hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
パラ水素誘起分極13C MRIによる細胞死の非侵襲的イメージング技術の開発

炎症性疾患、外傷、虚血や梗塞など多くの疾患において、その重症度を評価する最も端的かつ合理的な指標は“どれだけの細胞が死んでいるのか"である。治療の観点からは、例えば脳梗塞時にどれだけの神経細胞を死から救えたか、あるいは逆に抗癌治療によりどれだけ多くの癌細胞を殺せたのか、が治療効率の判断基準となる。本研究では、現行の動的核偏極(DNP)法に比べ臨床初期コストが10分の1へ抑制できることが見込まれるパラ水素誘起偏極法による超偏極13C MRIを用いて、細胞死に特定的に見られる代謝変化を標的に、体内で起こる細胞死を非侵襲的にイメージングする技術を開発している。初年度であるH30年度では、細胞死を検出する2種類の部位特異的に13C標識された分子プローブを有機合成するための合成経路を確立し、実際にパラ水素誘起偏極法により13C核スピンに超偏極誘導(MRI信号の数万倍励起を意味)できるかを検証した。1つ目の分子プローブは1.5Tの熱平衡時と比べ10万倍以上の13CMRI信号の励起が確認されたが、実用的な励起時間内に調整できる濃度が1mM以下であり、生体計測に用いるには1桁以上の濃度の改善が必要である。2つ目の分子プローブはパラ水素付加による1Hへの超偏極誘導は高効率に実施できたが、1Hから13Cへの分極移動が確認されなかった。2つの標識した13Cの対称性に問題がある可能性があり、今後は1カ所のみを13C標識した前駆体プローブを合成し、超偏極1Hからの分極移動を試みる。初年度であるH30年度は、細胞死により細胞外へと放出されても酵素活性を維持しているフマラーゼを標的に、パラ水素誘起分極法により超偏極13Cフマル酸を調整する前駆体プローブの開発を行った。具体的なアプローチとしては、1) [1-13C]アセチレンジカルボン酸のトランス選択的アルケン化、および、2) [1,4-13C2]フマル酸のプロパルギルエステル体のサイドアーム法による励起、の2つを試みた。前者については、10%以上の高い13C偏極率を持つ超偏極13Cフマル酸を調整できたが、実用的な励起時間内で調整できる濃度が1mM程度と低く、生体計測に用いるには1桁以上の濃度の改善が必要であった。後者のアプローチでは、パラ水素付加による1Hへの超偏極誘導は高効率に実施できたが、1Hから13Cへの変動磁場による分極移動が確認されなかった。この原因として、2つの13C核スピンの対称性が問題であると考えられる。2年度目は細胞死プローブの13C偏極率の改善と疾患モデルにおける実用性評価を行う。アセチレンジカルボン酸からのトランスアルケン化では、マイクロ化学用のミキサーを使用することで水添の反応効率を改善し、より高濃度の超偏極13Cフマル酸溶液の調整を試みる。プロパルギルエステル前駆体からのサイドアーム型の励起では、2つの標識13C核スピンの対称性が分極移動を妨げていることが考えられ、1位を13C標識したフマル酸エステルを合成し、パラ水素による13Cへの超偏極誘導が可能か検証する。生体計測に十分な濃度と偏極率の超偏極13Cフマル酸溶液を調整できるようになったら、MRI撮像により細胞死イメージングの実用性を評価する。細胞死のモデルとしては、担癌モデルマウスへの抗癌治療効果の検出と、アセトアミノフェンの過剰投与による肝障害モデルの2モデルにおいて、超偏極13C MRI代謝イメージングを自作の1.5T 1H/13C MRI装置を用いて取得する。フマル酸により細胞死イメージングが可能であることが検証できた後、他の細胞死に関連した酵素を標的とする分子プローブの開発にも着手する。初年度であるH30年度では、細胞死を検出する2種類の部位

特異的に13C標識された分子プローブを有機合成するための合成経路を確立し、実際にパラ水素誘起偏極法により13C核スピンに超偏極誘導(MRI信号の数万倍励起を意味)できるかを検証した。1つ目の分子プローブは1.5Tの熱平衡時と比べ10万倍以上の13CMRI信号の励起が確認されたが、実用的な励起時間内に調整できる濃度が1mM以下であり、生体計測に用いるには1桁以上の濃度の改善が必要である。2つ目の分子プローブはパラ水素付加による1Hへの超偏極誘導は高効率に実施できたが、1Hから13Cへの分極移動が確認されなかった。2つの標識した13Cの対称性に問題がある可能性があり、今後は1カ所のみを13C標識した前駆体プローブを合成し、超偏極1Hからの分極移動を試みる。炎症性疾患、外傷、虚血や梗塞など多くの疾患において、その重症度を評価する最も端的かつ合理的な指標は“どれだけの細胞が死んでいるのか"である。治療の観点からは、例えば脳梗塞時にどれだけの神経細胞を死から救えたか、あるいは逆に抗癌治療によりどれだけ多くの癌細胞を殺せたのか、が治療効率の判断基準となる。本研究では、現行の動的核偏極(DNP)法に比べ臨床初期コストが10分の1へ抑制できることが見込まれるパラ水素誘起偏極法による超偏極13C MRIを用いて、細胞死に特定的に見られる代謝変化を標的に、体内で起こる細胞死を非侵襲的にイメージングする技術を開発している。初年度であるH30年度は、細胞死により細胞外へと放出されても酵素活性を維持しているフマラーゼを標的に、パラ水素誘起分極法により超偏極13Cフマル酸を調整する前駆体プローブの開発を行った。具体的なアプローチとしては、1) [1-13C]アセチレンジカルボン酸のトランス選択的アルケン化、および、2) [1,4-13C2]フマル酸のプロパルギルエステル体のサイドアーム法による励起、の2つを試みた。前者については、10%以上の高い13C偏極率を持つ超偏極13Cフマル酸を調整できたが、実用的な励起時間内で調整できる濃度が1mM程度と低く、生体計測に用いるには1桁以上の濃度の改善が必要であった。後者のアプローチでは、パラ水素付加による1Hへの超偏極誘導は高効率に実施できたが、1Hから13Cへの変動磁場による分極移動が確認されなかった。この原因として、2つの13C核スピンの対称性が問題であると考えられる。2年度目は細胞死プローブの13C偏極率の改善と疾患モデルにおける実用性評価を行う。アセチレンジカルボン酸からのトランスアルケン化では、マイクロ化学用のミキサーを使用することで水添の反応効率を改善し、より高濃度の超偏極13Cフマル酸溶液の調整を試みる。プロパルギルエステル前駆体からのサイドアーム型の励起では、2つの標識13C核スピンの対称性が分極移動を妨げていることが考えられ、1位を13C標識したフマル酸エステルを合成し、パラ水素による13Cへの超偏極誘導が可能か検証する。生体計測に十分な濃度と偏極率の超偏極13Cフマル酸溶液を調整できるようになったら、MRI撮像により細胞死イメージングの実用性を評価する。細胞死のモデルとしては、担癌モデルマウスへの抗癌治療効果の検出と、アセトアミノフェンの過剰投与による肝障害モデルの2モデルにおいて、超偏極13C MRI代謝イメージングを自作の1.5T 1H/13C MRI装置を用いて取得する。フマル酸により細胞死イメージングが可能であることが検証できた後、他の細胞死に関連した酵素を標的とする分子プローブの開発にも着手する。研究を進める過程で、第一選択の研究手法があまり上手くいかないことが判明し、次の選択肢にアプローチを変更したため、必要となる試薬などに変更が生じたため。残額は次年度の消耗品に使用する。
新規チオカリックスアレーンの創製とその機能開発

