hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
化石系芳香族炭素資源の再評価と高度利用

炭素資源として石灰・重質油系資源に注目し,芳香族資源への変換ならびに新規芳香族合成化学の確立を目的として以下の成果を得た.1)オイルシェールの熱分解生成物の成分を解明し, BTX,ナフタレンなどの収率を飛躍的に向上させることができた.アルキルナフタレンの自動酸化反応の反応機構,金属触媒の作用を解明した. α-シリルオキシアルキル過酸エステルを用いた一原子酸素移動反応および芳香族アミン及び二酸化炭素存在下の光カルボキシル化反応を開発した.液晶ピッチを経由した炭素繊維製造に関連して,化学修飾による原料ピッチの液晶ピッチ化を図り,メソフェーズピッチの不融化促進について研究した.2)イソキノリンーN-イリドとオレフィンとの環状付加反応について,そのレギオ選択・立体選択性ならびに環状付加生成物の安定性を明らかにした. N, N-ジメチルー2, 4-ビストリフルオロアセチルー1-ナフチルアミンのN-N交換反応を用いた含フッ素ヘテロ芳香族化合物の新規合成法を確立した.各種の機能性色素の中間体となるベンゾ[a]キノリジニウムの合成法を確立した.特異な構造を有する新規芳香族化合物としてのジホスフェンの生成及び反応性とセレノアルデヒドを経由したその環化体生成反応について研究した.3)パラジウム触媒と有機スズ化合物を用いたハロ芳香族化合物の求核置換反応により種々の有用な芳香族誘導体の合成に成功した.還元的分子内環化反応, C-カルボニル化反応等による新規ヘテロ芳香族誘導体の合成の開発に成功した.過酸化ペルフルオロジアシルを用いたペルフルオロアルキル化を検討した.クラウン化ロゼオフラビン誘導体の反応性に対する環境効果を検討した.種々のキラルな環状アルコキシチタンを触媒としたDiels-Alder反応により所期の付加体を合成した.新しい陽イオン種であるイミニウムチオン化学種の存在と反応性について興味ある結果を得た.炭素資源として石灰・重質油系資源に注目し,芳香族資源への変換ならびに新規芳香族合成化学の確立を目的として以下の成果を得た.1)オイルシェールの熱分解生成物の成分を解明し, BTX,ナフタレンなどの収率を飛躍的に向上させることができた.アルキルナフタレンの自動酸化反応の反応機構,金属触媒の作用を解明した. α-シリルオキシアルキル過酸エステルを用いた一原子酸素移動反応および芳香族アミン及び二酸化炭素存在下の光カルボキシル化反応を開発した.液晶ピッチを経由した炭素繊維製造に関連して,化学修飾による原料ピッチの液晶ピッチ化を図り,メソフェーズピッチの不融化促進について研究した.2)イソキノリンーN-イリドとオレフィンとの環状付加反応について,そのレギオ選択・立体選択性ならびに環状付加生成物の安定性を明らかにした. N, N-ジメチルー2, 4-ビストリフルオロアセチルー1-ナフチルアミンのN-N交換反応を用いた含フッ素ヘテロ芳香族化合物の新規合成法を確立した.各種の機能性色素の中間体となるベンゾ[a]キノリジニウムの合成法を確立した.特異な構造を有する新規芳香族化合物としてのジホスフェンの生成及び反応性とセレノアルデヒドを経由したその環化体生成反応について研究した.3)パラジウム触媒と有機スズ化合物を用いたハロ芳香族化合物の求核置換反応により種々の有用な芳香族誘導体の合成に成功した.還元的分子内環化反応, C-カルボニル化反応等による新規ヘテロ芳香族誘導体の合成の開発に成功した.過酸化ペルフルオロジアシルを用いたペルフルオロアルキル化を検討した.クラウン化ロゼオフラビン誘導体の反応性に対する環境効果を検討した.種々のキラルな環状アルコキシチタンを触媒としたDiels-Alder反応により所期の付加体を合成した.新しい陽イオン種であるイミニウムチオン化学種の存在と反応性について興味ある結果を得た.
運動時循環反応の個人差発生メカニズムの解明と個人差を考慮した新運動処方の開発

本研究の目的は、運動時の循環反応の個人差と自律神経活動との関係性および外部環境刺激が運動時の循環反応の個人差に及ぼす影響を明らかにすることである。多人数における実験データから個人差を検討する本研究の特性上、自律神経活動の評価には、従来用いられている微小針電極法などの侵襲的な手法よりも簡便かつ安全な手法を取り入れる必要がある。平成30年度は、ヒトにおいて非侵襲的に交感神経活動の反応性を評価した場合の、その個人差の様相を明らかにするため、安静状態で交感神経を刺激する実験手法を用いた検討を行った。健康な若年男女30名を被験者とし、4°Cの冷水に手掌を浸水する局所寒冷刺激(非運動性の交感神経刺激)を行ったときの血圧、心拍出量、末梢血管抵抗などの反応を定量することで各個人における交感神経刺激に対する反応性を調べた。局所寒冷刺激時の血圧は全被験者においてベースラインから増加した一方、心拍出量と末梢血管抵抗は増加する者と減少する者がみられた。また、心拍出量と末梢血管抵抗の変化量の被験者間変動係数は、血圧の変化量の変動係数の2倍以上の値であった。さらに、局所寒冷刺激を別な日に再度実施したところ、同一被験者では同様の反応が起こることが確認された。これらの結果は、ハンドグリップなどの小筋群運動を用いた先行研究とよく一致しており、局所寒冷刺激による交感神経刺激時にも心拍出量応答や末梢血管応答などに顕著な個人差が生じること、また、各個人の反応は高い再現性を有することが示された。このような局所寒冷刺激を用いた交感神経の反応性評価は、運動時の循環反応の個人差発生メカニズムの検討に応用可能であると考えられる。本研究課題は、当初は2年計画であったが、令和元年度科研費(若手研究)が採択となったため、令和元年度以降は本研究課題をさらに発展させ、循環と体温の調節系間の相互関係を加味した検討を進める予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
重症化予防のためのインフルエンザウイルス株の増殖能の検討

