について、登熟期前半の同化産物供給量の観点から量的に明らかにすることを目的として行った。得られた主な結果は以下の通りである。1.登熟期前半の穎果あたりの同化産物供給量と玄米千粒重あるいは外観品質との間に正の関係が認められた。またその関係は登熟期の気温によって異なり、高温下では同化産物供給量が同一でも玄米千粒重および外観品質が低いことがわかった。登熟期後半に茎中に非構造性炭水化物の再蓄積が認められ、登熟期前半の同化産物供給量がその後の穎果の炭水化物受け入れ能力を支配し、高温下では穎果の正常な成長のために必要な同化産物量が大きいことが示唆された。2.強勢穎果のでんぷん蓄積速度が高まる時期は高温によって変化しなかったのに対し、弱勢穎果のでんぷん蓄積速度が高まる時期は高温下で早まった。したがって穎果の正常な成長のために必要な登熟期前半の同化産物量が高温下で大きいのは、弱勢穎果の登熟開始が早まることにあると考えられた。また、高温下において弱勢穎果の登熟開始が早まる傾向に対する、稲体のシンク・ソースバランスの影響は認められなかった。3.登熟期前半の穎果への同化産物供給量に大きく寄与する茎への非構造性炭水化物蓄積に対する出穂期以前の高温の影響について調査した。

その結果出穂期以前の茎への非構造性炭水化物の蓄積は高温の影響を直接受けないことがわかり、窒素吸収量が大きくなることの間接的な影響であることが示唆された。以上のことから高温下では弱勢穎果の登熟開始が早まるため、穎果の正常な成長に多くの同化産物量を要し、その結果登熟期前半の穎果への同化産物供給が不足しやすくなり、玄米収量・品質の低下に結びつくことが示唆された。登熟期前半の穎果への同化産物供給に大きく貢献する茎の非構造性炭水化物蓄積に対して気温は直接的に影響しないことがわかった。昨年度までの結果より、登熟期前半の穎果当たりの炭水化物供給量と玄米千粒重あるいは外観品質との間に正の関係が認められること、および高温下では穎果の正常な成長のためにより多くの炭水化物量を必要とすることが明らかとなった。今年度は高温により被害を受けやすい玄米の外観品質に特に着目し、その品種間差異について、炭水化物供給量および玄米密度の観点から解析を行なった。1.高温登熟条件下で被害粒発生程度の異なる品種について、登熟期前半の穎果あたりの炭水化物供給量と外観品質との問の関係を比較した。その結果、各品種について炭水化物供給量が一定以下となると炭水化物供給量と外観品質との間に直線的な関係が認められる炭水化物供給量の閾値が存在し、その閾値には品種間差異が存在することがわかった。高温登熟条件下でも被害粒発生程度の小さい品種では炭水化物供給量の閾値が小さい傾向にあったが、必ずしも被害粒発生程度の順位と閾値の順位は一致しなかった。もっとも被害粒発生程度の大きかった「こしいぶき」では、閾値が小さいことに加えて、籾一粒当りの炭水化物供給量が大きいことがわかり、高温登熟性に優れるためには炭水化物供給量の閾値が小さいことおよび籾一粒あたりの炭水化物供給量が大きいことが必要であることがわかった。2.被害粒の発生程度の異なる品種間で玄米体積と玄米重との関係について比較した。玄米体積と玄米重との間には直線的な関係が認められたが、高温によるその関係に対する影響には品種間で異なる傾向が認められた。すなわち、被害粒発生程度の高い「初星」では、高温下では玄米重が低下する一方で玄米体積の低下は小さく、被害粒発生程度の低い「コシヒカリ」では高温により玄米重および玄米体積ともに低下した。このように玄米の肥大生長に及ぼす高温の影響は品種間で異なることがわかり、外観品質との関連が示唆された。
心筋細胞の分化と破綻におけるエピゲノム機構の解析

我々は、未分化幹細胞が心筋細胞へと分化する過程、心筋細胞の機能が破綻する心不全発症の過程の両者におけるエピゲノム制御機構を解析した。まず分化に伴って活性化するWntシグナルの転写制御因子β-cateninが複数のエピゲノム制御因子と複合体を形成して中胚葉エンハンサーを活性化し下流の遺伝子プログラムを誘導することを明らかにした。さらに1細胞トランスクリプトーム解析とエピゲノム解析を統合することで、心臓への圧負荷によって活性化する転写因子群が心不全遺伝子プログラムを制御するエンハンサーを活性化することを見出した。本研究によりエピゲノムが心筋細胞の分化と破綻の両者を制御していることを明らかにした。本研究は、心筋細胞の分化と破綻の過程における細胞個性転換の意義をエピゲノムの観点から捉えることにより、どのような因子がこの個性の変化を誘導し、維持しているかを明らかにし、将来の根本的な治療法の開発に繋げることが目的である。その基盤として、1細胞レベルのcharacterizationが必須と考え、平成26年度は心筋細胞の分化・破綻の過程におけるシングルセルレベルのトランスクリプトームを解析した。その結果、心筋細胞分化の過程においては、分化に伴って生じる遺伝子発現のhierarchyの存在を同定することに成功した。また1つの細胞の中に存在する遺伝子の転写ネットワークを複数存在し、それらが互いに連関している現象を見出した。さらにはそれを制御する分子を同定し、その細胞レベルの機能を実験的に証明することができた。また心筋細胞破綻の過程においては、圧負荷心不全マウスの心筋細胞を用いて解析することにより、遺伝子発現がこれまで考えられていた以上にheterogeneousであることを明らかにしただけでなく、心不全発症および維持に重要な細胞の分画を同定することに成功した。引き続き、心筋細胞の分化および破綻におけるエピゲノム解析に必要な細胞調整を行った。心筋細胞分化においてはエピゲノム情報を解析し、分化によって生じるエピゲノムダイナミクスに関わる因子を同定し、その機能を明らかにすることができた。心筋細胞破綻においても解析対象のサンプルを調整し、エピゲノム解析を行う準備を整えた。我々は、心筋細胞の分化と破綻の過程を深く理解するため、1細胞トランスクリプトームとエピゲノムを統合解析している。まず分化モデル(マウスES細胞、P19CL6細胞)および破綻モデル(圧負荷心不全マウスモデル)において、1細胞トランスクリプトーム情報を抽出し、重み付け共発現ネットワーク解析によって、ひとつひとつの細胞で特異的に共発現する遺伝子ネットワークを抽出することに成功した。これにより分化モデルにおいて、未分化幹細胞から分化する際にBrachyuryを発現する細胞において特徴的な遺伝子ネットワークが出現することがわかった。また破綻モデルにおいては、圧負荷に対する心筋細胞の応答にheterogeneityがあることがわかり、一部の細胞で特異的に生じる遺伝子発現ネットワークを同定した。