本年度はチオカリックス[4]アレーン(1)を修飾して次の3項目の機能開発を行い,当研究課題の目標を達成した.1.金属イオンの高性能認識機能:1の架橋硫黄をSO及びSO_2に選択的に酸化し,それぞれスルフィニルカリックス[4]アレーン(2)及びスルホニルカリックス[4]アレーン(3)を合成した.13の金属イオンの認識機能を溶媒抽出法で比較検討した.40種類もの広範な金属イオンの中から3はハードな金属イオンを,1はソフトな金属イオンを,2は両方を認識した.この様に架橋Sの酸化状態により金属イオンの認識選択性を制御できた.また架橋部位に配位原子を持たない通常のカリックス[4]アレーン(4)は同条件下で錯形成しないことを確認した.一方1のフェノール性水酸基をアルキル化し,テトラキス((エトキシカルボニル)メトキシ)チオカリックス[4]アレーン(5)を合成した.5のcone,partial cone,及びl,3-alternateの立体配座は塩基触媒によって制御できた.また5の立体配座によりアルカリ金属イオンの認識選択性が制御できた.以上は合成化学や錯体化学的に興味深いだけでなく,将来,金属錯体触媒や,金属イオンのセンシング法,高効率的分離回収法に応用を拓く,重要な発見である.2.新規不斉識別機能素子:5に不斉アミンを導入した誘導体6を合成し,ガスクロマトグラフィー用の不斉固定相として用い光学異性体の分離に成功した.4から同様に得られた不斉固定相は不斉識別せず,本系でも架橋基の重要性が示された.3.環境浄化機能材料:1を直接スルホン化し,水溶性ホスト化合物チオカリックス[4]アレーンテトラスルホン酸(7)を合成した.7は有機ハロゲン化合物等の環境中の有害物質を高効率で捕捉した.7とイオン交換材料を複合化し,水中のppmレベルの有機ハロゲン化合物の除去機能材料を創製した.1.チオカリックス「4」アレーンの金属イオン認識機能の調査4つのp-tert-ブチルフェノールを4つのSで架橋して得られるチオカリックス「4」アレーンは,有機溶媒への溶解度が高いので,溶媒抽出によって錯形成能を評価した.対象は(1)第一遷移金属イオン,(2)アルカリおよびアルカリ土類金属イオン,(3)希土類金属イオンである.その結果,(2)をほとんど抽出しなかったが,一方(1)と(3)をよく抽出した.メチレン鎖でフェノールを架橋した従来のカリックス[4]アレーンは,どの金属イオンもほとんど抽出しないことから,チオカリックス「4」アレーンの(1)と(3)に対する親和性はS原子に起因すると考えられた.(1)に対する平衡論的な検討の結果,チオカリックス「4」アレーンは2価の遷移金属と1 : 1の量論比で錯形成し,その際2つのプロトンを放出することがわかった.2.チオカリックス「4」アレーン-金属錯体の構造の調査チオカリックス「4」アレーン-Zn (II)錯体について,NMR測定とX線結晶構造解析を行った.その結果チオカリックス「4」アレーンは2つのフェノール性O原子と共に1つのS原子で金属イオンに配位していることがわかった.これがチオカリックス「4」アレーンの遷移金属イオンへの高い親和性の原因と結論づけられた.4.チオカリックス「4」アレーンの応用チオカリックス「4」アレーンは(1)の中でもCu (II)イオンをよく抽出することが1.で示された.よってチオカリックス「4」アレーンをCu (II)イオンの高性能分離・検出機能試薬として応用することが可能である.また,チオカリックス「4」アレーンの遷移金属錯体は配位不飽和であることがわかり,有機合成用のルイス酸錯体触媒としての応用が期待できる.今後,金属イオンの光センシング機能試薬,診断試薬,光学材料,磁性材料として応用する予定である.本年度はチオカリックス[4]アレーン(1)を修飾して次の3項目の機能開発を行い,当研究課題の目標を達成した.1.金属イオンの高性能認識機能:1の架橋硫黄をSO及びSO_2に選択的に酸化し,それぞれスルフィニルカリックス[4]アレーン(2)及びスルホニルカリックス[4]アレーン(3)を合成した.13の金属イオンの認識機能を溶媒抽出法で比較検討した.40種類もの広範な金属イオンの中から3はハードな金属イオンを,1はソフトな金属イオンを,2は両方を認識した.この様に架橋Sの酸化状態により金属イオンの認識選択性を制御できた.また架橋部位に配位原子を持たない通常のカリックス[4]アレーン(4)は同条件下で錯形成しないことを確認した.一方1のフェノール性水酸基をアルキル化し,テトラキス((エトキシカルボニル)メトキシ)チオカリックス[4]アレーン(5)を合成した.5のcone,partial cone,及びl,3-alternateの立体配座は塩基触媒によって制御できた.また5の立体配座によりアルカリ金属イオンの認識選択性が制御できた.以上は合成化学や錯体化学的に興味深いだけでなく,将来,金属錯体触媒や,金属イオンのセンシング法,高効率的分離回収法に応用を拓く,重要な発見である.2.新規不斉識別機能素子:5に不斉アミンを導入した誘導体6を合成し,ガスクロマトグラフィー用の不斉固定相として用い光学異性体の分離に成功した.

4から同様に得られた不斉固定相は不斉識別せず,本系でも架橋基の重要性が示された.3.環境浄化機能材料:1を直接スルホン化し,水溶性ホスト化合物チオカリックス[4]アレーンテトラスルホン酸(7)を合成した.7は有機ハロゲン化合物等の環境中の有害物質を高効率で捕捉した.7とイオン交換材料を複合化し,水中のppmレベルの有機ハロゲン化合物の除去機能材料を創製した.
PETを用いた腎癌に対する分子標的薬の早期治療効果判定のための基礎的検討