インフルエンザの重症化予防は、ハイリスク群(乳幼児、高齢者、妊婦、基礎疾患を有する者)にとって重要な課題である。しかし、重症化する場合とそうでない場合がある理由は明確ではなく、重症化予測因子は未だ不明のままである。本研究では、2009年から2015年までに流行した季節性インフルエンザウイルス株の増殖能に焦点をあて、高増殖能株とインフルエンザ重症化との関連の検証を目的としている。2018年度は、Madin-Darby Canine Kidney細胞のみならず、ヒト肺胞上皮細胞を用いて、増殖能と細胞傷害の程度を評価した。インフルエンザ重症化例の少なくとも一部に細胞傷害、特に肺胞上皮の傷害が大きく関与していることが、死亡解剖体の病理所見に確認された報告より、本解析が重要であると考えた。その結果、A(H1N1)亜型、A(H3N2)亜型、B型の全ての型・亜型についてヒト肺胞上皮細胞においても高増殖能株ほど細胞死の割合が高かった。また、患者鼻汁中のウイルス量を測定し、増殖能との関連を検証した。鼻汁中のウイルス量は、臨床症状に相関することが報告されている。その結果、全ての型・亜型において高増殖能株ほど鼻汁中のウイルス量が高かった。これらの結果より、「増殖能」が重症化の因子として有用である可能性が見出された。「増殖能」と「重症化」の関連をさらに理解するため、臨床マーカー(発熱期間など)についての患者葉書調査を行った。さらに、入院患者(重症化を想定)の鼻汁検体を採取し、増殖能解析を行っている段階である。高増殖能株ほど鼻汁中のウイルス量や細胞死の程度が高くなることを明らかにできた。また、これらの研究成果をまとめ、論文を投稿した。現在、その論文はInfluenza and Other Respiratory Viruses, under reviewである。今後は、「増殖能」と「重症化」の関連をさらに検討する。まず、高増殖能株ほど発熱期間が長いかを調査する。続いて、入院患者の増殖能解析を行う。さらに、生体内での増殖能を検討するため、マウスでの実験系を確立させる。最終的に、増殖能を重症化予測の診断学に発展させるために、高増殖能を規定する責任遺伝子の同定に挑戦する。
磁気駆動マイクロピラーによる細胞外局所力学環境のアクティブ操作

生体内において細胞は力学環境に曝されている.例えば,血管内皮細胞や平滑筋細胞には血流によるせん断応力や血管拡張に伴う伸展刺激が作用している.細胞はこのような周囲の力学環境に適応して自らの形態および物質産生等の機能を変化させることが知られている.これは細胞が力学刺激を感知・伝達し生化学的信号に変換しているためであり力学情報伝達(mechanotransduction)と呼ばれている.申請者らはこれまでに,力学情報伝達の経路の一つに細胞骨格が深く関与していると考え力学刺激に対する内皮細胞や平滑筋細胞の骨格構造変化を観察してきた.このような中,申請者らはマイクロピラーを有する基質の上に平滑筋細胞を培養し,マイクロピラーの撓み細胞牽引力を計測することで細胞内の力学情報伝達経路を探る研究に本格的に着手した.例えば,ガラスのマイクロニードルで細胞辺縁部の特定のマイクロピラーを撓ませると,ストレスファイバーによって接続されていた他端のマイクロピラーが撓むことから細胞骨格を介した力学伝達が実現されていることを確認した.研究を遂行していく中で,この技術を応用し任意のマイクロピラーを能動的に動かすことができれば特定の焦点接着斑にのみ選択的に力学刺激を負荷できるのではないかと考えた.そこで本研究課題では,従来の研究をさらに発展させ,磁性ビーズを埋入したマイクロピラー基質による磁性ビーズ駆動型焦点接着斑変位負荷システムを開発している.生体内において細胞は力学環境に曝されている.例えば,血管内皮細胞や平滑筋細胞には血流によるせん断応力や血管拡張に伴う伸展刺激が作用している.細胞はこのような周囲の力学環境に適応して自らの形態および物質産生等の機能を変化させることが知られている.これは細胞が力学刺激を感知・伝達し生化学的信号に変換しているためであり力学情報伝達(mechanotransduction)と呼ばれている.申請者らはこれまでに,力学情報伝達の経路の一つに細胞骨格が深く関与していると考え力学刺激に対する内皮細胞や平滑筋細胞の骨格構造変化を観察してきた.このような中,申請者らはマイクロピラーを有する基質の上に平滑筋細胞を培養し,マイクロピラーの撓み細胞牽引力を計測することで細胞内の力学情報伝達経路を探る研究に本格的に着手した.例えば,ガラスのマイクロニードルで細胞辺縁部の特定のマイクロピラーを撓ませると,ストレスファイバーによって接続されていた他端のマイクロピラーが撓むことから細胞骨格を介した力学伝達が実現されていることを確認した.研究を遂行していく中で,この技術を応用し任意のマイクロピラーを能動的に動かすことができれば特定の焦点接着斑にのみ選択的に力学刺激を負荷できるのではないかと考えた.そこで本研究課題では,従来の研究をさらに発展させ,磁性ビーズを埋入したマイクロピラー基質による磁性ビーズ駆動型焦点接着斑変位負荷システムを開発している.
アディポカインシグナル伝達に基づくホルモン抵抗性前立腺癌の新規治療標的分子の同定

レプチンは、肥満時に脂肪細胞からの分泌が増加する代表的なアディポカインである。ヒトヒトホルモン抵抗性前立腺がん細胞株であるDU145とPC-3は、このレプチンにより増殖・生存が刺激されるが、ホルモン依存性前立腺がん細胞株であるLNCaPは、レプチンに反応しない。我々はこの事実に基づき、DU145とPC-3の双方で発現が上昇するが、LNCaPでは上昇しない遺伝子群が、ホルモン抵抗性前立腺癌の細胞増殖・生存に関わる遺伝子を含むと考え、そのような遺伝子群をcDNAマイクロアレイ法にて同定した。cDNAアレイは、Medical College of Wisconsinの且essner(研究協力者)らの作成した約2万個のUniGeneを含むものを用いた。また結果の解析には、彼らが独自に開発したソフトウェアを用いた。我々の予想通り、同定した遺伝子群には、細胞の増殖や生存への関与が既に知られている遺伝子が含まれていた。我々は、これらの遺伝子のうち、特にレプチンに強く反応したA20/tumor necrosis factor α-induced protein 3遺伝子に注目し、そのレプチンによる制御をリアルタイムPCRとウェスタンブロット法にて詳細に調べた。その結果レプチンは、DU145とPC-3において、mRNA及びタンパク質レベルでA20遺伝子の発現を刺激するが、LNCaPでは発現に影響を及ぼさないことが分かった。したがってA20遺伝子は、レプチンによるホルモン抵抗性前立腺癌細胞の増殖・生存に関与している可能性が高く、ホルモン抵抗性前立腺癌の新規標的分子の候補となるかもしれない。
全球凍結現象における物理化学過程と地球環境システムの挙動に関する理論的研究