そして分化モデルにおいて、分化段階を4つのタイムポイントに分けて全ゲノム的にオープンクロマチン領域のダイナミクスをFAIRE-seq法により同定し、コンピュータ解析を行うことにより、分化段階特異的にゲノムを制御する転写因子群を同定し、ChIP-seqによりその局在を確認した。また破綻モデルにおいても、圧負荷心不全モデルにおける心臓サンプルを用いたFAIRE-seq法によりオープンクロマチン領域を同定した。さらに分化モデルにおいては、エピゲノム解析で同定した転写因子およびco-factorのノックダウンを行うことで、細胞分化やエピゲノムへの影響を確認した。破綻モデルにおいては、ネットワーク解析で同定した心不全特異的な制御因子のノックアウトマウスを作成し、心機能や遺伝子発現への影響などを観察した。これらにより、両モデルともに重要な制御因子であることを明らかにした。さらにヒト心不全患者における心筋1細胞解析へも発展しており、個々の患者の心不全原因と遺伝子ネットワークの関係性を解析している。1細胞トランスクリプトームにおけるバイオインフォマティクス解析が当初の予定より進展し、予定していなかった共発現遺伝子ネットワーク解析まで進むことができた。これにより、細胞のバラツキだけでなく、個々の細胞に存在する共発現遺伝子ネットワークを抽出したり、それを細胞間で比較することが可能になった。また心不全患者からの心筋細胞単離および1細胞cDNA合成も急速に進行したため、ヒトとマウスの心不全における遺伝子発現の違いについても解析可能となった。本研究課題は、心筋細胞へと分化する心臓発生、心筋細胞の機能が破綻する心不全発症の両者において、細胞個性がどのように変化するかをエピゲノム解析により明らかにすることで、これを制御する方法の開発につなげることを目的としたものである。まず心筋細胞分化においては、マウスP19CL6細胞およびマウスES細胞の心筋細胞分化過程におけるエピゲノムのダイナミクスを解析した。その結果、分化に伴って活性化するWntシグナルの転写制御因子β-cateninが多能性転写因子と時期特異的に複合体を形成し、多数のエピゲノム改変因子と転写活性化複合体を形成すること、さらにはこの複合体が分化制御遺伝子を制御するエンハンサー領域に結合してエピゲノムを書き換えることが、心筋分化を制御していることを明らかにした。この結果は、再生医療に大きく貢献するだけでなく、普遍的な転写制御機構を明らかにしたものであり、ゲノム・エピゲノム異常が発症要因である癌の病態解明にも重要な基盤的知見である。また心不全発症過程において、横行大動脈縮窄術による圧負荷心不全モデルを用いて、トランスクリプトーム解析およびエピゲノム解析を組み合わせることにより、心筋細胞の肥大および破綻(不全心筋細胞化)に関わる転写制御状態を明らかにした。

また肥大した心筋細胞が破綻へと至る上で重要な因子を同定し、その因子のノックアウトマウスを用いることにより、心筋細胞破綻における重要性を確認した。この結果は、終末分化した心筋細胞を転写状態により詳細に分類できること、さらにはその分類が臓器機能と良く関係していることを明らかにしたものであり、本知見は今後あらゆる疾患の病態解析研究に貢献することが期待される。我々は、未分化幹細胞が心筋細胞へと分化する過程、心筋細胞の機能が破綻する心不全発症の過程の両者におけるエピゲノム制御機構を解析した。まず分化に伴って活性化するWntシグナルの転写制御因子β-cateninが複数のエピゲノム制御因子と複合体を形成して中胚葉エンハンサーを活性化し下流の遺伝子プログラムを誘導することを明らかにした。さらに1細胞トランスクリプトーム解析とエピゲノム解析を統合することで、心臓への圧負荷によって活性化する転写因子群が心不全遺伝子プログラムを制御するエンハンサーを活性化することを見出した。本研究によりエピゲノムが心筋細胞の分化と破綻の両者を制御していることを明らかにした。当初は平成26年度にシングルセルレベルのトランスクリプトーム解析、エピゲノム解析まで進める予定であったが、心筋細胞分化においてはエピゲノム解析まで終了しただけでなく、当初平成27年度以降に行う予定であった「キー因子の同定」「キー因子の複合体解析」「キー因子の細胞レベルの機能解析」まで進めることができた。心筋細胞破綻のシングルセルトランスクリプトーム解析においては、生体サンプルを用いることもありやや難航したものの予定通りの解析を行うことができただけでなく、心不全の発症および維持に関わる重要な細胞の分画を同定することに成功した。さらにその分画の意義付けまで行うことができ、計画以上の成果を上げたと考えられる。細胞破綻のエピゲノム解析については、必要なサンプルおよび解析手法の準備が既に整っており、平成27年度に速やかに行う。以上より、当初の計画以上に進展している。1)1細胞トランスクリプトームおよびそのコンピュータ解析について。共発現遺伝子ネットワーク解析によって、個々の細胞に存在する遺伝子ネットワークを同定することができたが、今年度はそれを応用して解析する。具体的には、分化モデルにおいては、共発現する遺伝子を制御する因子およびそれが引き起こすエピゲノム変化を解析する。また破綻モデルにおいては、圧負荷後どの時期に特異的なネットワークが形成されるかを解析し、それが出現するメカニズムについて免疫染色やRNA in situ hybridizationによって迫る。2)エピゲノムダイナミクス解析について。分化モデルにおいてはChIP-seq実験が進んでいるので、重要な制御因子をノックダウンした上で、エピゲノムがどのように変化するかを明らかにしていく。
皮膚冷刺激を用いた高齢者下肢筋力訓練法の開発

