hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
肺腫瘍に対するラジオ波凝固療法と抗癌剤（プラチナ製剤）局所投与併用の有効性の検証

研究の目的:肺腫瘍に対するラジオ波凝固療法(RFA)と抗癌剤局所投与の併用の有効性についての検討。背景:肺腫瘍に対するRFAは近年広く施行されてきており、良好な治療成績が多数報告されている。しかし、1020%程度の局所再発が見られる。今回、RFAに抗癌剤の局所投与を併用することで、治療成績が向上するかどうかをウサギ腫瘍モデルを作成、治療を行い検証した。具体的内容:経代培養したVX2腫瘍をウサギ左肺に局所投与し、肺腫瘍モデルを作成した。ここに、CTガイド下にRFAを施行した後、細針を腫瘍に穿刺し、lipiodolに溶解させたアイエーコール:10mg(シスプラチン)を局所投与した。ウサギ腫瘍モデルを4群(コントロール群(未治療)、RFA群(RFAのみ施行)、局所投与群(局所投与のみ施行)、併用治療群(RFAを施行した後、局所投与を施行)に分け、その予後に差があるか検討した。結果:コントロール群、RFA群、局所投与群、併用治療群の生存期間中央値はそれぞれ、(24.5/40.0/24.0/80.0日)、20日,40日,60日,80日における生存率はそれぞれ、(62.5%,0%,0%,0%/100%,50%,25%,25%/62.5%,25%,12.5%,12.5%/100%,100%,75%,62.5%)であった。併用治療群の生存期間は、コントロール群、RFA群、および局所投与群よりも有意に長かった。コントロール群と局所投与単独群との間には有意差はなかった。結論:実験の結果から、RFAとシスプラチン局所投与の併用は、予後を延長し、治療成績を向上させることが示せた。今回、実験で使用した機材、技術は、臨床的に施行しているものであり、今後臨床適応を図っていく予定である。なお、この実験結果については、2019年4月現在、英文での論文作成を行い、投稿準備を行っているところである。本研究では、肺腫瘍に対して、従来から行っているRFAに加え、プラチナ製剤(シスプラチン)の局所投与を併用することで、局所制御率の向上がはかれるのではないかと仮説し、検証を行うことにした。肺癌の手術やRFA治療後には残存、再発の危険があるが、これに抗癌剤を併用することで、リスクを下げられると考えられる。また、抗癌剤を局所投与することで、局所に抗癌剤が長期間停滞し、より効率的に効果が期待できると考えられる。この仮説を検証するために、うさぎVX2肺腫瘍モデルを作成し、RFAとシスプラチン局所投与を併用し、局所制御率の向上、生存期間の延長がはかれるか、実験を行うことにした。平成28年度は、実験データを得るために、比較群となるコントロール(未治療で経過をみる)、RFA単独治療群(腫瘍にたいしRFAのみ行う)を作成し、我々が過去に行った実験と結果に大きな相違がないことを確認した。さらに、シスプラチンをウサギに静脈投与し、実験計画の変更が必要な程度の合併症がないことも確認した。その上で、2匹の肺腫瘍モデルに対し、RFAとプラチナ製剤の局所投与を行い、生存期間の観察を行った。この2匹の結果では、いずれの予後は、延長した。そのうちの一匹は、長期間の生存が得られており、現時点では、RFA+プラチナ製剤局所投与にて予後の延長がはかられる可能性が示唆された。肺腫瘍へのRFAやプラチナ製剤局所投与は、臨床的にも可能な技術であり、この実験で有効性が示されれば、臨床試験が可能になってくると思われる。今回の実験の目的となる肺腫瘍モデルへのRFAとプラチナ製剤局所投与の有効性の証明であるが、現時点ではプレリミナリーに行った2匹で予後の延長が見られた。期待する結果に沿うものであり、順調に進展していると考える。ただし、現時点では、薬剤量は、人への投与量をベースに考えており、実験の解析の結果では、薬剤量の調節が必要になる可能性もある。また、はっきりとした合併症は見られていないが、N数を増やした結果、それらが見られた場合は、その頻度、解析が必要と考える。肺腫瘍に対するRFAは、本邦では広く施行されるようになってきており、比較的良好な成績が多く報告されてきている。しかし、局所制御率は多くの報告で約8090%である。また、2.5cmを超える腫瘍では局所再発のリスクがさらに高くなるという報告も多い。よって、RFAの成績をより向上させるためには、様々な併用療法が必要であると考えられている。本研究では、ウサギ肺腫瘍モデルを作成し、RFAとシスプラチン局所投与併用療法の有用性について検討することが目的である。平成29年度末現在までに、ウサギの肺にVX2腫瘍を移植し、肺腫瘍モデルを作成した。まず、肺腫瘍に対しRFAを行い、シスプラチンの局所投与の併用を行ったが、実験計画段階では、臨床的にシスプラチンを使用しているdeseとウサギの体重を考慮し、シスプラチンは、10mg投与することに行ったが、早期にウサギが死亡する結果となった。シスプラチンの毒性による死亡と考え、改めて至適doseを検討することにした。様々なdose(210mg)で局所投与を行い、治療後の生存期間を観察、検討し、シスプラチンは2mgを投与することに決定した。