原生代の氷河期には低緯度氷床が存在した証拠が発見されており,地球全体がほぼ完全に凍結したのではないかと考えられている.本研究では,このスノーボール・アース現象の物理化学過程に関する理論的検討を行った.まず,地球放射の二酸化炭素分圧依存性を考慮した南北1次元エネルギーバランス気侯モデルと炭素循環モデルを新たに開発した.これらのモデルを用いて,炭素循環システムと気侯システムの挙動を解析した結果,スノーボール・アース現象は大きく4段階に分けて考えることができ,各段階における支配プロセス及び特性時間は大きく異なることを明らかにした.また,スノーボール・アース現象が生じる条件は二酸化炭素濃度がある臨界値にまで低下すること,そこにおいては大気海洋系に対する二酸化炭素の正味供給率がほぼゼロになっていることを明らかにした.一方,原生代には3度の大氷河時代が知られているが,そのすべてに低緯度氷床が存在した証拠があり,スノーボール・アース現象を引き起こしやすい要因が存在した可能性が高い.そこでまず,異なる太陽放射条件のもとで,原生代における全球凍結条件の達成されやすさについて検討を行った.その結果,原生代の弱い太陽放射の影響は,当時の地表面に陸上高等植物が存在していなかったことによる低い風化強度の影響によって完全にうち消されてしまうことが分かった.地質学的研究によれば,原生代後期には海水の炭素同位体比が大きく変動していたことが分かっている.そこで次に,炭素循環モデルに炭素同位体比の時系列データを与えて炭素循環システムの変動を調べた.すると,氷河期直前には海洋における生物生産性が非常に高まることが分かった.生物生産性の増加は二酸化炭素の固定率の増加を意味するため,これがスノーボール・アース現象の直接的原因であった可能性が高いといえる.原生代の氷河期には低緯度氷床が存在した証拠が発見されており,地球全体がほぼ完全に凍結したのではないかと考えられている.本研究では,このスノーボール・アース現象の物理化学過程に関する理論的検討を行った.まず,地球放射の二酸化炭素分圧依存性を考慮した南北1次元エネルギーバランス気侯モデルと炭素循環モデルを新たに開発した.これらのモデルを用いて,炭素循環システムと気侯システムの挙動を解析した結果,スノーボール・アース現象は大きく4段階に分けて考えることができ,各段階における支配プロセス及び特性時間は大きく異なることを明らかにした.また,スノーボール・アース現象が生じる条件は二酸化炭素濃度がある臨界値にまで低下すること,そこにおいては大気海洋系に対する二酸化炭素の正味供給率がほぼゼロになっていることを明らかにした.一方,原生代には3度の大氷河時代が知られているが,そのすべてに低緯度氷床が存在した証拠があり,スノーボール・アース現象を引き起こしやすい要因が存在した可能性が高い.そこでまず,異なる太陽放射条件のもとで,原生代における全球凍結条件の達成されやすさについて検討を行った.その結果,原生代の弱い太陽放射の影響は,当時の地表面に陸上高等植物が存在していなかったことによる低い風化強度の影響によって完全にうち消されてしまうことが分かった.地質学的研究によれば,原生代後期には海水の炭素同位体比が大きく変動していたことが分かっている.そこで次に,炭素循環モデルに炭素同位体比の時系列データを与えて炭素循環システムの変動を調べた.すると,氷河期直前には海洋における生物生産性が非常に高まることが分かった.生物生産性の増加は二酸化炭素の固定率の増加を意味するため,これがスノーボール・アース現象の直接的原因であった可能性が高いといえる.原生代後期には低緯度氷床の証拠が多数発見されており,地球全体が凍結するということが何度か起こったのではないかと考えられている.この"スノーポール・アース"と呼ばれる現象が,気候学的にみてどのような現象であり炭素循環システムの変動とどのように関連づけられるのか,という問題に関する理論的検討を行った.まず,地球放射の二酸化炭素分圧依存性を考慮した0次元及び南北1次元エネルギーバランス気候モデルと,大気-海洋-海底堆積物-地球内部系における炭素の交換プロセスを考慮した炭素循環モデルを新たに開発した.これらのモデルを互いに結合させることによって,炭素循環システムの変動と気候変動との因果関係及び変動の時間スケールについての詳細な解析を行った.その結果,スノーボール・アース現象は大きく4段階に分けて考えることができ,各段階における支配プロセス及び特徴的時間スケールは大きく異なることが明らかになった.それらを以下に簡単にまとめると,寒冷化段階(数十万年):火山活動の低下もしくは有機物埋没率の増加および陸上風化率の減少,スノーボール・アース段階(数百万年):火山活動による二酸化炭素の脱ガス過程,氷床融解段階(数百数千年):南北熱輸送および氷床融解過程,気候回復段階(数十万年):陸上風化過程及び炭酸塩沈澱過程,となる.この現象全体を通じて,大気中の二酸化炭素濃度は0.00001気圧0.1気圧のオーダーで変動し,また全球平均温度はマイナス40度60度と大きく変化する.スノーボール・アース現象が生じるためには,大気二酸化炭素濃度がある臨界値にまで低下することが必要であるが,そこにおいては大気海洋系に対する二酸化炭素の正味供給率がほぼゼロになっていることが明らかになった.原生代には3度の大氷河時代が知られており,そのすべてに低緯度氷床が存在した証拠(すなわち,地球全体がほぼ完全に凍結するスノーボール・アース現象が生じた証拠)がある.原生代には,スノーボール・アース現象を引き起こしやすい要因が存在したに違いない.この問題について,気候モデルと炭素循環モデルを用いて理論的に検討を行った.

原生代にスノーボール・アース現象が生じた原因としてまず第一に考えられるのは,太陽放射の違いである.原生代は太陽放射が現在の80-95%程度しかなかったことが知られている.そこで,このような境界条件のもとで,原生代において全球凍結条件が達成されやすくなるかどうかについて,南北1次元エネルギーバランスモデルと炭素循環モデルを用いて検討した.その結果,原生代の弱い太陽放射の影響は,当時の地表面に陸上高等植物が存在していなかったことによる低い風化強度の影響によって完全にうち消されてしまうことが分かった.すなわち,スノーボール・アース現象の要因として,太陽放射の強さは本質的には関係ないと結論される.地質学的研究によれば,原生代後期には海水の炭素同位体比が大きく変動していたことが分かっている.そこで次に,炭素循環モデルに炭素同位体比の時系列データを与えて,炭素循環システムの変動を調べた.すると,氷河期直前には海洋における生物生産性が非常に高まること,逆に氷河期直後には生物生産性が非常に低下することが分かった.氷河期直前の生物生産性の増加は,大気二酸化炭素の固定率の増加を意味するため,スノーボール・アース現象の直接的原因であった可能性が高い.ただし,生物生産性の増加だけでは全球凍結に必要な二酸化炭素レベルの低下は引き起こせず,他に何らかの要因が必要であることも分かった.それについては,今後の課題として引き続き検討中である.
腹膜透析、血液透析および腎移植患者におけるEBウイルスの活性化と癌の発生

Epstein-Barr virus(EBV)は悪性リンパ腫や免疫抑制状態での日和見リンパ腫の発症に関与している。腎不全患者では種々の免疫異常をきたし、悪性腫瘍の発生頻度も高い。今回は腎不全患者のEBVに対する免疫異常を検討する目的で、腹膜透析患者6名(男2例、女4例、916歳)を対象として、EBV抗体価の測定、末梢血リンパ球サブセットの測定、EBV特異的CTL(EBVCTL)活性の測定、PCR法(EBV major envelope protein codingregionをprimerとしたnested PCR法)によるEBVゲノムの検出を行った。EBV抗体価は1例で再活性化のパターンを示し、1例でEBNA抗体の陽転が認められなかった。他の4例は既感染パターンを示した。末梢血リンパ球サブセットでは、2例で伝染性単核症にみられる異常(4/8比の低下、CD8^+HLA-DR^+細胞の増加)が認められた。EBVCTL活性はregressiona ssayで測定し、4例で低下が認められた。末梢血リンパ球のEBVゲノムは5例で陽性で、1例ではゲノム量が軽度増加していた。以上の結果から、腹膜透析患者ではEBVに対する免疫異常が少なからず認められることが明らかとなった。EBVが悪性リンパ腫やリンパ増殖性疾患の発症に関与していることから、長期間にわたり腹膜透析を施行する例では注意深い観察が必要であると考えられた。
抗MDA5抗体陽性皮膚筋炎の病態におけるCX3CL1-CX3CR1の重要性の検討