本研究は皮膚冷刺激を用いた高齢者下肢筋力訓練法を開発するために,冷刺激を用いた筋力トレーニングの有効性を実証することが狙いであった。その目的を達成するために,1)皮膚冷刺激を用いた筋力トレーニング効果の検討2)皮膚冷刺激がdynamic収縮とstatic収縮の筋活動に及ばす影響3)皮膚冷刺激トレーニングを効果的に用いるための皮膚冷刺激温度の検討4)皮膚冷刺激が低負荷筋力trainingとdetrainingに及ぼす影響5)高齢者への皮膚冷刺激を用いた軽負荷筋力トレーニングの検討の実験を行った。その結果,1)皮膚冷刺激を用いることで従来,筋力トレーニング負荷として用いられている強度よりも低い強度でHT-MUsの参画が得られ,高い筋力トレーニング効果が期待できることが示唆された。2)dynamic収縮はstatic収縮に比べ有意な筋力増加が得られたことから,皮膚冷刺激を用いたトレーニングを行う場合,dynamic収縮の方が有効であることが示唆された。3)HT-MUsは26°C以上で促通効果を示し,LT-MUsは26°C以下になると抑制傾向が強く現れた。この結果より,筋力トレーニングに皮膚冷刺激を用いる場合,皮膚温を26°C前後までとすることが重要であることが確認された。4)6週間の皮膚冷刺激筋力トレーニング後,detrainingにおいても筋力増加の効果は残存し,皮膚冷刺激を用いることでトレーニング効果を長期間維持できることが示された。5)高齢者においても週1回の低負荷トレーニングで従来用いられている高負荷筋力トレーニングと同様の効果が得られ中高年者やレハビリテーションに応用できることが示唆された。以上の結果,皮膚冷刺激法は実際の筋力トレーニングに対し速筋の選択的トレーニングとして有効であることが実証された。さらに低負荷で高い筋力利得が得られることは,筋組織の再生能が低下している高齢者やリハビリテーション中の患者に対し筋損傷の危険性を少なく抑えることができ,高い効果を得られることから今後の応用性が期待できるものである。1.皮膚冷刺激がdynamic収縮とstatic収縮の筋活動に及ぼす影響トレーニング効果は,筋の収縮タイプによって異なることが報告されている。そこでトレーニングへの冷刺激応用を踏まえ,dynamic収縮とstatic収縮における皮膚の冷刺激が筋活動様式に及ぼす影響について検討した。被験者は健常男子学生6名を用い,35%MVCを3秒保持し3秒休息の50回繰り返し行わせた。その結果,50回収縮中,static収縮ではnon cold stimulation (control)とskin cold stimulation (stimulation)間に明白な差は示されなかった。一方,dynamic収縮ではcontrolに比べstimulationにおいて,50回収縮中間より大きな筋活動量の増加が認められた。MPFでは両条件ともに変化は示されなかった。以上の結果から,皮膚冷刺激を用いたdynamic収縮トレーニングはstatic収縮に比べて有効である可能性が示唆された。2.皮膚冷刺激を用いたトレーニング効果の検討1の結果から,皮膚冷刺激を用いて低強度でのトレーニングを行い,高齢者への応用を検討した。被験者は健常男子学生6名を用い,dynamic収縮とstatic収縮トレーニングをnon cold stimulation (control)とskin cold stimulation (stimulation)条件で6週間行わせた。両条件は同側肢を用いるために,stimulationでのトレーニング終了後,6ケ月間開けてcontrolでのトレーニングを行った。トレーニングは35%MVCを3秒保持し3秒休息の50回繰り返して行わせた。その結果,トレーニング後の最大筋力は,controlに比べstimulationにおいて有意な増加が示され,その増加はdynamic収縮トレーニングにおいて大きかった。

stimulationを用いた条件での筋力増加は,従来報告されている高強度トレーニングで得られた結果と同じ程度の増加であった。その増加は冷刺激による高閾値motor unitsの閾値張力の低下によるものと考えられる。従って,短期間の35%MVCという低強度のトレーニングで有意な筋力増加が得られた結果は,高齢者に対し筋への負担が少なくて高い利得が得られる訓練法として利用できることが示唆された。1.皮膚冷刺激トレーニングを効果的に用いるための皮膚冷刺激温度の検討14年度におけるトレーニングは皮膚冷刺激として皮膚温25度を用いてきたが、25度以下の皮膚温における運動単位への影響を検討することで、皮膚冷刺激筋力トレーニングへの応用が可能となる。そこで皮膚温を低下させ、3つの減衰相(急峻相・緩徐相・超緩徐相)から2つの変曲点を決定し、その変曲点前後1度における30%ランプ収縮時の運動単位閾値張力の変化を検討した。その結果、皮膚温25度以前では高閾値運動単位に対し選択的促通が示されるが、25度以下に皮膚温が低下すると高閾値運動単位に対する選択的促通効果は消失した。この結果より、皮膚冷刺激を用いる筋力トレーニングを行う場合、効果的な皮膚温は25度までであることが示唆された。2.皮膚冷刺激が低負荷筋力trainingとdetrainingに及ぼす影響皮膚冷刺激を用い、最大筋力の35%で3秒収縮-3秒休息を50回、1回/日で6週間(4回/週)の筋力トレーニングを行わせ、その後5ケ月のdetraining期間をとり、各々の筋力変化を検討した。その結果、トレーニング終了後の最大筋力および筋活動量は有意に増加し、5ケ月後においても最大筋力および筋活動量の減少は示されなかった。この結果より、皮膚冷刺激を用いた筋力トレーニングは神経性適応を長期間残存させることが示唆された。3.高齢者への皮膚冷刺激を用いた軽負荷筋力トレーニングの検討某市在住のデーサービスに通う高齢者16名(平均年齢80歳)を、対照群4名(Cont)、筋力トレーニング群3名(NCT)、皮膚冷刺激筋力トレーニング群9名(CT)の3群に分けた。被験筋は膝屈曲筋群を用いて、最大筋力の35%で3秒収縮-3秒休息を25回4セット、1回/週で8週間トレーニングした。トレーニングには弾性ゴムを用いた。トレーニング指導は老人養護施設の指導員によって行われた。その結果、ContおよびNCTの右脚では最大膝屈曲力の増加が示されなかったが、NCTの左脚およびCTでは有意に最大膝屈曲力の増加が認められた。筋活動量では屈曲力の増加と同様な結果を示した。
スパースモデリングの深化とデータ駆動科学の創成における成果取りまとめ

本領域の研究成果取りまとめを行うべく,以下の三つの課題に注力した.1.最終成果報告書の作成:実験・計測グループ(A01,A02),モデリンググループ(B01),情報科学グループ(C01)にそれぞれ取りまとめ担当者を配置することで,幅広い自然科学分野と情報科学分野からなる本領域の成果を迅速かつ正確に取りまとめることに成功した.特に,データ駆動科学の学理の原点に見出した三つのレベルに基づいた共同研究の成果については,はやぶさ2に関連したScienceへの掲載や,スパースモデリングによるブラックホール撮像の成功など,幅広く取りまとめることができた.2.Journal of Physics: Conference Series特集号の出版による国内外の学術コミュニティへの成果発信:2018年06月27日にオープンアクセスとして無事出版することができた.また,紙媒体として印刷・製本を行い,領域活動に関連する研究者に幅広く配布することで,領域の成果を幅広く示した.3.国民・一般に向けた広報・アウトリーチ:領域ウェブページや最終成果報告書など領域主体での広報だけにとどまらず,新聞やテレビなどでの報道や,関連学会や一般向け講演会での招待講演など,領域外からの要請も多数受け,十分に本領域5年間の成果を国民・一般にアピールすることができた.特に,世間的関心が強いブラックホールの直接撮像の成功については,スパースモデリングというデータ駆動的方法が重要であることを国内外問わず発信した.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