進行性腎癌に対する分子標的薬の早期治療効果の可能性について、担癌マウスでFLTを用いたPET画像で検討した。マウスに腎癌細胞株ACHNを移植し、sunitinib(SU)を経口投与した。腫瘍へのFLT集積は生体内分布実験および、PETで検討した。腫瘍径はSU投与1週間でコントロールと比べて有意差を認めなかったが、FLTは1週間で有意に集積が低下し、PETにおけるSUVも有意差を認めた。apoptosisに関しては1週間では有意差は認めず、細胞増殖能は1週間で有意差を認めた。FLTを用いた腫瘍増殖能の評価は、腎癌の分子標的薬の早期治療効果の評価に有用である可能性が示唆された。進行性腎癌に対する分子標的薬の早期効果判定は困難である。最近、FDG PETによる腫瘍の機能性評価が推奨されているが、FDGが低集積を示す腎癌が多いことや、FDGが炎症組織に集積するために、その治療効果判定は必ずしも容易ではない。本研究では、腎癌に対する分子標的薬の早期治療効果の評価に18F-fluorothymidine(FLT) PETが有用かを動物実験モデルを用いて検討した。本研究の目的は、1FLT PETの腫瘍集積と分子標的薬の治療効果発現の間に関連があるか、2FLT PETによる分子標的薬の早期治療効果評価はFDG PETよりすぐれているか、について検討することにある。ヒト培養腎癌細胞をマウスに移植し、一定の大きさになったところでスニチニブ(VEGFR-TKI)の投与を開始した。投与開始前後、経時的にFLTの腫瘍集積をガンマカウンターおよび動物用PETを用いて測定した。腫瘍組織は免疫組織学的に血管内皮細胞密度や細胞増殖能、アポトーシスインデックスを評価した。これらの結果と、FLT集積を比較した。ACHN(非淡明細胞性腎細胞癌株)ヌードマウスに皮下移植し、スニチニブの経口投与を開始した。スニチニブ投与開始前、および開始後にマウスにFLTを投与し、マウスを屠殺して腫瘍内のトレーサー集積を測定した。摘出腫瘍組織を免疫組織学的に染色し、血管内皮細胞密度(CD34 index)、細胞増殖能(PCNA)、アポトーシスの状態(apoptotic index)を算出した。トレーサーの集積と分子標的薬投与後の腫瘍組織の細胞増殖能や血管密度との関連性を調べた。マウス移植細胞はコントロール群と比較してスニチニブ投与群では腫瘍の増大は僅かで、腫瘍径はスニチニブ投与2週間で有意差を認めた。一方、FLTはスニチニブ投与群では1週間で有意にトレーサー集積が低下した。apoptosisに関してはsunitinib投与1週間では両群間に有意差は認めなかったが、PCNA indexはsunitinib投与1週間で有意に低下した。本研究の目的は、1FLT PETの腫瘍集積と分子標的薬の治療効果発現の間に関連があるか、2FLT PETによる分子標的薬の早期治療効果評価は可能であるか、について検討することにある。平成26年度は動物用PET装置を用いて、マウス移植腫瘍に対するスニチニブの早期治療効果をPET装置を用いて、トレーサーの集積の変化として評価できるかどうかの動物実験を実施した。実験の方法は、マウスにACHNを皮下移植し、一定の大きさに成長したところで、スニチニブの経口投与を開始し、スニチニブ投与開始2日目、5日目、7日目のマウスにFLT 400μCiを尾静脈より投与した。FLT投与1時間後に、マウスを動物用PETを用いて撮像した。得られたPET画像から腫瘍組織へのFLT集積部位に関心領域を置き、FLT集積をSUVで定量解析した。動物用PETスキャナーでマウスの全身像を撮像する。得られた画像を解析して、腫瘍内のトレーサー集積をSUV解析によって評価した。実験の結果、PET画像ではマウスの側腹部には移植腫瘍に一致してFLTの高集積像を認めた。腫瘍組織におけるFLT集積をSUVで定量解析すると、7日目にスニチニブ投与群で有意に低下していた。一連の実験の結果で、移植腎癌腫瘍の増殖能はスニチニブ投与約7日目より有意に低下すること、この変化はFLT PETを用いて非侵襲的に評価が可能であることが明らかとなった。以上より、本研究により、1FLT PETの腫瘍集積と分子標的薬の治療効果発現の間に関連があることが示された。また、2FLT PETによる分子標的薬の早期治療効果評価の可能性が強く示唆された。

医歯薬学本研究における研究目的として1FLT PETの腫瘍集積と分子標的薬の治療効果発現の間に関連があるか、2FLT PETによる分子標的薬の早期治療効果評価はFDG PETよりすぐれているか、と設定した。下記の具体的な目標にしたがって研究を実施し、成果を得た。ACHNをヌードマウスの皮下に移植し、スニチニブ群には40mg/kg/dayのスニチニブを、コントロール群には溶媒をそれぞれ14日間連続経口投与した。その結果、腫瘍の増大率は7日目までは2群間に差を認めず、14日目で有意差を認めた。同様のモデルを作成し、スニチニブを投与した。スニチニブ投与終了後に、FLT 50μCiをマウスの尾静脈より投与し、1時間後にマウスを屠殺し、腫瘍へのFLTの集積をガンマカウンターを用いて計測した。また、摘出腫瘍組織は免疫染色によりアポトーシス、細胞増殖能、血管密度の評価をおこなった。結果は、TUNEL染色によるアポトーシスの評価は、スニチニブ投与開始後、2日目、5日目、7日目とも2群間に有意差を認めなかった。PCNA染色による細胞増殖能の評価では、すでに7日目において有意に低下していた。腫瘍へのFLT集積はスニチニブ投与後2日目までは有意差を認めず、7日目で有意な低下を認めた。この結果はPCNA染色の結果とも一致した。スニチニブの有する新生血管抑制作用を評価する目的で、CD34免疫染色を行ったが、スニチニブ投与開始後7日目までにおいて有意差を認めなかった。本研究の最終研究目的である1FLT PETの腫瘍集積と分子標的薬の治療効果発現の間に関連があるか、2FLT PETによる分子標的薬の早期治療効果評価はFDG PETよりすぐれている、に対する答えは、2年間の研究期間を経て結論が得られるが、本研究が予定通り開始され、計画通りの実施手順によって結果解析が開始されたことは、研究開始1年目として十分な目標到達であったと評価する。研究開始1年として進捗状況としては、ほぼ予定通りの計画が達成されている。今後も、本研究における研究目的として掲げた1FLT PETの腫瘍集積と分子標的薬の治療効果発現の間に関連があるか、2FLT PETによる分子標的薬の早期治療効果評価はFDG PETよりすぐれているか、の各項目について達成するために、以下の通り研究を推進していく予定である。平成26年度は動物用PET装置を用いて、マウス移植腫瘍に対するスニチニブの早期治療効果をPET装置を用いて、トレーサーの集積の変化として評価できるかどうかの動物実験を実施する予定である。動物用PET装置は高エネルギー医学研究センター内にある装置を用いる。実験の具体的な計画としては、マウスにACHNを皮下移植し、一定の大きさに成長したところで、スニチニブの経口投与を開始する。スニチニブ投与開始前後にマウスにFLTを投与し、動物用PETスキャナーでマウスの全身像を撮像する。得られた画像を解析して、腫瘍内のトレーサー集積をSUV解析によって評価する。上記で用いた摘出腫瘍組織をホルマリン固定、パラフィン包埋後にCD31、Ki-67、TUNEL法で免疫組織学的に染色し、血管内皮細胞密度(CD341 index)、細胞増殖能(PCNA)、アポトーシスの状態(apoptotic index)を算出する。
肝定位放射線治療における機能的線量体積ヒストグラムと肝機能障害予測システムの開発