シスプラチンの局所投与のdeseを決定した後、さらに肺腫瘍モデルを20匹作成した。作成した肺腫瘍モデルから無作為に抽出した10匹に対し、RFAを行い、直後にシスプラチン2mgをリピオドールに含有させ、RFA治療部位に局所投与を行った。残りの10匹については、無治療でコントロールとした。その後、併用療法の効果をみるため、生存期間を観察している。実験の計画段階では、シスプラチンのdoseについては、臨床的に使用しているdoseとウサギの体重を考慮し、10mgを投与したが、抗癌剤の毒性のため、早期にウサギが死亡することが多かった。そこで、改めて、至適doseを検討することが必要であり、当初の計画より、実験は遅れた。研究の目的:肺腫瘍に対するラジオ波凝固療法(RFA)と抗癌剤局所投与の併用の有効性についての検討。背景:肺腫瘍に対するRFAは近年広く施行されてきており、良好な治療成績が多数報告されている。しかし、1020%程度の局所再発が見られる。今回、RFAに抗癌剤の局所投与を併用することで、治療成績が向上するかどうかをウサギ腫瘍モデルを作成、治療を行い検証した。具体的内容:経代培養したVX2腫瘍をウサギ左肺に局所投与し、肺腫瘍モデルを作成した。ここに、CTガイド下にRFAを施行した後、細針を腫瘍に穿刺し、lipiodolに溶解させたアイエーコール:10mg(シスプラチン)を局所投与した。ウサギ腫瘍モデルを4群(コントロール群(未治療)、RFA群(RFAのみ施行)、局所投与群(局所投与のみ施行)、併用治療群(RFAを施行した後、局所投与を施行)に分け、その予後に差があるか検討した。結果:コントロール群、RFA群、局所投与群、併用治療群の生存期間中央値はそれぞれ、(24.5/40.0/24.0/80.0日)、20日,40日,60日,80日における生存率はそれぞれ、(62.5%,0%,0%,0%/100%,50%,25%,25%/62.5%,25%,12.5%,12.5%/100%,100%,75%,62.5%)であった。併用治療群の生存期間は、コントロール群、RFA群、および局所投与群よりも有意に長かった。コントロール群と局所投与単独群との間には有意差はなかった。結論:実験の結果から、RFAとシスプラチン局所投与の併用は、予後を延長し、治療成績を向上させることが示せた。今回、実験で使用した機材、技術は、臨床的に施行しているものであり、今後臨床適応を図っていく予定である。なお、この実験結果については、2019年4月現在、英文での論文作成を行い、投稿準備を行っているところである。平成29年度は、現在までの結果を踏まえ、さらに統計的解析が可能なN数まで、肺腫瘍モデルに対してRFA+プラチナ製剤局所投与を併用したウサギを作成していく。そして十分にN数がそろったら、統計学的に評価していくまた、合併症などの副評価項目についても評価していく。発表可能な結果が得られた場合は、学会、論文等で公表していく薬剤量の調節など、追加実験や実験計画の変更が必要な時は、随時修正し、実験を遂行する。現在、生存期間を観察中である。生存期間の結果と過去の報告を検討し、RFAとシスプラチン局所投与の有用性の有無を検討する。さらに、今後の成果の公表に対し、必要ならば、改めてウサギ肺腫瘍モデルを作成し、RFA単独治療した群、シスプラチン局所投与のみ施行した群を作成し、併用療法がより有用であることを示す予定である。
宇宙論的摂動論の研究

今年度は,ブレーン宇宙(より一般的にはドメーンウォール)の上,あるいはその近くにブラックホールが存在する場合のブレーンとブラックホールの相互作用に関する研究を開始した。その動機は以下の2つである:1.初期宇宙では,様々な真空の相転移が起こり,その結果,様々な位相欠陥が生成されたと考えられているが,そのひとつにドメーンウォールがある。また,そういう相転移ではしばしば多数のブラックホールが生成される。そこでドメーンウォールと原始ブラックホール間の相互作用を調べることで,初期宇宙の相転移をより深く理解することが可能となる。2.もうひとつは最近よく議論されている,強結合のゲージ理論が1次元大きい時空の重力理論中におけるブレーン世界上に再現されるというゲージ・重力対応である。この場合に重力理論側にブラックホールが存在し,それがブレーンに近づいたときに,対応するゲージ理論で何が起こるかを理解し,それによってブレーン宇宙の理解を深める。現在は,ブレーンの厚みの効果に関して研究を進めている。この場合は,ゲージ・重力対応でいうと,いわゆるトフト結合定数の強結合極限ではなく,その次の次数,すなわち有限のトフト結合定数の値という現実的な状況を考えていることに対応する。具体的には,ブレーンの厚みに対応した高階微分の修正項をブレーン上に与え,その運動方程式について代数計算ソフトを使って考察を進めている。しかし,残念ながら,まだ成果をあげるまでには至っていない。今年度は,一様等方宇宙を背景として,宇宙全体の回転(渦)的揺らぎを考え,それを一般相対論的に解析し,特にその宇宙マイクロ波背景輻射の温度揺らぎへの影響を調べた。その主な目標は,最近観測的にその存在が強く示唆されている宇宙定数(ダークエネルギー)の影響を定量的に調べることである。そこで,観測的に支持されている空間的に平坦な宇宙を考え,宇宙定数のあるなしが回転的揺らぎの振舞いに与える影響を詳しく調べた。また,回転的揺らぎが温度揺らぎに与える影響の時間依存性に関する解析的な表式の導出に成功した。結果は,このような大局的揺らぎの影響は,宇宙定数が存在しても,通常の密度揺らぎように大きく抑えられることはなく,振幅がほぼ3分の1程度になるだけであることが分かった。また,この結果を最近の宇宙マイクロ波背景輻射の2重極モーメントの観測データに適用し,それから宇宙全体の回転への強い制限を得た。この成果は,「第18回一般相対論と重力」国際会議において発表した。また,最近は高次元時空理論に基づいた宇宙論が盛んに研究されている。そこで,こうした高次元理論の影響を調べるべく,高次元時空におけるブレーン世界とブラックホールの相互作用について,研究を始めた。ブレーン世界は,ブラックホールを中心とする高次元系から見ると,ブラックホールに突き刺さった位相的欠陥とみなすことが出来る。そこで,その位相的欠陥のダイナミックスを解析的,数値的両面から調べる研究を始めている。
国際競争時代における社会的な農業経営者教育システムの再構築