オッセオインテグレーション理解のためのQCM法による基礎的アプローチ

チタンへのタンパク質の吸着挙動をQCM(水晶発振子マイクロバランス,quartz crystal microbalance)法を用いて検討した.まず,タンパク質吸着に与えるカルシウム(Ca)イオンの影響を調べた結果,チタン表面にCaイオンを吸着させると,細胞接着タンパク質であるフィブロネクチン(Fn)の吸着量が有意に向上することを見出した.また,Fnの見かけの吸着速度Kobsについて反応を詳細に解析した結果,吸着初期ではCaイオン吸着によってKobsの値が向上しており,吸着速度も速まることが分かった.生体内では様々な種類のタンパク質が存在しており,各種タンパク質が段階的に吸着することが予想される.Fnおよびアルブミン(Alb)の2種類について,チタンへの吸着がその後のタンパク質接着に与える影響についてQCM法で検討した.まず,Fnをトレシルクロリド法によりチタンセンサーに固定し,Fn固定チタンに対するAlbの吸着を調べた.その結果,どちらの条件でもAlbまたはFnの吸着が確認できなかった.そこで次に,QMセンサーセル内にまずFnを注入してチタンにプレ吸着させ後に,Albを注入して吸着挙動を測定した.また,逆にまずAlbを注入してチタンにプレ吸着させた後に,Fnを注入して吸着挙動を測定した.その結果,どちらもトレシルクロリド法で固定した場合とは異なり,Fnプレ吸着チタンへのAlbの吸着,Albプレ吸着チタンへのFnの吸着が確認でき,Albの吸着はFnのプレ吸着によって抑制される傾向が見られた.一方,Fnの吸着はAlbのプレ吸着によって,それほど大きな影響は受けなかった.生体内でのアパタイト沈着も骨形成に寄与している.チタンおよび表面修飾チタンに対するアパタイト吸挙動についてもQCM法で検討し, DNAを用いた表面修飾によりアパタイト沈着が促進されることも見出した.チタンセンサーにトレシルクロリド法にてFnまたはAlbを固定させる手法の確立に時間がかかった.トレシルクロリド法はチタン表面にトレシクロリド(CF3CH2SO2Cl)を塗布し,37°Cで2日間放置後,タンパク質水溶液にトレシル化チタンを浸漬して,タンパク質を固定化させる手法である.チタンセンサーは,電極を有しており,タンパク質水溶液に浸漬することが困難である.タンパク質水溶液をチタンセンサー表面に保持させる方法について検討を要した.また,Fnをトレイルクロリドにて固定化後,Fn水溶液の濃度が高いと,すなわち固定化されたFnの量が多いとQCM測定時の発振が観測されなかった.Fn水溶液の濃度を低下させ,センサーセルが発振する条件を見出した.現在は,タンパク質水溶液の保持方法,QCM測定に適したFn濃度を確立することができている.タンパク質をチタンセンサーにプレ吸着させる方法は,従来の測定方法の延長であるので,特に問題なく測定ができている.チタンへのタンパク質の吸着には,タンパク質の等電点が関与することが考えられる.Fn,Albの等電点はそれぞれ4.7,5-6と報告されており,測定条件下(pH=7.4)では負に帯電している.等電点が7.4以上のタンパク質,例えばコラーゲンを用いてプレ吸着させると,FnやAlbと静電引力で引き合い,吸着挙動が異なる事が予想される.また,QCM測定時の緩衝液のpHを中性領域(pH=7.4)以外に酸性領域(pH=34)と変化させることにより,タンパク質の帯電状態が異なり,吸着挙動に影響すると思われる.タンパク質吸着に与えるpHの影響も検討課題である.チタンインプラントのオッセオインテグレーションを理解するための1つとして,QCM(水晶発振子マイクロバランス,quartz crystal microbalance)法を用いて,タンパク質吸着に与えるカルシウムイオンの影響を調べた.まず,カルシウムイオンの存在しない条件でフィブロネクチン(Fn)の吸着について調べ,紫外線照射により親水化したチタン表面の親水性の変化がFnの吸着に影響することを見出した.次に,カルシウムイオン存在下での吸着を検討するために,カルシウムイオンをチタンセンサーに結合させる条件について検討した.1体型チタンセンサーセルに濃度の異なる塩化カルシウム水溶液を満たし,水洗後,乾燥させて,カルシウムイオンのチタンへの結合を試みた.塩化カルシウム水溶液の浸漬時間などを変化させたが,カルシウムイオンを十分に結合させることはできず,またQCM測定において安定した振動数が得られなかった.さらに,チタンセンサーセル内に塩化カルシウム水溶液を満たし,溶液を蒸発させることでカルシウムイオンの結合を試みた.塩化カルシウム水溶液の濃度や蒸発温度,時間等を検討したが,センサーセルがダメージを受け,QCM測定が不可能であった.そこで,分離型チタンセンサーに着目し,センサーセルを組立てる前のチタンセンサーにカルシウムイオンを結合させることを試みた.ホルダーにチタンセンサーをセットし,1%塩化カルシウム水溶液を滴下した.保存温度や保存時間などを検討し,室温にて24時間保存後,さらに24時間でチタンセンサーを乾燥させ,その後,分離型センサーセルを組立てる手法が最も効果的であることが分かった.振動数も安定しており,カルシウムイオンを結合させるとFnの吸着量が有意に向上することが判明した.見かけの吸着速度Kobsについては,カルシウムイオン結合の影響は見られなかった.チタンセンサーにカルシウムイオンを結合させる手法の確立に時間がかかってしまった.本QCM装置では,1体型チタンセンサーセルまたは分離型チタンセンサーセルの使用が可能である.1体型チタンセンサーセルはあらかじめセルにチタンセンサーが組み込まれており,使いやすく,振動数が安定しやすい特徴を有している.それに対して,分離型チタンセンサーセルは,センサーセルを組立てて使用するので,やや熟練を要する.当初,使いやすい1体型チタンセンサーセルを用いてカルシウムイオンの結合を試み,様々な方法を検討したが,安定した振動数を得ることが困難であった.