多発性筋炎(PM)/皮膚筋炎(DM)において最も予後不良な一群である抗MDA5抗体陽性DMにおける病態背景には血清中サイトカインの特徴や病理学的検討から、単球やマクロファージの活性化病態が考察されているが、未だ詳細は不明である。本研究では抗MDA5抗体陽性DMにおける病態を探索するため、末梢血単核球のサブタイプを解析するとともに単球の寿命や遊走に関連するといわれるフラクタルカイン(CX3CL1)とそのレセプター(CX3CR1)が病態に及ぼす影響について検討し、新規治療ターゲットになる可能性を探究することを目的としている。本年度は本研究に同意を得られた抗MDA5抗体陽性DM14例(治療前)と健常人9例から末梢血単核球を分離し、フローサイトメトリーを用いてリンパ球・単球プロファイルとCX3CR1発現量の検討を行った。単球分画はさらに、classical(CD14++CD16-)、non-classical(CD14+CD16+)、intermediate(CD14++CD16+)の3群サブタイプへ分類した。その結果抗MDA5陽性DMと健常人では単球サブタイプの割合やCX3CR1の発現において有意な差を認めた。次に、抗MDA5抗体陽性DM例の病態とフラクタルカインの相関性について検討するため、PM/DM症例の治療前保存血清サンプル(88例)について血清フラクタルカイン濃度をELISA法を用いて解析し、抗MDA5抗体陽性例と陰性DM間、もしくは筋炎特異的自己抗体で分類された群間における差異を解析している。交付申請書に記載した当初の実験計画通りに症例集積・解析が進んでいる。当初の計画書の予定通り、抗MDA5抗体陰性PM/DM症例のサンプルも集積し、末梢血単核球サブタイプとフラクタルカインの発現を解析していくとともに、病理学的検討も行う。
テロ等準備罪の解釈論的研究

本研究は、テロ等準備罪の成立を合理的な範囲内に限定するために、「共犯論に関するこれまでの研究成果の応用」、「横断的な比較法研究」、「周辺諸科学の知見(例えば社会心理学における集団力学)の援用」の3つを基軸に据えた上で、本罪の処罰根拠(法益に対する抽象的危険の意義)および個々の成立要件(組織的犯罪集団、計画、計画に基づく実行準備行為)を解釈論的に考察するものである。
哺乳類神経上皮細胞の新規培養システムの構築と神経発生に関わる分子装置の研究

胎生期脳の神経細胞の前駆細胞である神経上皮細胞を解析する際に、生体内では様々な細胞種が混在する。神経上皮細胞からの神経発生に影響を与える主な因子として、細胞間のシグナル伝達、また細胞がおかれる空間的配置が重要であることが考えられるが、この両者の働きをin vivoの実験系で明確に分離することは困難であり、そのうち一方を独立にコントロールできるin vitroの実験系が不可欠である。この目的のため、本研究では神経上皮細胞の運命決定に重要なapical-basalの上皮極性が保たれる管状の培養系を新規に構築することが目的とされた。申請者は、均一系を用いて細胞本来の性質を観察するために、新規培養系の確立を行った。神経発生が起こりつつあるマウスの10.5日胚の頭部から神経上皮細胞を調製し、コラーゲン培地中にて包埋培養する。次にコラーゲン中で培養されている組織塊を分離し、神経管の空間を反映した単層の閉じた培養系となる、内側表面を細胞外基質にてコートしたチューブ内に導入した。培養後、神経上皮細胞、神経細胞を含む組織に対し、増殖、細胞分裂、神経細胞、アポトーシス、apical膜、basal膜を示すマーカーを用いた免疫染色を行うことで、この培養系がin vivoの神経細胞生成を反映しているかを評価した。この結果、本培養法では神経上皮細胞の上皮極性が正常に保たれること、さらに細胞分裂、神経細胞への分化も観察された。この研究により、神経上皮細胞の増殖・分化を培養系において観察する新規手法の確立が行われた。神経上皮細胞は神経細胞等の前駆細胞であるが、その分裂機構の特徴として、増殖的な対称分裂から神経発生的な非対称分裂に分裂様式が移行することが挙げられる。この過程にはさまざま因子が影響するが、生体内、特に神経管においては刻々と状態が変化する多種の細胞が混在し、細胞の挙動に対し影響を与えていることが推察され、個々の分子装置の機能解析を行うことが困難である。この点を解決するためには、神経上皮細胞を特定の時期で単離し、均一系として培養することが不可欠であると考えられた。その際、神経上皮細胞の分裂様式の決定に強く関わると考えられるapical-basal上皮極性が保たれていることに留意した。すなわち本研究では、神経上皮細胞を母体内で発生中の胎児(in vivo)から分離して、その上皮極性を保ちつつ、均一化された細胞培養系(in vitro)を構築することを目標としている。上記の方針に基づき、神経上皮細胞を発生中の胎児脳より分離し、生体における細胞の運命決定に必要な条件を反映した3次元的培養系を構築することを今年度の主な研究目標とした。具体的には神経発生が起こりつつあるマウスの10.5日胚の頭部を材料とし、その神経上皮細胞の組織塊を調製し、コラーゲン培地中に包埋培養した。培養された神経上皮細胞、神経細胞を含む組織塊は、増殖、細胞分裂、神経細胞、アポトーシス、apical膜、basal膜を示すマーカーを用いた免疫染色を行うことで、in vivoの状況を反映しているかを評価した。この結果、コラーゲンゲル培養法では培養時にapical-basal上皮極性が正常の配向性をとること、すなわちapical面は組織塊の中央部に位置し、神経細胞はその外側に観察されることが見出された。来年度は本組織培養法を用いて、神経発生、分化の際に働いている分子装置の挙動を解析するが、その基盤を構築したことが今年度の研究成果である。
高容量を指向した光電変換Mn酸化物の作製とイオン挿入脱離機構の解明

可逆な酸化還元により駆動するレドックスキャパシタ材料である層状MnO2の層間に酸化還元活性な金属錯体を挿入することで,比容量が増加(3ー5倍)することを初めて見出した。さらに,光電流(2ー9倍)も波長依存性を示した。本研究課題の目的は,金属錯体(Co,Fe,Ru系)/層状MnO2薄膜を作製し,1竹炭との複合化により大容量化と光電変換の高効率化の達成,2比容量等の電気化学性能を左右するイオンの挿入・脱離機構を明らかにすることである。
クスノキを利用した教育プログラムの検討