本研究では,農業経営者教育を巡る新しい時代背景と社会的認識のもとで,国際競争時代における社会的な農業経営者教育システムの再構築に向けた方向性を見出すことを目的とし,(1)社会化された農業経営者教育システムの様態と経営支援政策のあり方,(2)農業国際競争に打ち勝つことができる能力を修得させるのに必要な農業経営者教育のあり方とその教育内容,の2点について明らかにした。本研究の目的は,農業経営者教育を巡る新しい時代背景と社会的認識のもとで,国際競争時代における社会的な農業経営者教育システムの再構築に向けた方向性を見出すことを目的とし,(1)社会化された農業経営者教育システムの様態と経営支援政策のあり方,(2)農業国際競争に打ち勝つことができる能力を修得させるのに必要な農業経営者教育のあり方とその教育内容,の2点について調査・検討することである。まず,農業経営者教育システムの特徴を明らかにするための調査項目の検討に着手し,農業経営者教育システムの主体とその性格,教育理念と教育目標,講師と教育内容,教材,資格授与など教育の基準化の有無,修了生の活躍など実践的成果,受講者の特性,経費内訳と費用負担などを設定した。その上で,国内事例として岩手大学いわてアグリフロンティアスクール, (株)パソナAgri-MBA農援隊,海外事例として,韓国ベンチャー農業大学,オーストラリアFamBisについて調査を実施した。いずれの教育システムもごく最近の設立であり,その背景には農業の国際化のほか農政の転換や農業分野の規制緩和が共通していることがわかった。また,教育理念,目標ならびに教育内容については,その受講対象が必ずしも既存の農業従事者ではないこと,また単なる農業者から農業経営者への転換を図ることが,いずれにも共通しており,そうした事情に応じたものを試行錯誤でつくり上げていることがわかった。教育の修了にあたっては修了証の授与などが一般的であるが,いわてアグリフロンティアスクールでは大学独自のアグリ管理士資格を,またオーストラリアについては公的な職業資格を授与しており,農業分野でも資格の意義をさらに検討する必要がある。その一方で,資格に関わらず韓国ベンチャー農業大学のように,教育機関そのものがブランド化し,農業経営の成長に一定の効果をみせる新たな手法も明らかとなった。国際競争時代における社会的な農業経営者教育システムの再構築に向けた方向性を見出すことを目的とし,(1)社会化された農業経営者教育システムの様態と経営支援政策のあり方,(2)農業国際競争に打ち勝つことができる能力を修得させるのに必要な農業経営者教育のあり方とその教育内容,の2点について調査・検討した。いわてアグリフロンティアスクールにおいて,アンケートを行ったところ以下の点が明らかとなった。社会人である農業経営者は研修を積む必要を感じながらも,その時間をとるのに難しい状況にあるが,教育訓練・教育内容に関する情報不足や適切な教育訓練機関自体の不足も指摘され,その上で,農業経営に対する意欲や実力不足の克服のために,農業を学び直す社会的ニーズが一般的に考えられているより高いのが現状である。こうした傾向は,日本だけでなく韓国やオーストラリアでも同様に見られ,国際競争に対する経営者の環境適応であると解釈できる。また,社会化された農業経営教育システムの国内外の事例調査の結果,教育内容としては,経営分野(例えば,経営者能力とビジネス感覚の養成,ロマンのビジョン化と戦略・実行計画の策定,自己変革の精神の醸成),生産分野(例えば,最先端の農業生産技術習得や農業イノベーションの達成),加工分野(マーケットイン戦略習得,生産・製品の開発や流通イノベーションの達成),といった3分野に集約できることが分かった。以上の調査結果から,社会化された農業経営教育システムの社会的意義は高く,既存の行政機関だけでなく,民間組織,一般大学,NPO組織など多様な主体によって,それぞれの強みを活かした教育システームの構築が期待される。また,そうした主体をバックアップする経営支援政策も有効であろう。日本・韓国・オーストラリアにおけるアンケート調査や現地調査から,農業者の再教育に関する国際共通的なニーズとプログラム開発の方向性が明らかにされた.現在,農業者は,再教育を受けたい思いがあっても,社会人として時間的制約が最大の課題となっている一方で,教育プログラムや指導者の不足を感じているなど,農業者の再教育システムの不十分さといった課題がある.農業者向けの再教育ニーズについて最も高いと考えられるものは,農産加工による製品開発と販売といったマーケティングに関わる教育内容であるといえる.特に製品企画と販売促進といった実際に役立つ科目に対するニーズは高い.経営分野に関わる教育内容に対する再教育ニーズも高いことが明らかとなった,特に,経営者論といった経営者としてのマインドや感覚の刺激となる科目や,経営管理としては会計・財務管理に関わる科目に対するニーズは高い.それらとは対照的に,農業生産技術に関わる教育内容に対する農業者のニーズはそれほど高くはない.

したがって,農業者の教育ニーズは旧来的な農業生産を中心としたものではなく,経営者としてマーケティングや財務管理をどのように行っていくかという高度なニーズに変化してきていると見てよい.農業従事年数が長いほど全般的に再教育ニーズも高まる傾向が見られ,経験を積むことで経営上の課題がはっきりし,その解決のために何を学ばなければならないかが分かるのであろう.時代に即した農業者向けの再教育システムをデザインするにあたっては,経営者として意識と戦略を持って,経営管理,特に財務のマネジメントに関わる知識と実務ができるような科目を基盤的な教育内容として,その上で,マーケットインに基づく生産・販売が実際にできるような科目を応用的な教育内容として,教育プログラムや講師などを検討することが有効であると考えられる.
結び目理論を応用した高分子トポロジーの研究