そこで,分離型チタンセンサーセルを用いて,カルシウムイオンの結合を試みた.保存温度や保存時間などを検討して,室温にて24時間保存後,さらに24時間でチタンセンサーを乾燥させた後に,分離型センサーセルを組立てる手法が最も効果的であることが分かった.チタンへのタンパク質の吸着挙動をQCM(水晶発振子マイクロバランス,quartz crystal microbalance)法を用いて検討した.まず,タンパク質吸着に与えるカルシウム(Ca)イオンの影響を調べた結果,チタン表面にCaイオンを吸着させると,細胞接着タンパク質であるフィブロネクチン(Fn)の吸着量が有意に向上することを見出した.また,Fnの見かけの吸着速度Kobsについて反応を詳細に解析した結果,吸着初期ではCaイオン吸着によってKobsの値が向上しており,吸着速度も速まることが分かった.生体内では様々な種類のタンパク質が存在しており,各種タンパク質が段階的に吸着することが予想される.Fnおよびアルブミン(Alb)の2種類について,チタンへの吸着がその後のタンパク質接着に与える影響についてQCM法で検討した.まず,Fnをトレシルクロリド法によりチタンセンサーに固定し,Fn固定チタンに対するAlbの吸着を調べた.その結果,どちらの条件でもAlbまたはFnの吸着が確認できなかった.そこで次に,QMセンサーセル内にまずFnを注入してチタンにプレ吸着させ後に,Albを注入して吸着挙動を測定した.また,逆にまずAlbを注入してチタンにプレ吸着させた後に,Fnを注入して吸着挙動を測定した.その結果,どちらもトレシルクロリド法で固定した場合とは異なり,Fnプレ吸着チタンへのAlbの吸着,Albプレ吸着チタンへのFnの吸着が確認でき,Albの吸着はFnのプレ吸着によって抑制される傾向が見られた.一方,Fnの吸着はAlbのプレ吸着によって,それほど大きな影響は受けなかった.生体内でのアパタイト沈着も骨形成に寄与している.チタンおよび表面修飾チタンに対するアパタイト吸挙動についてもQCM法で検討し, DNAを用いた表面修飾によりアパタイト沈着が促進されることも見出した.チタンセンサーにトレシルクロリド法にてFnまたはAlbを固定させる手法の確立に時間がかかった.トレシルクロリド法はチタン表面にトレシクロリド(CF3CH2SO2Cl)を塗布し,37°Cで2日間放置後,タンパク質水溶液にトレシル化チタンを浸漬して,タンパク質を固定化させる手法である.チタンセンサーは,電極を有しており,タンパク質水溶液に浸漬することが困難である.タンパク質水溶液をチタンセンサー表面に保持させる方法について検討を要した.また,Fnをトレイルクロリドにて固定化後,Fn水溶液の濃度が高いと,すなわち固定化されたFnの量が多いとQCM測定時の発振が観測されなかった.
栄養摂取パターンの体力に及ぼす影響に関する分析疫学的研究

愛媛県健康増進センターの協力を得て,同センターを受診した40歳以上の者772名を対象とし,運動習慣,以前の運動状況,飲食,喫煙,身長計測,臨床検査結果,体力テスト結果,食生活に関する情報を入手した.体力総合水準19点以下(462名)と20点以上(310名)の2群間で食生活状況の比較を行った.体力水準が高い群では牛乳,砂糖を使った料理,野菜を多く摂取し,指の少ない肉を好む傾向がみられ,体力水準の低い群では塩さけ,塩辛,漬物,塩分を多く取る傾向がみられた.食生活に関する項目のうち,牛乳・乳製品の摂取状況,野菜の摂取状況と主要観察項目の関係を見ると,牛乳・乳製品を多く取る群では日常の運動,現在の運動をする者が多く,気分転換がすぐにできる傾向にあり,また,野菜を多く食べ,たばこの量は少なかった.また,この群では血糖値の高い者や高血圧者が少なかった.魚・肉を多く摂取する者は,野菜を多く取り塩分摂取量も多かった.野菜を多く摂取する群では運動する者が多く,肉・魚および塩分の摂取量が多いが,喫煙者は少なかった.食塩摂取量が多い群では運動する者が少ない,コレステロール値が低かった.以上の結果より,食品摂取状況と体力とは密接な関係があることがわかった.また,食品摂取状況は運動習慣及び成人病危険因子とも深い関係があり,運動と食生活の両面から生活習慣の改善を図れば,より一層の効果が期待できることが示唆された.愛媛県健康増進センターの協力を得て,同センターを受診した40歳以上の者772名を対象とし,運動習慣,以前の運動状況,飲食,喫煙,身長計測,臨床検査結果,体力テスト結果,食生活に関する情報を入手した.体力総合水準19点以下(462名)と20点以上(310名)の2群間で食生活状況の比較を行った.体力水準が高い群では牛乳,砂糖を使った料理,野菜を多く摂取し,指の少ない肉を好む傾向がみられ,体力水準の低い群では塩さけ,塩辛,漬物,塩分を多く取る傾向がみられた.食生活に関する項目のうち,牛乳・乳製品の摂取状況,野菜の摂取状況と主要観察項目の関係を見ると,牛乳・乳製品を多く取る群では日常の運動,現在の運動をする者が多く,気分転換がすぐにできる傾向にあり,また,野菜を多く食べ,たばこの量は少なかった.また,この群では血糖値の高い者や高血圧者が少なかった.魚・肉を多く摂取する者は,野菜を多く取り塩分摂取量も多かった.野菜を多く摂取する群では運動する者が多く,肉・魚および塩分の摂取量が多いが,喫煙者は少なかった.食塩摂取量が多い群では運動する者が少ない,コレステロール値が低かった.以上の結果より,食品摂取状況と体力とは密接な関係があることがわかった.また,食品摂取状況は運動習慣及び成人病危険因子とも深い関係があり,運動と食生活の両面から生活習慣の改善を図れば,より一層の効果が期待できることが示唆された.