静岡県賀茂郡南伊豆町に位置する樹芸研究所青野研究林の樹齢が100年を超えるクスノキ人工林(2014年3月に日本森林学会により林業遺産に認定)とクスノキを材料に、小学生が森林や自然、地域の歴史、林産物の利用について学ぶのに良い教育プログラムを開発することを目的とした。教育プログラムを検討する方法として、小学生とその保護者を対象とした親子参加型の公開講座として試行した。ただし今回は小学校高学年の参加者が少なく、事実上、小学校低学年と保護者に対するプログラムの検討しか出来なかった。まず、クスノキ林あるいはクスノキを材料にどのような内容があるのか考え、クスノキ林の散策とガイド、クスノキ林内にある試験地の見学、クスノキ林の歴史のふりかえり(昔の写真と使用していた蒸留釜を活用)、クスノキの太さあるいは高さの測定、クスノキの形態的特徴の解説、伐採見学、枝葉の採取、植物標本作り、樟脳の蒸留実験、簡単な木材加工などを上げた。これらの中から幾つかを組み込み、1日の公開講座として試行することにした。さらに参加者に対して簡単なアンケートを実施し、意見や感想を収集した(回答数は小学校低学年が7、保護者が8)。小学校低学年へのアンケート結果から、5名が「新しく発見したことは?」に「クスノキのことを知った」や「クスノキの大きさと匂い」と回答し、本教育プログラムは小学校低学年がクスノキを知る、あるいは自然に興味を持つきっかけになったと考えられた。また6名が「楽しかったことは?」に「木で工作したこと」と回答し、小学校低学年を対象としたプログラムに木工を加えることはプログラムを楽しんでもらうのには有効であると考えられた。樟脳蒸留実験の解説については保護者3名から難しかったとの回答があり、樟脳蒸留実験の解説の改善や、使用方法の紹介として例えば樟脳入りの虫よけ軟膏を作ってみせるなどの工夫が必要であると考えられた。
抗癌活性を示すポリ酸を基盤とする医薬品の開発

ポリ酸は金属と酸素原子との結合からなるナノからミクロサイズの陰イオンであり、結合する金属の種類、数によりその抗腫瘍効果や水溶液中の安定性が変化してくる。我々は、モリブデン原子数が正確に7、16、個数含まれるポリ酸を合成し、得たポリ酸を用いて、抗腫瘍効果を検討した。7個のモリブデン原子からなるポリ酸(PM-8)をヒト膵臓癌細胞AsPC-1に投与し、ヘキスト染色、DNA ladder形成、TUNEL染色によりアポトーシスを検出できた。さらに、ヒト胃癌細胞MKN-45を用いて作成した担癌マウスモデルにおいて、1週間のPM-8の腫瘍内により腫瘍増殖抑制効果を確認した。16個のモリブデン原子からなるポリ酸(PM-17)をAsPC-1細胞に作用させると、Caspase3の活性を認めアポトーシスの機序を確認した。Caspase3の上流シグナルを検索するとCaspase8やCaspase9の活性は弱くCaspase12のシグナルが増加していることが解り、PM-17は小胞体ストレスによるアポトーシスを誘引することを発見した。AsPC-1担癌モデルにおいてPM-17を腫瘍内投与することにより顕著な腫瘍増殖抑制効果を見出した。さらに、PM-17を反応させた胃癌細胞において細胞質内にオートファゴソームと呼ばれる自己消化空胞体を見出した。PM-17処理細胞にオートファゴソームに結合する活性化LC-3タンパク遺伝子を遺伝子導入すると細胞質に特異的にLC-3の凝集体を確認できオートファジー機序も生じていることも発見した。以上より、PM-17の癌細胞障害作用機序としてアポトーシスとオートファジーが関与していることを突き止めた。中性子捕捉療法への展開を考えて、ボロン原子32個からなるポリ酸(H_<15>[V_<12>^<10>B_<32>O_<84>Na_4]・13H_2O;^<10>B_<32>)を合成した。この^<10>B_<32>を膵臓癌細胞AsPC-1と反応させ熱中性子(2×10^<12>n/cm2)を照射することによりコロニーアッセイにおいて細胞障害効果を認め、中性子捕捉療法への応用が期待される。現在、アポトーシスのシグナル伝達機序を解析中である。すなわち、^<10>Bで構成されたホウ酸ナトリウム(H_3BO_3)とバナジウム([NH_3Bu]_4[V^4O_<12>])をpH7.08.0の条件化でMeOHを還元剤として加え500Wの高圧水銀灯を用いて光を当てることにより、Keggin構造を持つ^<10>B_<32>を沈澱させ、集積物にNaClを加え塩を形成させ合成した。この^<10>B_<32>を膵臓癌細胞AsPC-1と反応させ熱中性子(2x10^<12>n/cm^2)を照射することにより細胞障害効果を認め、中性子捕捉剤としての機能を持つことがわかった。PM-17処理細胞にオートファゴソームに結合する活性化LC-3タンパク

遺伝子を遺伝子導入すると細胞質に特異的にLC-3の凝集体を確認できオートファジー機序も生じていることも発見した。以上より、PM-17の癌細胞障害作用機序としてアポトーシスとオートファジーが関与していることを突き止めた。中性子捕捉療法への展開を考えて、ボロン原子32個からなるポリ酸(H_<15>[V_<12>^<10>B_<32>O_<84>Na_4]・13H_2O;^<10>B_<32>)を合成した。この^<10>B_<32>を膵臓癌細胞AsPC-1と反応させ熱中性子(2×10^<12>n/cm2)を照射することによりコロニーアッセイにおいて細胞障害効果を認め、中性子捕捉療法への応用が期待される。
微小ガラス電極による不均一イオン流動場の計測と μイオンクロマトグラフィの開発