肝腫瘍に対する放射線治療の線量評価に機能画像を用い、肝臓の形態に加えて機能を加味した線量評価を行った。30-40Gy/5分割の肝細胞癌定位放射線治療で、99mTc-GSA SPECT/CT画像を用いた線量機能ヒストグラムと従来法である線量体積ヒストグラムを比較した。治療歴が多い症例は両者のパラメーターに有意な差が認められた。また、45Gy/15分割の肝細胞癌原体放射線治療で、Gd-EOB-DTPA造影MRの肝細胞相画像にて増強不良域を来す域値線量を求めた。閾値線量の中央値は約35Gyであった。本研究で得られた知見は、放射線肝障害の正確な予測法の確立に寄与するものと考えられた。肝腫瘍症例では多くの場合で肝硬変を合併している。定位放射線治療を行う際の合併症では放射線肝障害(RILD; radiation induced liver disease)が最も問題となるため、処方線量や標的体積の決定にはCTをもとにした線量体積ヒストグラム(DVH; dose-volume histogram)が用いられている。しかし、CTでは肝臓の形態しか評価できない。今後は肝機能を考慮した絶対的指標を確立する必要がある。今年度は肝腫瘍に対する放射線治療を行った症例の治療前評価として撮像したアシアロシンチグラフィーの解析を行った。治療後に肝機能が低下した症例は、2次元の評価法において、HH15、LHL15が悪いことが示唆された。SPECT/CT融合画像が作成できない施設においても定位放射線治療の適応や投与線量決定に有用な指標となる可能性がある。また、定位放射線治療の治療計画にアシアロSPECT/CTシミュレーションを前向きに開始し、現在症例を蓄積している。定位放射線治療を行う際の合併症では放射線肝障害が最も問題となるため、処方線量の決定や放射線肝障害の予測には、CTをもとにした線量体積ヒストグラムが用いられている。しかし、CTでは肝臓の形態しか評価することができない。機能画像を用いることによって、肝臓の形態に加えて機能を加味した評価が実現する可能性がある。これまで蓄積した症例に関して、アシアロシンチグラフィーで評価を行った。定位放射線治療後に肝機能が低下した症例では、治療前のHH15、LHL15が悪いことが示唆され、2次元画像において、定位放射線治療の適応や投与線量の決定に有用な指標になると考えられた。3次元画像(アシアロSPECT/CTシミュレーション)を用いた解析に関しては現在症例蓄積中である。また、治療後のGd-EOB-DTPA造影MR画像を用いた放射線肝障害に関しても検討を行った。1回3Gyの寡分割照射においては、35Gyが肝障害を呈する閾値であることが示唆され、30-40Gyが照射される体積の割合(V30-40)が線量体積ヒストグラムの有用な指標となりうると考えられた。この成果に関しては、現在論文を投稿中である。症例の蓄積がやや遅いため、3次元での評価を行うために十分な症例数が得られていない。定位放射線治療後に肝機能が低下した症例では、治療前のHH15、LHL15が悪いことか示唆され、2次元画像において、定位放射線治療の適応や投与線量の決定に有用な指標になると考えられた。3次元画像(アシアロSPECT/CTシミュレーション)の症例を蓄積し、解析を行った。従来の線量体積ヒトグラムパラメーターとアシアロSPECT画像をもとにした線量機能ヒストグラムパラメーターとの間には、有意な乖離が存在することを確認し、従来法で線量評価を行うことの限界について学会発表を行った。今後海外学会での発表と論文発表を予定している。放射線治療後のGdーEOBーDTPA造影MR画像を用いた放射線肝障害に関しても検討を行った。1回3Gyの寡分割照射においては、35Gyが肝障害を呈する閾値であることが示唆され、30ー40Gyが照射される体積の割合(V30ー40)が線量体積ヒストグラムの有用な指標となりうると考えられた。この成果に関しては、論文を作成して受理された。

本研究で得られた知見は、放射線肝障害の正確な予測法の確立に寄与するものと考えられた。評価対象症例が予定より少なかったため、3次元での評価を行うために十分なサンプル数が得られなかった。アシアロSPECT/CTシミュレーションの症例蓄積を引き続き行う。また、Gd-EOB-DTPA造影MR画像を用いた検討に関しても引き続き進めると共に、放射線肝障害を低減するための方策(画像誘導下放射線治療など)に関しても検討を行う。放射線腫瘍医学肝腫瘍に対する放射線治療を行った症例の治療前評価として撮像したアシアロシンチグラフィーの解析を行った。2次元の評価法ではアシアロシンチグラフィーの有用性が示唆された。今後は症例の蓄積を図るとともに、3次元による評価法の可能性を探る。国際共同研究を目的とした海外出張があり、コンピューター等の物品の貸与を受けたため。また、成果の発表を行うための学会参加に関してスケジュール調整がうまくいかなかったため。モニターやプリンターなどの物品を購入する。また、学会参加による成果発表及び情報収集を積極的に行う。論文投稿を予定する。
雑穀アワとキビの遺伝的多様性から擦文時代の農耕文化と自然環境の歴史を解明する

北日本の擦文文化の農耕を713世紀に渡って支えた雑穀アワとキビのDNA多型解析を行うことで、アワとキビの北日本への伝播ルートや栽培化における人為選択および、雑種形成可能な近縁野生種との間の遺伝子流動の程度から、北日本の歴史における農耕文化と自然環境の相互作用を明らかにすることを目的とする。RAD-seq法により得るDNA多型データから、分子進化、集団遺伝学的な手法を用いて解析を行い、農学、生態、環境との関連を調べ、遺跡出土記録と合わせて擦文時代の歴史を考察する。
グロー放電イオンサイクロトロン共鳴元素選択励起発光・質量相関分光法