マルチバンドイメージングシステムの開発とビジョン応用

本研究では,多機能のマルチバンドイメージング技術を開発した.計測系としては,全方位のシーンを分光HDR画像として獲得したり,美術絵画のような精緻な表面の性質を計測したりするシステムを構築した.画像解析としては,分光関数の推定,3次元反射のモデル化,物体識別法を開発した.画像生成としては,色順応の予測に取り組み,リアルな画像レンダリング技法を開発した.これらの成果を,具体的な応用問題に適用した.本研究では,多機能のマルチバンドイメージング技術を開発した.計測系としては,全方位のシーンを分光HDR画像として獲得したり,美術絵画のような精緻な表面の性質を計測したりするシステムを構築した.画像解析としては,分光関数の推定,3次元反射のモデル化,物体識別法を開発した.画像生成としては,色順応の予測に取り組み,リアルな画像レンダリング技法を開発した.これらの成果を,具体的な応用問題に適用した.1.マルチバンド画像獲得部の構築:4種類のマルチバンドイメージング系((1)魚眼カメラ+フィルタ方式,(2)カラーフィルタ+モノクロカメラ方式,(3)液晶フィルタ+モノクロカメラ方式,(4)マルチ光源+モノクロカメラ方式)を構築し稼動させた.2.効率的な分光系の決定:(1)と(2)のシステムについては決定した.(3)と(4)のシステムは,多チャンネルで猿帯域であるため,適用問題ごとに検討中である.3.3次元反射モデルと分光レンダリング:ファンデーション塗布肌やや水彩画を対象として,PCAに基づくモデルを提案したり,Oren-Nayarモデルの利用を検討した.4.全方位光源分布の計測と解析:鏡面球ではなく,魚眼レンズとカラーフィルタを組み合わせた全方位観測系を構築した.直接的な投影方式とマルチバンド化によって,全周囲分光画像の高分解能,高精度推定の見通しが得られた.屋外自然シーンのマルチバンド画像計測を実施し,全方位スペクトル分布の特徴について解析中である.5.色順応効果の予測:従来の色順応予測モデルに代わる不完全順応モデルを提案した.従来め順応モデルとの比較を具体的な画像を用いて詳細な視感評価実験を実施している.6.絵画のディジタルアーカイブ:美術絵画の油彩画を対象として,(2)の方式で画像獲得,画像処理,画像レンダリングを実施するためのマルチバンドシステムを構築した.7.回路基板の要素識別:基板上の異なった材質の金属線,レジスト,ハンダといった要素を識別するため(3)の方式で専用システムを構築した。分光反射率による識別アルゴリズムは開発中である.1.分光関数の推定アルゴリズムとデータ圧縮・符号化ファンデーションなどを対象として,分光分布・分光反射率の特徴を解析することによって,分光関数の効率的な表現方法を検討し,画像品質を損なわずに情報記録とレンダリングを可能とするPCAに基づいた符号化法を提案した.2.輝線スペクトルをもつ照明下でのシーンの解析蛍光灯やLEDの光源分光分布の特徴抽出を行った.液晶カメラ系で獲得した分光画像から,LED照明や蛍光灯,シーンの分光分布を推定するアルゴリズム開発中である.3.シーン中の物体の識別アルゴリズムの開発分光反射率と偏光情報を用いた材質識別のアルゴリズムを検討中である.また,マルチバンド画像データから,ハイライトや陰影に依存しない領域分割のアルゴリズムを提案した.4.回路基板の要素識別基板上の異なった材質の金属線,レジスト,ハンダといった要素を識別するために,分光反射率による識別アルゴリズムの構築を行った.複数のモデルを提案し,最適なモデルを検討中である.5.肌の解析とレンダリング人間の素肌,およびファンデーション塗布肌を対象として,ツヤ,テカリ,マット感といった質感と光反射の関係を調べた.人間の肌を映像化する総合的なアルゴリズムを開発中である.6.HDR画像の表示手法の開発視覚特性に基づいたHDR画像のレンダリング手法を開発した.種々のHDRシーンを用いて,詳細な視感評価実験を実施している.1.絵画のディジタルアーカイブキャンバス上の油彩画及び画用紙上の水彩画を主として,3次元形状と分光反射率,さらに反射モデルパラメータの推定精度の改善を行った.2.輝線スペクトルをもつ照明下でのシーンの解析自然光と蛍光灯やLEDの人工光源が重畳したシーンにおいて,液晶カメラ系で獲得した分光画像から照明の分光分布や種類を推定するシステムとアルゴリズムを開発した.3.シーン中の反射物体および蛍光物体の同定アルゴリズムの開発蛍光物体を対象として,可視光源下で計測された分光画像から,蛍光特性と分光反射率を推定する方法を構築した.4.回路基板の要素識別照明光に影響を受けにくいアルゴリズムを考案し,前年度までに構築してきたアルゴリズムの識別精度の向上を実現した.5.肌の解析とレンダリング前年度に引き続き,ファンデーション塗布肌を対象として,質感と光反射の関係を調べた.さらに,光庫材とシボを含む物体の光反射モデルを検討し,3次元画像レンダリングアルゴリズムを開発中である.6.HDR画像の表示手法の開発人間の視覚特性を考慮した画像のレンダリング手法として,順応効果を考慮したアルゴリズムを開発中である.