DNAやそれに働く酵素などの高分子トポロジーの研究に応用するために、絡み目のバンド手術や交差交換、格子結び目の研究を行った。本研究では、主に次に挙げる成果を得た。まず、2つの絡み目の間のバンド手術による最短経路について調べ、7交点以下の結び目と6交点以下の2成分絡み目それぞれについて最短経路の具体例を与えた。また、一般には経路が多様であること示した。次に、ファイバー絡み目同士の1回のバンド手術や交差交換について、特徴付けを与えた。この結果を利用し、具体例に対してバンド手術が決定された。さらに、制限された領域における格子結び目の特徴付けなどの結果を得た。本年度の研究実績としては次の2つが挙げられる。1つ目は、2つの絡み目の間のバンド手術による経路についての研究で、数学専門誌に掲載された。この研究の目的はDNAに作用する部位特異的組み換えをバンド手術でモデル化し、2つのDNA絡み目がどんなDNA絡み目を経由して、移り合えるかを調べる事であった。数学的には経路の多様性を示している。例えば、2つの成分数の同じ絡み目の間に、経路として1つ絡み目が存在すれば、無限個の経路が存在する事を示した。また、2つの2成分絡み目の間に、結び目を通る経路が存在すれば、3成分絡み目を通る経路も存在する事を示した。しかし、逆は成り立たず、3成分絡み目を通る経路は存在するのに結び目を通る経路は存在しない具体例も与えている。2つ目は、(2×1)チューブ内の格子結び目の結び目解消操作に関する研究で、メルボルン大学での学会で発表を行った。DNAやタンパク質のモデルとして格子結び目が研究されている。この研究では(2×1)チューブ内の格子結び目の交差交換による結び目解消操作が有限領域で実現可能である事を示している。2つのファイバー絡み目の間のバンド手術が、オイラー標数の差が1のとき、一般化ホップバンディングであることを示した。また、2つのファイバー絡み目の間の交差交換についてもオイラー標数が等しいときの特徴づけを行った。さらに、応用として(2,p)トーラス絡み目T(2,p)から(2,p-1)トーラス絡み目T(2,p-1)へのバンド手術が一意的であることを、一般化ホップバンディングを決定することで示した。この成果は数学専門誌に発表したが、生物学への応用もある。DNAの組み換え酵素XerがT(2,p)の形をしたDNAの絡み目解消を行うことが知られているが、段階的にT(2,p),T(2,p-1),,...,T(2,3),T(2,2),T(2,1),T(2,0)と解いているのではないかと推測される。この各ステップでのXerの作用をバンド手術でモデル化すると、Xerの働きを特徴づけることができる。また、数学においても多様体のデーン手術やオープンブック分解などの研究への応用が期待される。DNAの組み換え酵素Xerの絡み目解消については、もう一つ別の角度から研究を行ってきた。既に、絡み目解消の最短経路が一意的であることが、各ステップで絡み目の交点数が減るという条件のもとで示されている。この条件を緩め、各ステップで絡み目の交点数が増えないとし、T(2,6)を起点とした場合の最短経路を全て決定しまとめた。また、(2×1)チューブ内の格子結び目について、結び目解消操作が絡み目によらない有限領域で行えることを用い、指数関数的増加率が自明な結び目と一致することを得ている。この研究は結び目理論を高分子トポロジーの研究に応用するもので、同時並行で幾つかの課題に取り組んでいる。今年度は情報収集や結果をまとめる作業に追われたこともあり、当初の予定よりもやや遅れている。環状高分子の立体構造やDNAの組み換えを研究する観点から、制限された空間内の格子結び目を考えることが有効である。高さのみが制限された領域(スラブ)においては、既に格子結び目の配置や最小の長さに関して結果を得ていた。本年度は高さだけでなく幅も制限された領域(チューブ)に入る格子結び目に関して以下の結果をまとめ、専門誌への掲載が決定した。また、国際会議において、化学への応用を見据えたグラフに対する数学的な命名法と数え上げについて発表を行った。結び目がある大きさのチューブに格子結び目として入ることと、trunkと呼ばれる不変量がチューブの大きさで制限できることとが必要十分であることを得た。これにより、スラブの場合とは異なり、どんな大きさのチューブに対しても、そこに格子結び目として入らない結び目も無限個存在することが示された。特に、非自明な結び目が入るような最も小さいチューブである(2x1)チューブに関しては、さらに細かく調べている。まず先に述べた必要十分条件により(2x1)チューブに格子結び目として入る素な結び目は2橋結び目であることがわかる。2橋結び目を(2x1)チューブ内の格子結び目として実現するために必要な最小の長さ(最小ステップ数)を決定するアルゴリズムを与え、実際10交点以下の2橋結び目に対して最小ステップ数を決定した。また、(2x1)チューブ内での最小ステップ数に対して、交点数の1次式による上界と下界をそれぞれ与えた。

本研究では、主に次に挙げる成果を得た。まず、2つの絡み目の間のバンド手術による最短経路について調べ、7交点以下の結び目と6交点以下の2成分絡み目それぞれについて最短経路の具体例を与えた。また、一般には経路が多様であること示した。次に、ファイバー絡み目同士の1回のバンド手術や交差交換について、特徴付けを与えた。この結果を利用し、具体例に対してバンド手術が決定された。さらに、制限された領域における格子結び目の特徴付けなどの結果を得た。研究実績の概要にあるように数学専門誌への掲載と海外での学会発表の2つの実績があるので、おおむね順調と言える。有理タングル手術や立方体内の格子結び目の研究を進め、得られた結果は専門誌に投稿する。また、国内外の国際会議や研究集会に積極的に参加し、成果の発表を行う。低次元トポロジー結び目や絡み目の有理タングル手術の研究をさらに進める。また、直方体内の格子結び目についての研究を行う。国内外における国際会議や研究集会に積極的に参加し、成果の発表、情報収集を行う。
胃プロトンポンプの機能調節メカニズムの解明