高周波ヘリウムグロープラズマが発生でき、レーザーアブレーションによるプラズマへの試料導入が可能で、自己バイアス電流を流すことにより試料の発光スペクトル強度が増大させることが出来るグロー放電セルを開発して実験を行った。試料としてはCu及び蛍光X線用標準試料のFe-Cu合金を用いた。イオンサイクロトロン共鳴用電極に72KHzの高周波を加え、外部磁場を3kG付近(Cuイオンの共鳴条件)で変化させてヘリウムグロープラズマ中でのイオンサイクロトロン共鳴によるCuの選択励起を試みたが、Cuイオンを含めCuの発光線強度に大きな変化は見られず、高周波の吸収も観測できなかった。この原因としては、グロー放電管に導入するヘリウムガスの圧力は3Torr程度必要であるが、この圧力ではCuイオンとプラズマガスであるヘリウムとの衝突が非常に頻繁に起こるため、イオンサイクロトロン共鳴吸収のピークが非常にブロードになり、元素を選択励起するための高周波の吸収がほとんど起こらなかったためと考えている。グロープラズマ中でのイオンサイクロトロン共鳴による元素の選択励起は成功しなかったが、本研究で開発したグロー放電セルに、レーザーアブレーション支援高周波ヘリウムグロー放電発光分光法という名前を付け、論文、学会講演、及び国際会議において公表した。また、実験では試料をグロープラズマ中に導入するためにレーザーアブレーションを用いたが、レーザーアブレーションに伴い発生するレーザー誘起プラズマからの発光スペクトルを測定したところ、試料原子の発光強度が非常に強く、雰囲気ガスからの発光は弱く、バックグラウンド発光が非常に低いという分光分析に適した特性を持つことが分かった。また雰囲気ガスを替えると、特定のイオン線の発光強度が選択的に増加し、レーザー誘起プラズマ中での試料原子の励起機構の解明に有用な情報が得られたため、論文、学会講演、及び国際会議において公表した。平成11年度はレーザーアブレーションによる試料導入のためのレーザーを購入し、またグロー放電イオンサイクロトロン共鳴選択励起発光・質量分光分析装置に使用する放電セルを作製した。作製した放電セルを用いて、予備実験として減圧下でレーザーを固体試料表面に集光してレーザーアブレーションにより試料導入を試みたところ、試料表面及びその上方に強い発光が観測された。試料がCuの場合にその発光スペクトルを測定したところ、雰囲気ガスからの発光はほとんど無く、試料原子の発光強度が非常に強く、バックグラウンドが非常に低いという特徴を持つことがわかった。また多数のCuのイオン線が観測され、雰囲気ガスをヘリウムからアルゴンに変えると、Cuのイオン線224.8nmの強度が共鳴的に大きくなっているのが認められた。この線はグロー放電プラズマ中において中性のCu原子がArイオンと共鳴的な電荷移動衝突を起こし励起されたCuイオンの発光線として知られているものであるが、レーザープラズマ中でも同様の衝突反応が起りCuイオンが生じていることが確かめられた。イオンサイクロトロン共鳴を起こさせるためには試料原子をイオン化させる必要がある。本研究ではヘリウムグロープラズマによるイオン化を考えていたが、今回の予備実験によりレーザーアブレーションだけでも試料のイオンは可能であり、また雰囲気ガスを選択することにより特定の中性原子を電荷移動衝突により共鳴的にイオン化できることがわかった。平成12年度は、試料にCu及び蛍光X線用標準試料のFe-Cu合金を用いて実験を行った。プラズマガスにヘリウム、高周波に13.56MHz30Wを用いた場合には、電極構造がこれまで実験に用いていたグリム型グロー放電管と異なるためと思われるが、平成11年度に製作した放電セルでは自己バイアス電流を流しても高周波スパッタリングによるプラズマ中への試料導入ができなかった。そこで、平成11年度の報告に書いたように、雰囲気ガスとしてアルゴンを用いて、Nd:YAGレーザーを用いたレーザーアブレーションによりCu原子のサンプリング及びイオン化を行った。イオンサイクロトロン共鳴用電極に72KHzの高周波を加え、外部磁場を3kG付近(Cuイオンの共鳴条件)で変化させたが、Cuの発光線強度に大きな変化は見られなかった。

この原因としてはレーザーアブレーションにより生じたCuイオンの試料表面から飛び出してくる速度が非常に大きかったため(超音速)、イオンサイクロトロン共鳴用電極の間を短時間のうちに通り過ぎてしまったためと考えている。そこで、これまで実験に用いてきたグリム型グロー放電管に近い構造を持つ放電セルを新しく開発して実験を行うこととした。この平成12年度に製作した放電管では、高周波ヘリウムグロープラズマが発生でき、レーザーアブレーションによるプラズマへの試料導入ができ、自己バイアス電流を流すことにより試料の発光スペクトル強度が増大することが確かめられた。平成13年度は試料にCu及び蛍光X線用標準試料のFe-Cu合金を用い、平成12年度に新に制作したグロー放電セルを用いて、ヘリウムグロープラズマ中でのイオンサイクロトロン共鳴によるCuの選択励起を試みた。イオンサイクロトロン共鳴用電極に72KHzの高周波を加え、外部磁場を3kG付近(Cuイオンの共鳴条件)で変化させたが、Cuイオンを含めCu発光線強度に大きな変化は見られず、高周波の吸収も観測できなかった。この原因としては、グロー放電管に導入するヘリウムガスの圧力は3Torr程度必要であるが、この圧力ではCuイオンとプラズマガスであるヘリウムとの衝突が非常に頻繁に起こるため、イオンサイクロトロン共鳴吸収のピークが非常にブロードになり、元素を選択励起するための高周波の吸収がほとんど起こらなかったためと考えられる。これまで実験を行ってきた過程で、試料をグロープラズマ中に導入するためにレーザーアブレーションを用いたが、レーザーアブレーションに伴い発生するレーザー誘起プラズマからの発光スペクトルを測定したところ、試料原子の発光強度が非常に強く、雰囲気ガスからの発光は弱く、バックグラウンド発光が非常に低いという分光分析に適した特性を持つことが分かった。また雰囲気ガスを替えると、特定のイオン線の発行強度が選択的に増加し、レーザー誘起プラズマ中での試料原子の励起機構の解明に有用な情報が得られたため、論文、学会講演、及び国際会議において公表した。また、平成12年度に開発した、レーザーアブレーションにより試料の導入を行い、試料原子の励起をヘリウムグロープラズマにより行うグロー放電セルは、レーザーアブレーション支援高周波ヘリウムグロー放電発光分光法という名前を付け、論文、学会講演、及び国際会議において公表した。
化合物スクリーニング研究による肝癌個別化医療のための新規標的分子の同定