法則発見学習事態におけるメタ認知の脳過程に関する電気生理学的研究

目的問題解決事態におけるフィードバック刺激(FB)の認知が教育の影響を受けるかどうかを検討した.方法対象者:大学生23名のうち11名を教育あり群,残りを教育無し群に割り当てた.課題と手続き:被験者は2-4-6課題を改変した課題を行った.1ブロックは9試行からなり,各試行ごとに仮説(例:偶数)と検討内容(例:奇数が当てはまるかどうか),及び,具体例(例:1,3,5)が用紙に記入されていた.9試行の内訳は,仮説の単純な確証を行う試行,仮説の矛盾を検知する試行,仮説の矛盾が検知されない無矛盾試行がそれぞれ3試行ずつであった.被験者はそれをゆっくりと音読し,具体例が真の法則に当てはまっているかどうかのFB(YesかNo)を視覚的に受けた.FBは被験者がボタンを押すことによってディスプレイ上に呈示された.そのFBを受けて,被験者は検討したことが真の法則にどの程度関連していると現時点で考えられるかを5段階で評価した.被験者は2ブロックの練習の後,計15ブロックの本試行を行った.教育あり群には,矛盾の検出が課題遂行方略として有効なことであり,ポジティブな意味を持つことを教示し,その教示のもとで練習を行った.脳波の測定と分析:脳波は,両耳朶の平均電位を基準として,前頭部,中心部,頭頂部から導出した.FBを与えた時点を基点(0時点)として脳波をFB前700ms(ボタン押し前200ms)からFB後800msまでを加算した.結果と考察事象関連電位は全般的にいって,FB呈示前の随伴陰性変動が教育あり群で減衰していた.そのため,フィードバック陰性電位(FN)については,Cz部位のFB呈示後250msから350msまでの区間平均電位を,その直前の陽性成分の区間平均電位(150ms200ms)を基準(0V)として測定した.視察では,教示無し群におけるFN振幅は確証試行よりも矛盾試行のほうがより陰性であり,過去2年間の研究結果を支持するものであった.しかし,そのような傾向は教示あり群では認められなかった(これらの群間の差異,つまり交互作用は統計的には支持されなかった).矛盾の検出が課題遂行方略として有効であるとする教示によって,矛盾事態に対するネガティブな反応が低減し,それがFN振幅の低下につながったのではないかと推察される.しかし,今後人数を増やして再確認することが必要である.平成15年度は,Wasonの2-4-6課題において,2つの仮説を相対化する観点の棄却可能性(背理関係)を仮説相対化方略によって認識した場合にフィードバック関連陰性電位(FRN)が増大するかどうかを検討した.実験1方法対象者:大学生8名.課題と手続き:被験者は2-4-6課題を改変した課題を行った.1ブロックは20試行からなり,奇数試行では仮説があらかじめ記入されていた.被験者はその仮説に当てはまる具体例を記入し,真の法則に当てはまるかどうかのフィードバック(FB)を受けた.FBは,被験者がボタンを押すことによってディスプレイ上に呈示された.偶数試行では,前試行の対立仮説も被験者自身が考え,具体例に対するFBを受けた.計10ブロック行った.脳波の測定と分析:脳波は,両耳朶の平均電位を基準として,前頭部,中心部,頭頂部から導出した.FBを与えた時点を基点(0時点)として脳波をFB前200msからFB後800msまで加算した.瞬き等のアーティファクトが混入した試行は分析から除外した.結果と考察FRNの振幅(前頭部)は,ある仮説を単に確証した試行と2つの仮説の背理関係を認識した試行との間でほぼ同じであった.しかし,仮説相対化方略を十分に意識的に使えていなかった可能性が内観報告から考えられた.実験2被験者が2つの対立する仮説の背理関係を十分に認識できるように思考過程を誘導した.方法対象者:大学生9名.課題と手続き:2つの仮説の背理関係を認識させる文を2-4-6課題に挿入したことを除いて,基本的に実験1に同じ.脳波の測定と分析:実験1に同じ.結果と考察FRNの出現潜時帯であるFB呈示後200msから350ms付近の振幅が,仮説を単に確証した試行よりも2つの仮説の背理関係の成立を認識した試行のほうがより陰性であり,そのような背理関係の認識がFRNに反映されることが示唆された.学習観の個人差が,問題解決事態におけるフィードバック刺激(FB)の認知の個人差と関連するのかどうかを検討した.方法対象者:大学生21名.課題と手続き:被験者は2-4-6課題を改変した課題を行った.1ブロックは20試行からなり,各試行ごとに仮説(例:偶数)と検討内容(例:奇数が当てはまるかどうか),および,具体例(例:1,3,5)が用紙に記入されていた.被験者は,それらを読み上げ,具体例が真の法則に当てはまっているかどうかのFB (Y/N)を視覚的に受けた.FBは,被験者がボタンを押すことによってディスプレイ上に呈示された.20試行終了後に有力と考える仮説を記入してもらい,それに対しても正誤のFBを与えた.被験者は,1ブロックの練習の後,計20ブロックの本試行を行った.

脳波の測定と分析:脳波は,両耳朶の平均電位を基準として,前頭部,中心部,頭頂部から導出した.FBを与えた時点を基点(0時点)として脳波をFB前200msからFB後800msまで加算した.学習観の質問紙:市川・堀野・久保(1998)の失敗に対する柔軟性尺度,思考過程の重視尺度,方略志向尺度,意味理解志向尺度の各6項目を「全く当てはまらない」から「とてもよく当てはまる」までの5段階で,実験後に評定してもらった.結果と考察フィードバック関連陰性電位(FN)については,FB呈示後250msから350msまでのCz部位の区間平均電位を算出し,フィードバック関連陽性電位(FP)は,350msから450msまでのPz部位の区間平均電位を算出した.これらの平均振幅と4つの学習観の合計得点との積率相関係数を算出した.その結果,方略志向が強い人ほど,あるいは,意味理解志向が強い人ほど,単なる確証を意味するFBに対してはFNが増大しない傾向があり(それぞれr=0.463とr=0.400),さらに,背理法の適用によって矛盾の成立不成立が確認された場合,FBに対してFPが増大する傾向が認められた(それぞれrs>0.426とrs>0.400).目的問題解決事態におけるフィードバック刺激(FB)の認知が教育の影響を受けるかどうかを検討した.方法対象者:大学生23名のうち11名を教育あり群,残りを教育無し群に割り当てた.課題と手続き:被験者は2-4-6課題を改変した課題を行った.1ブロックは9試行からなり,各試行ごとに仮説(例:偶数)と検討内容(例:奇数が当てはまるかどうか),及び,具体例(例:1,3,5)が用紙に記入されていた.9試行の内訳は,仮説の単純な確証を行う試行,仮説の矛盾を検知する試行,仮説の矛盾が検知されない無矛盾試行がそれぞれ3試行ずつであった.被験者はそれをゆっくりと音読し,具体例が真の法則に当てはまっているかどうかのFB(YesかNo)を視覚的に受けた.FBは被験者がボタンを押すことによってディスプレイ上に呈示された.そのFBを受けて,被験者は検討したことが真の法則にどの程度関連していると現時点で考えられるかを5段階で評価した.被験者は2ブロックの練習の後,計15ブロックの本試行を行った.教育あり群には,矛盾の検出が課題遂行方略として有効なことであり,ポジティブな意味を持つことを教示し,その教示のもとで練習を行った.脳波の測定と分析:脳波は,両耳朶の平均電位を基準として,前頭部,中心部,頭頂部から導出した.FBを与えた時点を基点(0時点)として脳波をFB前700ms(ボタン押し前200ms)からFB後800msまでを加算した.結果と考察事象関連電位は全般的にいって,FB呈示前の随伴陰性変動が教育あり群で減衰していた.そのため,フィードバック陰性電位(FN)については,Cz部位のFB呈示後250msから350msまでの区間平均電位を,その直前の陽性成分の区間平均電位(150ms200ms)を基準(0V)として測定した.視察では,教示無し群におけるFN振幅は確証試行よりも矛盾試行のほうがより陰性であり,過去2年間の研究結果を支持するものであった.しかし,そのような傾向は教示あり群では認められなかった(これらの群間の差異,つまり交互作用は統計的には支持されなかった).矛盾の検出が課題遂行方略として有効であるとする教示によって,矛盾事態に対するネガティブな反応が低減し,それがFN振幅の低下につながったのではないかと推察される.しかし,今後人数を増やして再確認することが必要である.