本研究は,微視的スケールの流体現象に関する学術深化と新奇流体計測技術の創出を目指し,「イオンで流れを創り」,「イオンで流れを測る」ための原理を確立することを目的としている.液中のイオン輸送が周囲溶媒の流動を引き起こす電気流体力学流れをはじめとするマイクロ・ナノスケールの微視的な流体現象を具現化し,微小ガラス電極を用いた流体計測手法を提案するとともに,不均一イオン流動場を利導したμイオンクロマトグラフィへと応用を図る.平成30年度は,電気流体力学流れ駆動システムを構築するためのマイクロ・ナノ流路の設計と試作を行った.流路中の液体を帯電させるため,壁面間距離が600nmとなる流路を作製し,壁面の帯電が流体に及ぼす影響を調べた.2つのリザーバ間をナノスリットで接続し,両リザーバ間に濃度の異なるNaCl水溶液を注入して金電極により電位差を計測した結果,数mVの差が計測された.これは,ナノスリットが液中で負に帯電していることにより,陽イオンが選択的に透過したためであると考えられる.しかしながら,定常的に安定した電位差を維持するには至っておらず,次年度には,さらに流路形状に改善を加えて液中の帯電状態を明確なものにする.一方,液中の局所的な電場計測を実現するため,微小ガラス電極の作製とそれを用いた電気計測を行った.内径約1mmのガラス管を伸長して先端径を1μmとし,そこに寒天を充填した後にKCl溶液とAg/AgCl線を挿入してプローブとした.電圧を印加した流路内部でプローブを走査することにより,液中の電位に勾配が見られることが明らかにされた.これより,直径1μm程度の解像度を持つ局所電場計測用のプローブの作製に成功した.この原理に基づき,次年度には,マイクロ・ナノ流路内部に局所電場計測用プローブを設計・製作する.今年度に目標としていた,「イオンで流れを創る」ために,マイクロ・ナノ流路における液体の帯電状態を実現することに成功した.一方で,電気流体力学流れの形成には至っておらず,次年度への課題が残された.「イオンで流れを測る」ための微小ガラス電極を作製し,それを用いた局所電場計測に成功したことについては,一定の目標を達成したと言える.平成31年度(令和元年度)は,ひとつにマイクロ・ナノ流路における電気流体力学に基づく流動制御技術の発展を目標とし,ナノ流路構造とマイクロ流路との最適設計により,電解質溶液の帯電状態の向上を図る.それを用いて,電圧印加による流動制御を実現する.マイクロ・ナノ流路の作製には,LED描画装置および電子線描画装置を用いてμmスケールとnmスケールの流路を多段に組み合わせることにより,多彩な流路構造を実現することが可能である.また,流路中の局所的な電場を計測するためのプローブを微細加工技術により流路内部に一体成形する.原理の検証は前年度に行われているものの,ナノ流路構造を作製することは新しい試みであり,流路作製と微小電流計測の困難が予想されるが,これまでに蓄積してきた知識と経験で克服する.さらに,最終年度には液中のイオン濃度を計測することを応用として提案していることから,微小ガラス電極を用いたイオン濃度の計測についても試みる.はじめに,他者に比べて圧倒的に輸送係数の大きいプロトンの濃度,つまりはpHの局所計測を実現する.本研究は,微視的スケールの流体現象に関する学術深化と新奇流体計測技術の創出を目指し,「イオンで流れを創り」,「イオンで流れを測る」ための原理を確立することを目的としている.液中のイオン輸送が周囲溶媒の流動を引き起こす電気流体力学流れをはじめとするマイクロ・ナノスケールの微視的な流体現象を具現化し,微小ガラス電極を用いた流体計測手法を提案するとともに,不均一イオン流動場を利導したμイオンクロマトグラフィへと応用を図る.平成30年度は,電気流体力学流れ駆動システムを構築するためのマイクロ・ナノ流路の設計と試作を行った.流路中の液体を帯電させるため,壁面間距離が600nmとなる流路を作製し,壁面の帯電が流体に及ぼす影響を調べた.2つのリザーバ間をナノスリットで接続し,両リザーバ間に濃度の異なるNaCl水溶液を注入して金電極により電位差を計測した結果,数mVの差が計測された.これは,ナノスリットが液中で負に帯電していることにより,陽イオンが選択的に透過したためであると考えられる.しかしながら,定常的に安定した電位差を維持するには至っておらず,次年度には,さらに流路形状に改善を加えて液中の帯電状態を明確なものにする.一方,液中の局所的な電場計測を実現するため,微小ガラス電極の作製とそれを用いた電気計測を行った.内径約1mmのガラス管を伸長して先端径を1μmとし,そこに寒天を充填した後にKCl溶液とAg/AgCl線を挿入してプローブとした.電圧を印加した流路内部でプローブを走査することにより,液中の電位に勾配が見られることが明らかにされた.これより,直径1μm程度の解像度を持つ局所電場計測用のプローブの作製に成功した.この原理に基づき,次年度には,マイクロ・ナノ流路内部に局所電場計測用プローブを設計・製作する.今年度に目標としていた,「イオンで流れを創る」ために,マイクロ・ナノ流路における液体の帯電状態を実現することに成功した.一方で,電気流体力学流れの形成には至っておらず,次年度への課題が残された.

「イオンで流れを測る」ための微小ガラス電極を作製し,それを用いた局所電場計測に成功したことについては,一定の目標を達成したと言える.平成31年度(令和元年度)は,ひとつにマイクロ・ナノ流路における電気流体力学に基づく流動制御技術の発展を目標とし,ナノ流路構造とマイクロ流路との最適設計により,電解質溶液の帯電状態の向上を図る.それを用いて,電圧印加による流動制御を実現する.マイクロ・ナノ流路の作製には,LED描画装置および電子線描画装置を用いてμmスケールとnmスケールの流路を多段に組み合わせることにより,多彩な流路構造を実現することが可能である.また,流路中の局所的な電場を計測するためのプローブを微細加工技術により流路内部に一体成形する.原理の検証は前年度に行われているものの,ナノ流路構造を作製することは新しい試みであり,流路作製と微小電流計測の困難が予想されるが,これまでに蓄積してきた知識と経験で克服する.さらに,最終年度には液中のイオン濃度を計測することを応用として提案していることから,微小ガラス電極を用いたイオン濃度の計測についても試みる.はじめに,他者に比べて圧倒的に輸送係数の大きいプロトンの濃度,つまりはpHの局所計測を実現する.
空気浮上支持された球体の回転制御システムの構築

本研究では、塗装・乾燥・外観検査など多方面での貢献が期待できる「空気浮上支持された球体の回転制御システム」を構築するとともに、その有効性を、回転状態の認識及びその変更実験や、塗装実験などにより主として実験面から明らかにすることを目的としている。平成11年度においては、この研究目的を達成するための要素研究として「球体の回転状態をインプロセスで認識する方法の提案」を主として行い、提案した方法の有効性を検証するとともに、最終年度において予定している回転制御システムの構築へ向けて準備を整えた。初年度における研究実績の概要は以下の通りである。1.空気浮上支持された球体の回転状態を表現するために必要となる座標系及びパラメータを導出するとともに、二つの座標変換テンソルを用いることにより、球体表面の点の座標を記述できることを示した。2.回転状態を検出するために必要となる球体表面の磁束密度分布及びホール素子の配置を提案するとともに、ホール素子出力から回転状態を同定する原理を示した。3.ホール素子で検知可能な残留磁束密度が得られたことから、提案した球体表面への磁性膜の形成及びその磁化方法の有効性を実証できた。4.提案した方法が、球体の回転運動のインプロセス計測に有効であることを実験的に明らかにした。5.表面に磁性膜を形成した球体を用いて、球体への給気条件と回転運動との対応関係を検討した。なお、現在は、回転状態を検出するため球体表面に磁性膜を必要としているものの、磁性膜の有無によって回転状態に大きな違いはないことが上記(5)によって判明したので、本方法によって所望の回転運動とそれを実現する給気条件との関係を定量的に把握することができれば、その関係を、磁性膜のない通常の球体にも適用できると考えている。
ヒト遺伝子の多様性:その由来と医学・生物学的意義