日本における肝癌の年間死亡者数は約34,000人に上り、ステージIであっても5年生存率は7080%と極めて予後不良である。非環式レチノイド(acyclic retinoid; ACR)は肝癌初回根治治療後の2次発癌を予防する薬剤候補である。また、正常肝細胞株ではACRによる細胞死誘導作用が見られず、肝癌細胞株でのみ細胞死誘導作用が認められた。この事業では、次世代シーケンスを用いたトランスクリプトーム(CAGE)解析、遺伝子発現(Gene chip)解析、NMRあるいはCE-TOFMSメタボローム解析などの大規模オミックス解析を用いたACRの新規標的バイオマーカーの探索を行った。正常肝細胞では変動せず肝癌細胞でのみACRによる変動した因子をバイオマーカーとして選択し、培養細胞、動物モデル並びに臨床材料において確認した。肝臓癌患者から樹立された肝癌細胞株(JHH7, FLC4, FLC5, HepG2, Huh7)を用いてin vitro実験系を確立し、ACRに対する薬剤反応の個人差との関連性を検討した。さらに、ケミカルスクリーニングによりACRと似た構造・活性を持つ新規ビタミンK2誘導体を見出した。この事業に関する成果の中で特筆すべきものは、癌遺伝子MYCNは、正常肝細胞Hcではまったく転写せず、肝癌細胞株JHH7でのみ高い転写を受け、その転写はACR処理によって強く抑制される標的バイオマーカーであることを見出したことである。肝癌幹細胞の中でMYCNを発現する細胞はACRの標的となりACRで死滅することに対し、MYCNを発現しない細胞は標的とならずACRで死滅しないことを明らかにした。MYCNのような因子を網羅的に多数同定、解析してその発現組み合わせパターンからすべての肝癌幹細胞を死滅させる薬の組み合わせをみつけることができれば、今後個別化医療の一助になると期待される。26年度が最終年度であるため、記入しない。1)臨床検体及び市販細胞からIn Vitro実験系の確立東京慈恵会医科大学の松浦知和准教授の協力のもと、肝臓癌患者から樹立された肝臓癌細胞株(JHH7, FLC4, FLC5, HepG2, Huh7)と市販正常肝細胞HC (Hepatic cell)を入手し、In Vitro実験系を確立した。これらの細胞株パネルは抗癌剤の感受性分子あるいは癌特異標的分子の同定に活用する。2)網羅的オミックス解析を用いた非環式レチノイド(ACR)の肝細胞癌選択的殺細胞作用の標的分子の同定正常肝細胞HCと肝臓癌細胞JHH7をACR処理し、NMR及びCE-TOFMSメタボローム解析を用いて細胞代謝におけるACRの癌特異的作用の解明及び新規標的分子の同定を行った。その結果、ACRが癌細胞特異的に亢進したエネルギー代謝を抑制することを見られた。JHH7細胞のATP産生はHC細胞より約1.6倍高く、ACR処理によってほぼHC細胞と同じレベルに抑制した。その分子メカニズムを調べたところ、エネルギー代謝調節鍵酵素PDK4の発現はHC細胞ではあまり変化しなくて、JHH7でのみACR処理によって有意に誘導された。さらに、siRNAを用いた機能解析ではPDK4遺伝子発現をノックダウンすることによってACRの癌細胞特異的に亢進したATP産生への抑制作用が見られなくなった。これらの結果から、PDK4依存的に癌特異的に亢進したエネルギー代謝の抑制がACRの肝細胞癌に対する選択的増殖抑制作用と関わることが分かった。また、岐阜大学の森脇久隆教授と共同研究し、肥満マウス肝化学発癌モデルを用いて肝発癌過程におけるACRの癌抑制作用の標的分子の同定も行った。Diethylnitrosamine (DEN)投与発癌マウスでACRを投与し、マウスの肝臓組織を回収し、CE/LC-TOFMSメタボローム解析を行った。

肝癌幹細胞の中でMYCNを発現する細胞はACRの標的となりACRで死滅することに対し、MYCNを発現しない細胞は標的とならずACRで死滅しないことを明らかにした。MYCNのような因子を網羅的に多数同定、解析してその発現組み合わせパターンからすべての肝癌幹細胞を死滅させる薬の組み合わせをみつけることができれば、今後個別化医療の一助になると期待される。26年度が最終年度であるため、記入しない。本課題の目的は、網羅的オミックス解析等を駆使して新規と既存薬剤の新規標的分子・代謝経路を同定することによってより効果的な個別化治療・予防標的を開発することである。本年度は、メタボローム解析を用いて第3相試験が行われている肝癌再発抑制剤非環式レチノイドACRの標的分子の同定に成功した。この成果は論文1報として国際雑誌に掲載され、計画通りに順調に進展している。1)肝化学発癌モデルマウスを用いたIn Vivoメタボローム解析と肝臓癌細胞を用いたIn Vitroメタボローム解析の結果を比較することによって、非環式レチノイドACRの癌抑制作用の標的分子を同定する。2)肝臓癌細胞株パネルを活用し、オミックス解析牽用いて個別化医療に応用できる抗癌剤感受性分子を見い出す。3)非環式レチノイドACRの構造相関活性を行い、より効果的な類縁体を開発する。または、ビタミンKやリコペンなどの抗肝臓癌作用を持つ化合物におけるケミカルスクリーニングによる肝臓癌の個別化医療に有用なリード化合物(初期候補化合物)を同定する。
抗炎症蛋白リポコルチンの遅発性喘息発現との関連性およびその治療効果について

抗蛋白であるリポコルチンはグルココルチコイドの情報伝達物質として生成されホスホリパーゼA_2活性を阻害して抗炎症効果を発揮する。一方、アレルゲン吸入後数時間で発現する遅発性喘息反応(LAR)は慢性型難治性型喘息と類似し、その発現機序の解明が気管支喘息の治療上、急務とされている。LARはコルチコステロイドの前投与で抑止されていること、LAR発現時に血中コーチゾル値が減少することなどから、その発現とグルココルチコイド、リポコルチン系との関連性が示唆される。本研究ではLARにおけるリポコルチンの関与を探るべく【○!1】ヒト胎盤からリポコルチンを分離精製しそれに対するモノクローナル抗体を作製し、LAR中のリポコルチンの動態を探る、【○!2】LARに対するリポコルチン前投与の影響を観察することを試みた。1.リポコルチンの分離精製、ヒト胎盤をTris bufferで抽出し、上清をDEカラム、ゲル濾過を行いホスホリパーゼ活性をもつ3mgのリポコルチンを得た。2.抗リポコルチン・モノクローナル抗体の作製。免疫原をFCAとともにマウスに免疫しその脾細胞と骨髄腫細胞とを融合、ハイブリドーマ増殖をおこさせ、抗体を産生させた。その結果9種のクローンを得たがリポコルチン(分子量3.7万)と反応する抗体は得られずリポコルチン自体の抗原性に疑問がもたれた。3.モルモットLARに及ぼすリポコルチンの影響。リポコルチンの前投与により半数のLARが抑制された。又、低コーチゾル状態としたモルモットは気道過敏性が増大するがリポコルチンはその増大を制御する傾向を示した。以上の結果はLARの病態形成には低コーチゾル状態およびこれに引き続くリポコルチンの低下が関与することを示唆する。またLARの一部はホスホリパーゼ系の亢進による炎症反応の結果として発現することが考えられた。本研究の目的は(1)遅発性喘息が抗炎症蛋白であるリポコルチン産生不全に起因するか否か(2)リポコルチンをステロイドホルモンの代りに投与して遅発性喘息を阻止しうるか,の2点である.今年度はこの為に(1)ヒト胎盤からのリポコルチンの糖製抽出,(2)これを用いて抗リポコルチン抗体を作製すること,が行われた.まず(1)については,ヒトの胎盤を(100g)を細挫〓〓したのち400mlのRPMIにてキュベートし,次にこの上情をDEAEセルロース,セファデックスG75のカラムクロマトグラフィーにて糖製を試みた.この結果,純度3040%(0.5mg/ml)のリポコルチンを含む分画を得た.この分画の1Yuは1ngのフォスフォリパーゼA2阻害活性を有した.又,この分画をSDS-ゲル電気泳動法を用いて分離すると31K45Kの領域に数本の沈降線が存在した.(2)のこの分画を用いて抗リポコルチン抗体の作製であるが,この分画(1mg/ml)をFCAとともに混合し,その100μlをマウス背中に6回免疫し,最終免疫の3日後にマウス(Bail-c)の脾臓を摘出し得られた脾細胞を洗條後,マウスの骨髄腫細胞株(NS-1)とを混和した.