胃H^+,K^+-ATPaseは胃酸分泌を行うプロトンポンプである.このポンプは触媒鎖であるα鎖と非触媒鎖である糖蛋白質β鎖からなる.本研究ではα,β鎖に変異導入やキメラ体作製を行い,培養細胞に発現させてポンプの機能的な変化を観察して,α,β鎖の役割や,α,β鎖上の機能部位の特定を行った。(1)プロトンポンプのα鎖の第4膜貫通領域(M4)に存在するGlu-345がポンプの脱リン酸化段階におけるK^+の認識に寄与すること.本残基の側鎖の負電荷は酵素機能に必須ではないものの,側鎖の大きさがで重要あり,側鎖に水素結合を形成しうるカルボニル基が必要であることを確認した.(2)α鎖のアミノ末端領域には特徴的なリジン、グリシンから成るクラスター構造が存在し,イオン輸送におけるフィルター的な役割を果たすと考えられてきた.しかしながら,実際にはこのクラスターはポンプの機能には直接関与せず,この構造を除去しても顕著な機能的な変化は現れないことを確認した.(3)プロトンポンプの特異的な阻害剤SCH28080の結合部位は従来考えられてきたα鎖の第1細胞外ループではないことを実証した.また,ナトリウムポンプ阻害剤であるウワバインにもSCH28080にも感受性を示すプロトンポンプ/ナトリウムポンプ間のキメラポンプを作製し,これら二つの阻害剤の結合部位が同一でないことを実証した.(4)プロトンポンプとナトリウムポンプのβ鎖間でキメラ体を作製し,両者のα鎖,互換性を検討した.また,プロトンポンプのβ鎖上で機能的に重要な箇所を特定した.(5)プロトンポンプのβ鎖は高度に糖付加を受けているが,各糖鎖は酵素機能の維持や,α/β鎖間の会合,ポンプの原形質膜への移行性には関与しないこと.糖鎖を段階的に除去して行くと酵素活性の消失に先だって原形質膜への移行性が障害されることを確認した.胃H^+,K^+-ATPaseは胃酸分泌を行うプロトンポンプである.このポンプは触媒鎖であるα鎖と非触媒鎖である糖蛋白質β鎖からなる.本研究ではα,β鎖に変異導入やキメラ体作製を行い,培養細胞に発現させてポンプの機能的な変化を観察して,α,β鎖の役割や,α,β鎖上の機能部位の特定を行った。(1)プロトンポンプのα鎖の第4膜貫通領域(M4)に存在するGlu-345がポンプの脱リン酸化段階におけるK^+の認識に寄与すること.本残基の側鎖の負電荷は酵素機能に必須ではないものの,側鎖の大きさがで重要あり,側鎖に水素結合を形成しうるカルボニル基が必要であることを確認した.(2)α鎖のアミノ末端領域には特徴的なリジン、グリシンから成るクラスター構造が存在し,イオン輸送におけるフィルター的な役割を果たすと考えられてきた.しかしながら,実際にはこのクラスターはポンプの機能には直接関与せず,この構造を除去しても顕著な機能的な変化は現れないことを確認した.(3)プロトンポンプの特異的な阻害剤SCH28080の結合部位は従来考えられてきたα鎖の第1細胞外ループではないことを実証した.また,ナトリウムポンプ阻害剤であるウワバインにもSCH28080にも感受性を示すプロトンポンプ/ナトリウムポンプ間のキメラポンプを作製し,これら二つの阻害剤の結合部位が同一でないことを実証した.(4)プロトンポンプとナトリウムポンプのβ鎖間でキメラ体を作製し,両者のα鎖,互換性を検討した.また,プロトンポンプのβ鎖上で機能的に重要な箇所を特定した.(5)プロトンポンプのβ鎖は高度に糖付加を受けているが,各糖鎖は酵素機能の維持や,α/β鎖間の会合,ポンプの原形質膜への移行性には関与しないこと.糖鎖を段階的に除去して行くと酵素活性の消失に先だって原形質膜への移行性が障害されることを確認した.胃H^+,K^+-ATPaseは胃酸分泌を行うプロトンポンプである。このポンプは触媒鎖であるα鎖と非触媒鎖である糖蛋白質β鎖からなる。本研究ではα,β鎖に変異導入やキメラ体作製を行い,培養細胞に発現させてポンプの機能的な変化を観察して,α,β鎖の役割や,α,β鎖上の機能部位の特定を行った。1.プロトンポンプ阻害剤の反応部位,反応機構の検討: SCH28080は胃プロトンポンプのK^+-結合部位に競合的に反応して活性を阻害し,その反応部位や反応機構がナトリウムポンプに対する阻害材であるウワバインに対応すると考えられてきた。私はプロトンポンプとナトリウムポンプのα鎖の間でキメラ体を構築し,ウワバインとSCH28080に対する感受性の変化を検討した。その結果,ウワバインとSCH28080に対する感受性がalternativeに変化すること,また,ウワバインとSCH28080の双方に感受性を示すキメラ体が存在することから,両薬物の反応部位に重複が見られるものの同一でないことを確認した。2.βサブユニットの機能部位の特定:胃プロトンポンプとナトリウムポンプのβ鎖の間でキメラ体を構築して,細胞内での発現部位やプロトンポンプの触媒活性に対する影響を検討した。

その結果,プロトンポンプβ鎖の細胞外に存在するQLKSモチーフがプロトンポンプに重要であり,ポンプの特異性を決定づける構造であることを確認した。3.βサブユニットの糖鎖の機能的な意義の検討:プロトンポンプβ鎖の糖鎖付加部位に変異を導入して,7本の糖鎖を逐次除去してポンプの細胞内局在性や活性に対する糖鎖の役割を検討した。その結果,個々の糖鎖は生合成されたポンプの細胞内移行や安定性,触媒能に影響しないことを確認した。しかし,糖鎖を3本以上除くとポンプが細胞表面に発現しなくなることから,糖鎖を含むポンプの立体構造が細胞内移行に重要であることを確認した。胃H^+,K^+-ATPaseは胃酸分泌を行うプロトンポンプである.このポンプは触媒鎖であるα鎖と非触媒鎖である糖蛋白質β鎖からなる.本研究ではα,β鎖に変異導入やキメラ体作製を行い,培養細胞に発現させてポンプの機能的な変化を観察して,α,β鎖の役割や,α,β鎖上の機能部位の特定を行った。1.β鎖の糖鎖の機能的な意義の検討:プロトンポンプβ鎖の糖鎖付加部位に変異を導入して,7本の糖鎖を逐次除去し,ポンプの細胞内局在性や活性に対する糖鎖の役割を検討した.その結果,個々の糖鎖は生合成されたポンプの細胞内移行や安定性,触媒能に影響しなかった.しかし,糖鎖を3本以上除くとポンプが細胞表面に発現しなくなり,糖鎖を含むポンプの立体構造が細胞内移行に重要であることが確認された.2.α鎖のM4のイオン認識部位の検討:α鎖の4番目の膜貫通領域(M4)に存在するGlu-345に変異導入を行いイオン認識部位としての役割を検討した.Glu-345に変異を導入しても,H^+,K^+-ATPaseのリン酸化能は傷害を受けないが,脱リン酸化過程におけるK^+に対する感受性が低下,または消失した.さらにGlu-345は水素イオンとの反応性,基質であるATPとの反応性にも影響する残基であることを確認した.3.α鎖のリジン,グリシンクラスターの役割についての検討:α鎖のアミノ末端領域には特徴的なリジン,グリシンから成るクラスターが存在し,多くの正電荷を持つことからポンプのイオン輸送におけるフィルター的な役割を果たすと考えられてきた.しかし,このクラスター構造に変異導入を行いこれを除去しても,変異体は野生型プロトンポンプと同等に発現し,酵素活性を保持し,そのK^+親和性やpH感受性も野生型プロトンポンプと大きな変化がなかった.このことから,リジン,グリシンクラスターがポンプの触媒機能に直接関与しないことが確認された.
陸上競技４００ｍ走におけるレース分析を基にしたテーラーメイド型トレーニングの開発