ヒト遺伝子多様性に関する各班員のこれまでの研究成果の概略の発表と討論、現在直面する問題点の整理、ならびに今後の一層の発展に向けた研究戦略の検討、倫理面で今後なすべきことの把握、などを目的として2回の班会議を、東京大学および国立遺伝学研究所(三島)において開催した。ヒト遺伝子多様性研究が人類進化の根本的理解に必須であり、また各種の生活習慣病を含む複合疾患(complex disease)の遺伝的素因の解明になくてはならないこと、そのためにマイクロチップ法などの新しい遺伝子変異のスクリーニング法の導入および開発が急務であること、そして、さまざまな環境への遺伝的適応の実態を知るうえでも極めて重要であり、将来その成果が多くの人々の健康に貢献する重要な研究であることが確認された。また同時に、血液試料の収集・保管、個人情報の管理、少数民族問題など、社会・倫理面で十分な考慮を払う必要も認識され、ガイドライン作成の必要性についても同意が得られた。各班員がこれまでに収集・保存してきた試料についてアンケート調査を行い、リストを作成している。研究代表者の徳永は、ヒトの遺伝子で最も多様性に富むことで知られるHLA遺伝子群を対象にした国際会議に参加、講演し、各国の研究者との情報交換に務めた。その他の班員の多くも、ヒト遺伝子多様性研究に関連する研究活動のため、国内外の会議や調査に参加して、情報の収集を行った。以上のような成果に基づき、今後格段の発展・展開が強く望まれる研究領域であるとの認識に立って、平成11年度発足科学研究費補助金「特定領域研究(B)」に申請することに賛同が得られた。
細胞膜をターゲットとする複合脂質膜の制がん効果と臨床への応用

1.複合脂質膜のin viroにおける制がん効果臓器由来の異なる種々の腫瘍細胞としてのヒト肺腺がん細胞、ヒト胃がん細胞、ヒト肝臓がん細胞を用い、複合脂質膜(L-α-ジミリストイルホスファチジルコリン(DMPC)/10mol%ポリオキシエチレン(10)ドデシルエーテル(C_<12>(EO)_<10>))の増殖抑制効果を検討した。DMPCのみでほとんど増殖抑制効果がないのに比べ、DMPC/10mol%C_<12>(EO)_<10>複合脂質膜では大きな増殖抑制効果が得られ、特にヒト胃がん細胞で顕著であった。2.複合脂質膜の制がんメカニズム蛍光顕微鏡写真、アガロースゲル電気泳動、フローサイトメトリーおよびマイクロフィジオメーターによる解析から、複合脂質膜がアポトーシスを誘導していることが明確となった。マイクロフィジオメーターによる細胞内応答の観測結果はフローサイトメーターから得られた断片化DNA含量の経時変化とよく一致することも初めて見出された。カスペース阻害剤を用いた実験から、複合脂質膜はカスペースを活性化していることが明らかになった。以上のことから、(1)がん細胞膜への複合脂質膜の融合・蓄積、(2)細胞質におけるアポトーシスシグナルの伝達、(3)カスペースの活性化、(4)核内におけるDNA分解に至る、細胞膜をターゲットとする新しい制がんメカニズムを考えた。in vivoにおける肺がんモデルマウスに対するDMPC/10mol%C_<12> (EO)_<10>複合脂質膜の治療効果について検討した。コントロール群では、平均生存日数25.0日、最大で45日間の生存に対して、複合脂質膜を投与した治療群では、すべての群において1年以上の生存が6例中4例認められ、完治している可能性が大きい。複合脂質膜は、副作用のない新しい化学療法剤として臨床応用が期待できる。(1)複合脂質膜のin vitroでの制がん効果および制がんメカニズムリン脂質(ジミリストイルホスファチジルコリン,DMPC)およびミセル界面活性剤(ポリオキシエチレンドデシルエーテル,C_<12>(EO)_n(n=4,10,23))を構成成分とする複合脂質膜の白血病細胞に対する増殖抑制効果は、DMPC/10mol%C_<12>(EO)_<10>複合脂質膜で顕著に大きく、ミセル分子の親水鎖長依存性が明らかとなった。蛍光顕微鏡写真、アガロースゲル電気泳動、フローサイトメトリーおよびマイクロfイジオメーターによる解析から、複合脂質膜がアポトーシスを誘導していることが明確となった。(1)癌細胞への複合膜の特異的融合、(2)細胞膜表面のレセプターのコンホメーション変化、(3)核へのシグナルの遮断(あるいはカスペースの活性化)、(4)アポトーシスによる細胞死という細胞膜をターゲットとする新しい制がんメカニズムを考えた。(2)複合脂質膜のin vivoでの治療効果in vitroにおいて抗腫瘍効果が顕著であったDMPC/10mol%C_<12>(EO)_<10>複合脂質膜を用い、in vivoにおける治療効果を担癌マウスを用いて検討した。コントロール群に比べ治療群は高い治療効果(延命率166183%)が得られ、臨床への応用が期待できる。1.種々の腫瘍細胞に対する複合脂質膜のがん細胞増殖抑制効果

臓器由来の異なる種々の腫瘍細胞としてヒト肺腺がん細胞(RERF-LC-OK)、ヒト胃がん細胞(GT3TKB),ヒト肝臓がん細胞(Hep-G2)と用い、複合脂質膜(L-α-ジミリストイルホスファチジルコリン(DMPC)/10mol%ポリオキシエチレン(10)ドデシルエーテル(C_<12>(EO)_<10>),L-α-ジミリストイルホスファチジルグリセロール(DMPG)/10mol%C_<12>(EO)_<10>,1,2-ジミリストイル-3-トリメチルアンモニウムプロパン(DMTAP)/10mol%C_<12>(EO)_<10>)の増殖抑制効果を検討した。DMPCのみではほとんど増殖抑制効果がないのに比べ、DMPC/10mol%C12(EO)10複合脂質膜では大きな増殖抑制効果が得られ、特にヒト胃がん細胞(GT3TKB)で顕著であった。また、DMPG系の場合も、DMPGのみに比べDMPG/10mol%C12(EO)10複合脂質膜で用いた全ての腫瘍細胞に対する増殖抑制効果を高めた。とくに、ヒト肺腺がん細胞(RERF-LC-OK)において最も顕著であった。これは、DMPGは頭部に水酸基を有しており、そのため腫瘍細胞への特異的認識効果が大きくなったものと考えれられる。in vivoにおける肺がんモデルマウスに対する、DMPC/10mol%C_<12>(EO)_<10>複合脂質膜の治療効果について検討した。コントロール群では、平均生存日数25.0日、最大で45日間の生存日数に対して、複合脂質膜を投与した治療群では、すべての群において1年以上の生存が6例中4例認められ、完治している可能性が大きい。複合脂質膜は、副作用のない新しい化学療法剤として臨床応用が期待できる。
敗血症ショックに対するβ受容体機能調整を利用した新しい循環制御法の開発