この細胞ペレットをHAT培地に1人10〓/mlになるようにして培養した.次にハイブリドーマの増殖がみられた培養上清をELISA法にて検定した.得られたヘイブリドーマを限界希釈法でクローン化したところ9種のクローンが認められた.これをウェスタンブロッティング法〓特異性を検定したところ,その中の1種に反広が認められた.今後はこれを再検定し,喘息患者血清のリポコルチンを定量する予定である.又,リポコルチンを用いてモルモットの気管らせん法による気管支収縮,特にβ-ブロッケード状態の気管に対する効果をも検討する予定である.抗炎症蛋白であるリポコルチンはグルココルチコイドの情報伝達物質として生成されホスホリパーゼA_2活性を阻害して抗炎症効果を発揮する。一方、アレルゲン吸入後数時間で発現する遅発性喘息反応(LAR)は慢性の難治性喘息と類似するのでその発現機序の解明が喘息治療の上で急務とされている。LARはコルチコステロイドの前投与で抑止されること、LAR発現時に血中コーチゾル値が低下することなどから、その発現とコルチコイド、リポコルチン系との関連が示唆される。本研究ではLARにおけるリポコルチンの関与を探るべく、ヒト胎盤からリポコルチンを分離精製し、それに対するモノクロナール抗体を作製しLAR中のリポコルチンの動態を探ること、およびLARに対するリポコルチン前投与の影響を観察することを試みた。1.リポコルチンの分離精製、ヒト胎盤からTris bufferで抽出し上清をDEカラム、ゲル濾過を行いホスホリパーゼ活性をもつ3mgのリポコルチンを得た。2.抗リポコルチンモノクロナール抗体の作製。免疫原をFCAとともにマウスに免疫しその脾細胞と骨髄腫細胞とを融合、ハイブリドーマ増殖をおこさせ抗体を産生せしめた。その結果、9種のクローンを得たがリポコルチン(分子量3.7万)と反応する抗体は得られずリポコルチン自体の抗原性に疑問が持たれた。3.モルモットLARに及ぼすリポコルチンの影響。リポコルチンの前投与により半数のLARが抑制された。又、低コーチゾル状態としたモルモットはその気道過敏性が増大するがリポコルチンはその増大を制御する傾向を示した。以上の結果はLARの病態形成に低コーチゾル状態およびこれに引き続くリポコルチン活性の低下が関与することを示唆する。またLARの一部はホスホリパーゼ系の亢進による炎症反応の結果として発現しうることが想定された。
羊胎仔尿路閉塞後の腎・膀胱両機能温存型膀胱ー羊水腔シャントチューブの開発

胎児期尿路閉塞は、膀胱-羊水腔シャントが一般的である。しかし、出生後の腎機能が不良で、自己排尿できない症例を認め患児のQOLは低い。羊を用いた羊胎児実験から、シャントチューブに脳外科用V-Pシャント(脳室-腹腔シャント)を用い胎児期の膀胱の拡張と収縮動作を保つことができた。今回富士システムズと共同でシリコンチューブを用いて、定常圧を持つマイクロ圧調整バルブ技術を開発し、穿刺型胎児尿路閉塞症用シャントチューブを作成した。過去3年で穿刺キットは完成したが、皮膚を穿刺し、膀胱内に挿入留置できるかを調べ、本シャントチューブが適正圧で出生後に膀胱機能が温存できるかどうかを調べている。胎児尿路閉塞は超音波検査で胎児診断できるが予後不良である。16年以上に及ぶ羊を用いた胎児実験から、脳外科用V-Pシャント(脳室-腹腔シャント)を胎児膀胱に挿入することで膀胱機能が温存出来ることを証明したが、穿刺用キットの作成が困難であり、臨床実用にはいたっていない(Pressure-limited vesico-amnioticshunt tube forfetal obstructive uropathy. J. Pediat. Surgery 41, 2086-2089,2006 )。そこで、本研究は、尿路閉塞性疾患に対する胎児期の臨床応用可能なシャントチューブを確立するため、タマチ工業と富士システムが持つマイクロ圧調整バルブ技術を応用した胎児尿路閉塞症用シャントチューブを開発することを目的とした。図面では、金属製の圧調整バルブとシリコン製の富士システムのバルブ付きシャントチューブのプロトタイプを作成した。金属製チューブは組織との適応など不向きな部分が認められ、屈曲した部分に使用するにはチューブの硬さなどを考慮してより組織に対する障害の少ない富士システムのチューブを選択した。今回は、胎仔にはシリコン製の羊水-腹腔シャントチューブを挿入した。実験は母羊を全身麻酔下で、胎生80日に臍帯を付けたまま胎仔の膀胱を切開し、試作モデルの富士システム社製シャントチューブを膀胱内に挿入し、一方を羊水腔内に解放しシャントを確立した。5匹にnonvalveのシリコンチューブ、3匹に1.0mm径の試作シャントチューブ(両側をパンタグラフ状に加工)を挿入、3匹に径1.5mmのシャントチューブを挿入した。妊娠経過中に自然脱落することはなかった。また、全サイズで内腔が閉塞することも無かった。今回は膀胱を切開してシャントチューブを挿入したが、次年度は穿刺実験を予定する。平成27年度は胎仔にはシリコン製の羊水-腹腔シャントチューブを開腹法で挿入し膀胱壁の肥厚したモデルを作成し、その後バルブシャントチューブを挿入し膀胱壁の肥厚が改善するかどうかを調べた。4匹にnonvalveの1.5mmのシリコンチューブ、残りの2匹に1.0mm径の試作シャントチューブ(両側をパンタグラフ状に加工)を挿入した。また、どちらのサイズでも内腔が閉塞することも無かった。すべてのモデルで膀胱壁の肥厚は認めた。その3週間後にバルブシャントを挿入し、今まで肥厚した膀胱壁が適正圧のシャントチューブにより膀胱の収縮と拡張動作がおこなわれ、膀胱壁の肥厚が改善するかどうかを調べた。そこで、5匹の先端にバルブを挿入した新たなシャントチューブを帝王切開で胎仔を娩出させて、再度膀胱壁を開いて挿入した。その後妊娠を継続させ、満期の145日まで子宮内で胎児を管理し、満期に帝王切開で娩出させた。今回の5匹は脳外科で用いる低圧(15-54 mm H2O)シャントと同様な圧調整バルブを挿入したが全例ともバルブ圧が低かったため、膀胱壁の肥厚が改善されなかった。今回は膀胱を切開してシャントチューブを挿入したが、現在プロトタイプの穿刺キットがまだ作成できていない。新たなシャントチューブの膀胱壁に対する組織学的変化を比較検討したが膀胱瘻周囲にシリコンチューブの反応は無かった。しかし、バルブ圧の十分な確保ができていなかったためさらなる改良が必要であった。また、穿刺キットを挿入したときにチューブ先端の圧調整バルブの適正圧を維持できるキットの作成に苦慮している。胎生期に一定の圧が膀胱内に必要なことが明らかとなり、この圧を常時膀胱にかける穿刺型シャントチューブの開発が臨床応用に必須となった。昨年までに富士システムズ株式会社と共同開発を進め、マイクロ圧調整バルブ技術を応用した胎児尿路閉塞症用シャントチューブのプロトタイプを作成した。前回の実験で胎生期に必要な膀胱圧が明らかとなり、この圧を常時膀胱にかける穿刺型シャントチューブの開発を試みた。2016年第1回の実験を7月4日-8日にWellington大学で行い、胎生60日の胎仔に尿路閉塞を作成した。第2回は7月25日-28日にバルブ付きシャントチューブとバルブ無しシャントチューブの二群にわけて膀胱内に挿入した。