平成28年度は,平成27年度までに明らかとなった400m走のレースパターンに関する横断的な知見と対比させながら,パフォーマンス向上に伴うレースパターンの変化について縦断的な検討を行った.400m走のパフォーマンスが向上する際,100-300m付近の走スピードおよび200-300m付近のステップ頻度の向上が生じることが示された.また,タイプ別の比較では,「後半型」は,レース前半から中盤における走スピードが,「前半型」は,レース中盤から後半における走スピードが,それぞれ向上していた.すなわち,レースパターンのタイプによって,パフォーマンス向上の際に生じるレースパターンの変化は異なり,タイプに応じたレース全体の中で相対的に劣る局面が改善される形でレースパターンが変化し,パフォーマンスが向上することが示された.また,パフォーマンスおよびレースパターンの変化と,その間の競技者の意識の変化やトレーニングコンセプトについて検討を行ったところ,競技者は,トレーニングの過程において,理想とするレースパターンや,その達成のための主観的なペース配分,技術,体力および戦術的なトレーニング方法を変化させており,その結果,レースパターンが変化することでパフォーマンスが向上することが示された.本研究の結果から,400m走のレース分析によって個々のレースパターンの特徴を適切に評価することで,個々の競技者の特性に応じたテーラーメイド型コーチングを行うことが有効である可能性と,そのための基礎的な知見を示すことができた.一方で,当初の最終目的であったレースパターンのタイプ別のテーラーメイド型トレーニングを体系化するまでには至らなかった.本研究で示されたレースパターンおよび関連する諸要因のデータおよび事例を継続的に収集し,帰納的に理論構築することで,テーラーメイド型トレーニングモデルを体系化することが今後の課題である.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は,400m走のレースパターンの個人差に影響を及ぼす要因について,技術的および体力的要因について検討を行った.技術的要因については,レースパターンタイプの異なる競技者のステップ頻度およびステップ長の変化パターンの比較を行った.その結果,レースパターンのタイプには,レース前半から中盤でのステップ頻度のコントロールおよびレース中盤から後半でのステップ長の維持能力が影響している可能性が示唆された.体力的要因については,公式競技会におけるレースパターンデータの収集とともに,レースパターンに影響を及ぼすと考えられる体力的要因について測定を行い,レースパターンタイプの異なる競技者間での比較を行った.その結果,タイプ間に身長に有意な差が認められたものの,最大スピード,エネルギー供給能力,下肢の無気的作業能,パワー持続能力等については有意な差は認められず,レースパターンの違いが必ずしも体力的特性によって決定されるものではない可能性が示された.一方で,測定項目や測定方法の再検討,レースパターンの個人内の変化も考慮した検討が必要であると考え,データの収集を継続している.さらに,オフシーズンから試合シーズンにかけてのトレーニング記録を分析するとともに,定期的な体力測定を実施し,トレーニング内容と体力特性の変化について検討した.体力測定は,オフシーズン前の12月とオフシーズン中間の2月に実施し,トレーニング内容に応じた体力特性の変化を確認した.さらに,初期の体力特性やトレーニング内容によって体力的な変化が個々人によって異なる傾向が認められた.試合シーズンでも同様の測定を継続して行い,パフォーマンスやレースパターン,技術・体力に関する要因の変化と,トレーニング内容の関係について検討することで,400m走におけるレース分析を基にしたテーラーメイド型トレーニング法の開発を試みる.レース分析データについては,国内の競技会において継続したデータ収集を行った.また,対象者の技術・体力データについて,フィールドおよび実験室でのテストを行うとともに,トレーニング内容に関するデータについて,継続したアンケート調査によって収集できたため。平成28年度は,平成27年度までに明らかとなった400m走のレースパターンに関する横断的な知見と対比させながら,パフォーマンス向上に伴うレースパターンの変化について縦断的な検討を行った.400m走のパフォーマンスが向上する際,100-300m付近の走スピードおよび200-300m付近のステップ頻度の向上が生じることが示された.また,タイプ別の比較では,「後半型」は,レース前半から中盤における走スピードが,「前半型」は,レース中盤から後半における走スピードが,それぞれ向上していた.すなわち,レースパターンのタイプによって,パフォーマンス向上の際に生じるレースパターンの変化は異なり,タイプに応じたレース全体の中で相対的に劣る局面が改善される形でレースパターンが変化し,パフォーマンスが向上することが示された.また,パフォーマンスおよびレースパターンの変化と,その間の競技者の意識の変化やトレーニングコンセプトについて検討を行ったところ,競技者は,トレーニングの過程において,理想とするレースパターンや,その達成のための主観的なペース配分,技術,体力および戦術的なトレーニング方法を変化させており,その結果,レースパターンが変化することでパフォーマンスが向上することが示された.本研究の結果から,400m走のレース分析によって個々のレースパターンの特徴を適切に評価することで,個々の競技者の特性に応じたテーラーメイド型コーチングを行うことが有効である可能性と,そのための基礎的な知見を示すことができた.一方で,当初の最終目的であったレースパターンのタイプ別のテーラーメイド型トレーニングを体系化するまでには至らなかった.本研究で示されたレースパターンおよび関連する諸要因のデータおよび事例を継続的に収集し,帰納的に理論構築することで,テーラーメイド型トレーニングモデルを体系化することが今後の課題である.