昨年度はウサギ敗血症性ショックモデルに対するノルアドレナリンの腸管循環系への作用を研究した。臨床において、2016年日本敗血症診療ガイドラインでは、敗血症性ショックに対する循環作動薬はノルアドレナリンが第一選択薬とされている。しかし、臨床において、ノルアドレナリンを必要としている敗血症性ショック患者が、非閉塞性腸間膜虚血症の経過をたどることをしばしば経験するため、昨年度はウサギを用いて敗血症性ショックモデルを作製し、ノルアドレナリンが腸管循環系に与える評価を行った。New Zealand White rabbit ♀(2.53.3kg)を用いて1コントロール群、2LPS群3ノルアドレナリン群4LPS+ノルアドレナリン群をn=5で作成した。測定項目は、baselineから240分まで30分おきに、平均動脈血圧、心拍数、心拍出量、SMV血流量、IVC血流量、空腸の組織血流を測定した。結果を2元配置分散分析・多重比較を行った。LPS投与により、経時的に血圧・心拍出量の低下を認めた。SMV血流量は一旦減少するがその後上昇に転じ、空腸粘膜組織血流も同様の経過を示した。ノルアドレナリン投与により、体循環の血流には大きな影響は与えなかった。しかし、SMV血流量は減少しないにも関わらず空腸粘膜血流は徐々に減少し240分の時点で有意に減少した。このことから、LPS投与下のウサギ敗血症性ショックモデルにおいて、ノルアドレナリンは、空腸粘膜組織血流を悪化させる可能性が示唆された。モデル動物の循環動態の不安定化が生じ、予定よりも多くの時間を割く結果となった。上記の結果を導くことができていたが、データのばらつきに問題があり、モデル動物作成の手順の見直しを行った結果、ノルアドレナリン投与の実験を中心に行うこととなった。ランジオロールの当該実験に適した投与量の決定に時間を要しており、計画遅延の一因となっている。一方で、LPS、ノルアドレナリンがそれぞれ独立した腸管粘膜血流低下の因子になると考えうる結果を得ており、付随的な新知見になる可能性がある。2018年度は実験手技が定着していないこともあり、実験準備の間に出血量の変化、baselineの血圧にもばらつきを生じた。今年度は実験モデルを安定させ、ノルアドレナリンに加え、塩酸ランジオロールの投与を行い、呼吸循環の評価を行う予定である。結果については、2019年度日本救急医学会総会に報告予定とし、その後論文作成に取り組む方針である。ウサギを用い、敗血症ショック時の臓器・組織血流調節機序破綻の病態生理を明らかにし、その制御法開発の端緒を開くことを目的とした。H29年度は、ランジオロール(以下La)の効果を検討する計画であったが、徐脈効果が不十分で薬理効果濃度の検討を継続中である。昇圧剤による平均動脈圧(MAP)是正時の検証を先行させた。ウサギは全麻下に処置を行い、MAP、心拍数(HR)、心拍出量(CO)、上腸間膜静脈血流量(SMV)、腎静脈以遠下大静脈血流量(IVC、腸管のLaser Dopplerによる組織血流量(q)測定を行った。敗血症(以下S)群、対照(以下Ctrl)、CtrlのMAPを約20%増加させるNAD量を決定するNAD群、S+NAD群(n=3, each)を作成した。前値測定後、SではLPS 1mg/kg静脈内投与する(time 0)。NADは、NAD群のpreliminary testで決定した投与量を採用し、time0より持続静脈内投与した。30分から240分まで30分おきに測定した。Ctrlと比しS群は60分以降20%のMAP低下、NAD群は20%上昇した。S+NAD群はCtrlと一致するMAP経過をとり、治療模倣群の目的を果たした。COはNAD群で約20%増加、他群はCtrlと差がない。HR推移に群間の差はない。SMVはS群で60分以降増加し、90分以降ではCtrlに対し約25%増加した。NAD、S+NAD群ではCtrlと差がない。IVCはS群で60分以降Ctrlに比し約20%低下したが他群にこの傾向はない。qは、S群で60分以降Ctrlより低値を示し、S+NAD群では、S群よりさらに低値を示した。敗血症時には腸管循環系で異常な血管抵抗減弱がおこりSMVが増加する一方、逆説的な腸粘膜血流低下が生した。血管収縮・昇圧を目的として敗血症臨床で汎用されるNADは、腸管循環系血管抵抗をS群より増加させるがqの改善には寄与しない。今後の治療介入効果を判定する病理モデルの知見が整った。beta adrenergic blockerの選択、投与量決定が当初計画から遅れたが、一方で昇圧剤投与下の敗血症モデルの臓器・組織血流の問題点を再現する状態の作成は進んだ。3年計画全体からみると、おおむね順調な推移と考える。

しかし、臨床において、ノルアドレナリンを必要としている敗血症性ショック患者が、非閉塞性腸間膜虚血症の経過をたどることをしばしば経験するため、昨年度はウサギを用いて敗血症性ショックモデルを作製し、ノルアドレナリンが腸管循環系に与える評価を行った。New Zealand White rabbit ♀(2.53.3kg)を用いて1コントロール群、2LPS群3ノルアドレナリン群4LPS+ノルアドレナリン群をn=5で作成した。測定項目は、baselineから240分まで30分おきに、平均動脈血圧、心拍数、心拍出量、SMV血流量、IVC血流量、空腸の組織血流を測定した。結果を2元配置分散分析・多重比較を行った。LPS投与により、経時的に血圧・心拍出量の低下を認めた。SMV血流量は一旦減少するがその後上昇に転じ、空腸粘膜組織血流も同様の経過を示した。ノルアドレナリン投与により、体循環の血流には大きな影響は与えなかった。しかし、SMV血流量は減少しないにも関わらず空腸粘膜血流は徐々に減少し240分の時点で有意に減少した。このことから、LPS投与下のウサギ敗血症性ショックモデルにおいて、ノルアドレナリンは、空腸粘膜組織血流を悪化させる可能性が示唆された。モデル動物の循環動態の不安定化が生じ、予定よりも多くの時間を割く結果となった。上記の結果を導くことができていたが、データのばらつきに問題があり、モデル動物作成の手順の見直しを行った結果、ノルアドレナリン投与の実験を中心に行うこととなった。ランジオロールの当該実験に適した投与量の決定に時間を要しており、計画遅延の一因となっている。一方で、LPS、ノルアドレナリンがそれぞれ独立した腸管粘膜血流低下の因子になると考えうる結果を得ており、付随的な新知見になる可能性がある。ランジオロールが今回の検討におけるbeta adrenergic blockerとして応用可能かどうかを早急に判定し、不適切であればesmololなど本邦では臨床応用されていないものの、すでに敗血症時における一定の効果について既報告である薬剤の入手、使用にシフトする。H30年度以降は、このbeta blockerの作用をはじめ、NO生成阻害(拮抗剤の使用と、NOS合成阻害の両面から)の効果など、実臨床応用が近いと考えられる介入を行ってゆく。2018年度は実験手技が定着していないこともあり、実験準備の間に出血量の変化、baselineの血圧にもばらつきを生じた。今年度は実験モデルを安定させ、ノルアドレナリンに加え、塩酸ランジオロールの投与を行い、呼吸循環の評価を行う予定である。結果については、2019年度日本救急医学会総会に報告予定とし、その後論文作成に取り組む方針である。消耗品購入費に予定と差額が生じました。H30年度の消耗品費に充当する予定です。