第3回実験は9月5日-8日で超音波検査を行い、第4回が9月22日-24日に満期で帝切を行った。最後に全臓器を摘出して税関を通過させ、日本で病理検索を行った。10匹の胎仔を用いたが1匹は流産し生存率は90%であった。新しいシャントチューブを膀胱内に挿入して、脱落するかを見たが自然脱落する症例は無かった。最終的に子宮壁から穿刺可能でさらに定常圧のかかるシャントチューブのプロトタイプを開発している。胎児期尿路閉塞は、膀胱-羊水腔シャントが一般的である。しかし、出生後の腎機能が不良で、自己排尿できない症例を認め患児のQOLは低い。羊を用いた羊胎児実験から、シャントチューブに脳外科用V-Pシャント(脳室-腹腔シャント)を用い胎児期の膀胱の拡張と収縮動作を保つことができた。今回富士システムズと共同でシリコンチューブを用いて、定常圧を持つマイクロ圧調整バルブ技術を開発し、穿刺型胎児尿路閉塞症用シャントチューブを作成した。過去3年で穿刺キットは完成したが、皮膚を穿刺し、膀胱内に挿入留置できるかを調べ、本シャントチューブが適正圧で出生後に膀胱機能が温存できるかどうかを調べている。平成26年度は二つのプロトタイプを試作して、材質や圧調整機能からシリコン製のシャントチューブを試作した。この試作品を元に実際の羊の膀胱に数ヶ月間挿入したが穿刺キットではまだ挿入できていない。両端に抜去しないようにパンタグラフを作成したがこれは効果的であり、自然抜去は認めなかった。今年は穿刺キットを作成し、子宮の上から穿刺キットで胎児膀胱内に挿入することを試みる。また、先端に圧調整バルブを付けてからその圧調整機能が機能するかどうかを見ていく方針である。今年も既に新たなシャントチューブの羊に対する挿入に関してOtago大学の倫理委員会は通過し、7月4日に80日モデルとなるように契約農場で妊娠羊は5月5日に掛け合わせをおこない羊の胎仔の準備はできている。現在富士システムでシャントチューブの先端バルブの圧調整と穿刺キットのプロトタイプを調整し8月25日が初回治療から丁度3週間後にあたるため、この日にバルブシャントに変更して膀胱壁の変化が改善するかどうかを満期の9月23日に再度確認する。また、このプロトタイプの穿刺キットの改良をおこない、穿刺針とシャントチューブの段差が無くなるような工夫をしている。現在最小チューブサイズが1mmであるがさらに細いチューブへの改良に今後必要かもしれない。チューブの肉厚を削り、穿刺針が挿入しやすくすることが重要課題となる。医歯薬学今年の実験はニュージーランドで既に妊娠80日の胎仔が6月29日から1週間の予定で準備されており、その後3週間で膀胱機能などをチェックする予定である。最終的には9月の1日から満期で分娩させ、シャントチューブが機能していたかどうかを膀胱内圧検査などで調べる予定である。穿刺キットの開発を行っているので子宮壁から穿刺を試みたい。来年度は最終的に圧調整バルブ機能の圧を脳外科用の低圧機能と同様なものに作り上げることが最終目標となる。Otago大学へ消耗品代金を送金する予定であったが、請求書が届くのが遅く、次年度払いとなった。オタゴ大学へ消耗品代金を送金する予定であったが、請求書が届いた時期が遅く、次年度にずれ込んでしまった。近日中にOtago大学へ送金予定であり、その残金より旅費を支払う予定。近日中にオタゴ大学へ送金予定であり、その残金から旅費を支払う予定。
超薄肉切削鏡面基板を用いたX線望遠鏡の開発

本研究では2年間にわたりアルミの超薄肉切削鏡面基板を用いた高開口効率のX線望遠鏡の開発を行った。この研究における課題には、鏡面基板の製作法、平滑鏡面の製作法、X線鏡面金属の蒸着法などの鏡面製作法と性能評価、鏡面支持・微調機構の製作とこれを用いた支持方式の検討、X線による測定装置の整備とこれを用いた性能評価、さらに大型化、高解像度化への指針を明らかにすること、などがあった。これらの課題に対してまず基板の製作においては、ワークの支持/分離のために水溶性接着剤を用いて厚さ0.3mmのサンプルの試作を行い、2段でHPD1.7分角相当の制度を持っていることを明らかにできた。また表面粗さは最初にWYKOを用いて評価し切削痕における5nmの粗さがアクリル・コーティングで1nm以下にできることがわかった。しかしX線による評価で表面粗さはまだ不十分なレベルであり、さらに基板加工に改良の必要のあることがわかった。フォイル・ミラーの形状評価を高い精度で行える評価装置として、非接触でかつ0.1μmの精度で被測定物までの距離が測れるセンサーを精密移動台と組み合わせたものを製作した。つぎにアラインメントの精度の向上による結像性能の改良のため「ハウジング中のフォイル形状の評価とアラインメント法の改良検討」のための形状評価専用ハウジングの製作を行った。超薄肉切削鏡面基板の表面粗さについては、今年度新たにアクリルコーティング以外の方法を検討し、アルミ面に付けたニッケル面の研磨法でその有効性が確認された。フラットな鏡面サンプルについては、X線測定からX線鏡面として十分な表面粗さであることが確認された。さらにこの素材については、ウォルター・タイプ型の本格的鏡面形状を持つ2段X線望遠鏡について、その結像特性をX線で評価し少なくとも五秒角以内の結像性能を示すことを明らかにすることができた。又非接触一次元形状状評価装置をさらに発展させた、円筒内外面に特化した、超高精度三次元計測器を用いて、新たに超薄肉鏡面基板製作用マンドレル及び基板熱成型用金型の形状評価を行い、マンドレルについてはさらに改良が必要なこと、金型については十分な精度の出ていることを明らかにした。今年度は、2段の円錐鏡面基板の製作、この基板の形状および表面粗さの光学的評価、アクリル・コーティングによるX線鏡面としての平滑面の製作、反射面金属としての金の蒸着を行なった。基板はアルミを用い、直径150mm、長さ100mm、厚さは0.3mmで製作した。ワークの支持/分離のために約0.2mmの水溶性接着材層を用いた。光学評価は可視平行光で基板全体の形状評価を行ない2段でHPD1.7分角相当の精度を持っていることがわかった。表面粗さはWYKOを用いて評価し、0.25mm以下のスケールにおいては、切削痕に直角の方向での粗さが5nm程度であり、つぎのステップのアクリル・コーティングで1nm以下にできることがわかった。しかしC-K,Al-K,Cu-KのX線による評価で0.25mm以上のスケールでの表面粗さはまだ不十分なレベルであり、さらに基板加工に改良の必要のあることがわかった。