平成28年度は,最終年度として,レースパターンに影響を及ぼす体力的要因についてのさらなる究明のために,測定項目や測定方法の再検討,レースパターンの個人内の変化も考慮し,追加の測定と検討を行う.また,体力測定,トレーニング内容の記録,レースパターンデータの収集を継続し,競技者個々人についてパフォーマンスやレースパターン,技術・体力に関する要因の変化と,トレーニング内容の関係について検討することで,400m走におけるレース分析を基にしたテーラーメイド型トレーニング法の開発を試みる.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。
光可逆的活性を示すフォトクロミック抗ガン剤・キネシンＥｇ５阻害剤の開発

有糸分裂キネシンEg5のATPase活性を特異的に阻害する化合物はガン細胞の増殖を抑えることによりアポトーシスを誘導することから、抗がん剤として注目されている。しかし、これらの抗ガン剤は正常細胞のEg5も阻害することから副作用の問題がある。目的の部位で特異的に、必要な時にだけ作用する副作用が少ない抗ガン剤が必要となる。そこで、光スイッチ機構をもつ抗ガン剤・キネシンEg5阻害剤を開発することを試みた。光制御型Eg5阻害剤のアゾベンゼン誘導体ACTABを合成した。そしてACTABを用いて光可逆的にEg5のATPase活性と微小管の滑り運動を制御することに成功した。キネシンEg5は、細胞の有糸分裂を担うATP駆動型のモーター蛋白である。がん細胞ではEg5が過剰発現して著しく細胞増殖が進行する。Eg5活性を特異的に阻害するMonastrolやSTLCはガン細胞の増殖を抑えることによりアポトーシスを誘導することから、抗がん剤として注目されている。しかしながら、これらの抗ガン剤は正常細胞のEg5も阻害することから副作用の問題がある。そこで本研究計画では、異なる波長の光で可逆的に活性が制御できる光スイッチ機構をもつ抗ガン剤・キネシンEg5阻害剤を開発することを試みた。Eg5のATPase活性を特異的に阻害するMonastrolやSTLCはガン細胞の増殖を抑えることによりアポトーシスを誘導することから、抗がん剤として注目されている。そこで本研究計画では、異なる波長の光で可逆的に活性が制御できる光スイッチ機構をもつ抗ガン剤・キネシンEg5阻害剤を開発することを試みる。光制御型Eg5阻害剤のデザインと合成Eg5の特徴の1つである特異的阻害剤を利用した光制御を行うために,Eg5特異的阻害剤であるSTLCの構造を基に,フォトクロミック分子を導入した2つの光制御型Eg5阻害剤を合成した.一つはSTLCのトリチル基部位をフォトクロミック分子アゾベンゼンの両端に結合させたBTBAで、二つ目は、STLCのトリチル基部位とシステイン部位をアゾベンゼンで架橋したACTABである。BTBAでは光可逆的活性の阻害は見られなかった。一方ACTABでは光可逆的にEg5のATPase活性と微小管の滑り運動を光可逆的に制御することが観察された。このACTABは,異なる二つの波長の可視光線で光異性化を示すことが可能である。従って紫外線による生体分子損傷の心配がないため,今後,in vivoでのナノデバイスとしての利用だけでなく,細胞や組織レベルへの応用が可能であることが期待される。細胞周期のM期の進行においてEg5は細胞有糸分裂の重要な役割を担っている。Eg5のATPase活性を特異的に阻害するMonastrolやSTLCは、Eg5による有糸分裂を停止させて、ガン細胞の増殖を抑えることによりアポトーシスを誘導することが示されており、抗がん剤として注目されている。1.光応答性Eg5阻害剤STLCアナログの合成と分光学的性質の解析2.光応答性Eg5阻害剤STLCアナログによるEg5の光可逆的阻害DTG-ABによりEg5の微小管依存性と微小管非依存性ATPase活性はDTG-ABの濃度に依存して阻害されることが示された。そしてCis-Tran光異性化により微小管非依存性ATPase活性に対する阻害効果が光可逆的に変化することが示された。これに対して、微小管存在下におけるEg5-ATPase活性は光異性化による阻害効果の差は見られなかった。また、ストップドフローを用いた解析によりDTG-ABは微小管非存在下ではATPの結合には影響を与えていないことが示された。

1.光応答性Eg5阻害剤の合成と分光学的性質の解析Phenylazobenzoic-maleimideとN-acetyl-cysteinをカップリングすることにより、光応答性のSTLCアナログ、Phenylazomaleimide-Cystein (PAM-Cys)の合成を行った。そして光異性化に要する光照射時間と各異性体の安定性について実験を行い、光異性化の最適条件を決定した。2.光応答性Eg5阻害剤PAM-CysによるEg5の光可逆的阻害紫外線照射を行いcis型に異性化したPAM-Cys存在下で、Eg5の微小管依存性ATPase活性は70%まで阻害された。そして同様に可視光線照射でtrans型にしたPAM-Cysでは、55%までATPase活性が阻害された。また、cis型になったものに可視光線を照射してtrans型にすると活性は70%まで回復することから、PAM-Cysの光異性化に伴い活性阻害効果が変化していることが明らかになった。このように、フォトクロミック阻害剤PAM-Cysを用いて、光可逆的にEg5の微小管依存性ATPase活性を制御することができた。1.光可逆的阻害の速度論的解析2.光可逆的キネシン運動制御の一分子計測H24年度の研究で合成することに成功したDTG-ABで誘導されるEg5の微小管上の運動を一分子計測装置を用いて解析する。光ピンセット法により光応答性阻害剤がEg5の力発生に及ぼす影響を測定する。このことにより、Eg5が有糸分裂時に行っている微小管の輸送に及ぼす効果を見ることができる。一分子計測は日大(物理)茶圓茂教授の装置を利用して解析を行う。この装置を利用するための承諾は既に得ており、また過去に従来型キネシンの研究において利用しており具体的な経験と実績がある。3.細胞分裂の光可逆的阻害DTG-ABを用いて培養細胞を用いて細胞分裂阻害実験を試みる。申請者の所属する研究施設には"神経幹細胞のin vitroでの細胞系譜に関する研究"を展開している細胞研究の専門家・山之端准教授が所属しており具体的に培養細胞を用いた実験を行うための設備を利用することが可能である。既に具体的な方法についてアドバイスを受けている状況である。光可逆的微小管滑り運動活性の阻害Eg5のATPase活性を光可逆的Eg5阻害する化合物を用いて、Eg5による微小管の滑り運動に対する阻害効果を調べる。申請者の研究室で確立しているIn vitro motility assay法に従ってEg5を吸着させたスライドガラス上を蛍光標識した微小管が滑る様子を光可逆的Eg5阻害存在下で観察する。光可逆的キネシン運動制御の一分子計測光可逆的に微小管滑り運動速度が変化する化合物に関しては、微小管上を運動する一分子のEg5の運動を一分子計測装置を用いて解析を行う。細胞分裂の光
大強度ビームラインの設計