ガドキセト酸ナトリウム造影肝ＭＲＩにおける抗癌剤の腫瘍描出能への検討

肝臓は癌が転移しやすい臓器の1つである。転移性肝癌の数やサイズによって治療方針が異なることがあるため,画像で転移性肝癌の状況を正確に判断することは重要である。現在転移性肝癌をもっとも正確に診断することができる画像診断は,肝臓特異性の造影剤であるガドキセト酸ナトリウムを使用した造影MRI(EOB-MRI)であるが,我々は乳癌の抗癌剤であるラパチニブの投与によってEOB-MRI画像が変化した症例を経験した。このため抗癌剤によるEOB-MRI画像の変化について,動物・臨床例での検討を行った。結果ラパチニブ投与のみでなく,様々な因子がからみ合った場合にEOB-MRI画像が変化することがわかった。ガドキセト酸ナトリウム(Gd-EOB-DTPA以下EOB)造影肝MRI検査は,現在肝腫瘍の診断に不可欠となっている。一方でEOBは膜トランスポータを介して正常肝細胞に取り込まれるため,様々な薬剤との相互作用あるいは肝障害の程度によってもその造影効果が左右されると考えられる。本研究は抗癌剤等の薬物投与によるEOB造影肝MRIの診断能の変化を確認することを目的として開始した。まず申請者は乳癌患者に使用されるラパチニブ(チロシンキナーゼ阻害剤)がEOBの肝細胞への取り込みを阻害する可能性について症例報告をしていたため,ラパチニブがMR画像へ与える影響についての検討を開始した。健常ラットを用い,ラパチニブを投与したラット(ラパチニブ群)とコントロール群(溶媒のみを投与したラット)を準備し, EOB造影MRI撮影を行った。MRI撮影後,病理学的検索を目的にラットを屠殺し,ラットの肝臓の病理学的検索を行った。結果としてラパチニブ群,コントロール群においてEOB造影MRIの造影効果に差は認められなかったが,本検討内容を論文にまとめ報告した。臨床検討はラパチニブによる化学療法を施行されている患者10例にEOB造影MRIを実施したが,ラパチニブの投与によりEOB造影MRI画像が変化したものは1例であり,ラパチニブのみならず、種々の複合的な臨床的条件でのみ、EOBによる肝エンハンスメントの減弱が起こると推察され、その複合的要因について考察した。ついでEOB造影MRIの造影効果が肝障害によっても影響されることに注目し,原発性肝細胞癌に対し定位放射線治療を行った患者を対象に臨床検討を行った。結果としてEOB造影MRIの造影効果は30Gy/4分割以上の照射で有意に低下することが判明した。また現在定位放射線治療前におけるEOB造影の有用性も検討しており,あわせて現在論文を作成中である。EOBは肝細胞内へ膜トランスポータにより取り込まれるが,一部の薬物はこのトランスポータを抑制することが知られており,このような薬物を投与された患者ではEOB造影肝MRIの診断能が低下する可能性がある。本研究では抗癌剤等の薬物投与によるEOB造影肝MRIの診断能の変化を動物実験および臨床研究により確認することを目的とし,特に申請者は乳癌患者に使用されるラパチニブ(チロシンキナーゼ阻害剤)がEOBの肝細胞への取り込みを阻害する可能性について症例報告をしていたため,ラパチニブを中心に薬物がMR画像へ与える影響を検討することとした。本年度はラットを用いた検討を開始した。ラパチニブを投与したラット(ラパチニブ群)とコントロール群(溶媒のみを投与したラット)を準備し,EOB造影MRI撮影を行った。MRI撮影後,病理学的検索を目的にラットを屠殺し,病理医の指導のもと病理学的検索を行った。ラパチニブ群,コントロール群それぞれ5匹ずつ検討を行い,動物実験そのものは終了とした。臨床検討は,研究協力者である広島大学乳腺外科の協力のもの,ラパチニブによる化学療法を施行されている患者にEOB造影MRIを実施する予定として,現在症例収集中である。また上述のごとく,EOB造影MRI画像の評価にはdrug-drug ineractionの考慮が必要であると考えられたため,第98回北米放射線学会にて肝細胞トランスポータの面からEOB造影MRI画像への影響につきまとめた教育演題の発表を行い,本発表にてCertificate of Meritを受賞した。動物実験での検討については,実験そのものは終了することができた。またこの検討に関し,現在論文を作成し,投稿中であるため,動物実験に関しては現在までおおむね順調に進展していると考える。臨床検討に関しては,症例が予想以上に収集できていないが,来年度も引き続き症例収集を行なう予定である。細胞株での検討は,現時点では着手できていない。

動物実験に関しては,すでに論文を投稿中であるため,論文の採択を目指す。臨床検討に関しては,症例収集に難渋している。難渋する理由として,ラパチニブ治療が行われている患者の絶対数が少ないこと,またラパチニブが投与されている患者はそもそも肝転移の有無が治療方針の決定に反映されないような状態(全身に転移が多発した状態)である,などがあげられる。来年度も症例蓄積が進まないようであれば,臨床検討は断念せざるを得ない可能性もある。細胞株での検討は,動物実験での検討が終了し次第,検討を開始する。細胞株の検討には,広島大学原爆放射線医学研究所田代聡教授に協力を仰ぐ予定であり,田代教授は既に了解済である。動物実験は,得られた結果を取りまとめ,成果を国内・海外学会で発表を行う予定しており,この旅費に研究費の一部を充填する。また本年度は細胞株の検討を開始しているため,細胞株そのものの購入や実験を行うための諸費用に研究費を使用する予定である。