我々の研究の目標は下記の様にまとめられる。(1)50GeV-PSの大強度一次ビームに対応した一次ビームライン、二次ビーム生成用標的ステーション、及びそこからの二次ビーム取り出しスキームを具体的に設計する。(2)50GeV-PSの施設で必要とされるいくつかの「一般的・多用途」ビームラインを、上記(1)の二次ビーム取り出しスキームに続ける形で具体的に設計する。(3)(2)で設計された二次ビームラインで得られる二次ビーム強度、ビームサイズ等を公開し、物理実験の立案の基礎資料として提供する。本研究計画は三年次の計画であり、上記3項目がそれぞれ、各年度の研究目標となった。研究は、国内外の研究者との密接な協力のもと、順調に推移した。最終年次である3年次(本年)では、ビーム強度等のデータをとりまとめると同時に、(2)で設計したいくつかのビームラインを具体的に収容しうる実験室のデザインも行った。最終的には長さ200mのスイッチヤードに続く、幅60m長さ200mの実験室が必要である。しかしながらこのような大規模な実験施設は数期に分かれて建設されることが多いので、一期スイッチヤードと幅60長さ50mの実験室二期実験室を長さ100mに拡張三期実験室を長さ200mに拡張という三段階建設が可能となるようなビームライン構成とした。具体的には二次ビームとしては第一期1-2GeV/cの大強度高純度ビームライン第二期0.5-1GeV/cの定エネルギー大強度高純度ビームラインと中性K中間子ビームライン第3期高運動量ビームラインと高分解能ビームラインが建設される。一次ビームライン、標的装置、ビームダンプもまたこのような分割施工が可能なように設計されている。なを本研究の一部として早い取り出しビームを用いたニュートリノビームライン並びに反陽子蓄積リング用ビームラインの設計は、現在進行中の物理実験の結果しだいで大きく設計変更される可能性が出てきたため、いくつかの案についての基本設計が完了した段階でとどめている。本研究の遂行のために全国の研究者との意見交換、フィードバックが重要な要素となった。また諸外国の専門家の意見を取り入れるため、設計の途中経過を含めた設計結果を、積極的に国際会議等で紹介し、高い評価を得ている。

平成11年度では、これらの目標の内、一次ビームとしては50GeV-PSのカウンター実験用の遅い取り出しビームラインならびにパルス状の二次ビームの生成のための早い取り出しビームラインの両方について設計をおこなった。基本設計を野海、家入が行い、引き続き、高崎が具体的な設置案を作成し、今里、三浦が具体的な放射線遮蔽設計をおこなった。一次ビームラインの最上流部分、つまりリングからの取り出し部分ならびにビーム分割部については加速器の専門家の意見を参考にしつつ、田中がハードウェアを含む第ゼロ案の設計をおこなった。我々の研究の目標は下記の様にまとめられる。(1)50GeV-PSの大強度一次ビームに対応した一次ビームライン、二次ビーム生成用標的ステーション、及びそこからの二次ビーム取り出しスキームを具体的に設計する。(2)50GeV-PSの施設で必要とされるいくつかの「一般的・多用途」ビームラインを、上記の二次ビーム取り出しスキームに続ける形で具体的に設計する。(3)(2)で設計された二次ビームラインで得られる二次ビーム強度、ビームサイズ等を公開し、物理実験の立案の基礎資料として提供する。平成12年度では、一次ビームに関しては、昨年度に引き続き、カウンター実験用の遅い取り出しビームラインならびにパルス状の二次ビームの生成のための早い取り出しビームラインの両方についての設計をおこなった。特に早い取り出しビームラインについては、加速器からの具体的な取り出しスキームについての設計をほぼ完成させ、国際会議で発表した。また遅い取り出しビームラインについては、一次ビームを単に二次ビームの生成に用いるばかりでなく、直接に物理実験に用いる可能性について検討し、結果の一部を国際会議で公表した。これらの大強度ビームラインで使用される特殊な耐放射線性の高い電磁石に関しての具体的な設計が略完成し、国際会議等で発表された。電磁石設計のめどが、ほぼ立ったことから、二次ビーム生成標的並びに二次ビームラインの設計が開始された。これらのビームライン並びに生成標的の放射線遮蔽に関する研究も進展し、その一部分が論文として公表された。我々の研究は次のようなステップで進行する。(2)50GeV-PSの施設で必要とされるいくつかの「一般的・多用途」ビームラインを、上記(1)の二次ビーム取り出しスキームに続ける形で具体的に設計する。これらの設計作業に関して、初年度分の計画として予定していた「A、上記全分野の作業チームの発足」、二年度分の計画である「B、設計作業の略完了」は、順調に推移し、本年度は最終年度の目標である、C、三年目には二年度で設計が略完了した各ビームラインに対して、全国の研究者からの批判、意見、等を集約し、より全国研究者のニーズにあったビームラインとしての再設計(手直し)を行う。を行った。具体的には今年度はまず一次ビームラインとしては標的系を含むカウンター実験用の遅い取り出しビームラインの再評価、再設計をおこなった。この一次ビームラインの最上流部分、つまりリングからの取り出し部分については、加速器の専門家が設計、評価に参加した。
歯髄の病態と神経分布の変動の関連に関する免疫組織化学的研究

歯髄に存在するペプチド含有神経線維及びクラスII MHC抗原陽性細胞に着目して、正常時および病態下におけるこれらの分布様式の関連を免疫組織化学的に検索した。また、神経ペプチドの免疫担当細胞に及ぼす機能的影響につきin vitroで解析した。その結果以下の知見を得た。1免疫二重染色および共焦点レーザー顕微鏡観察により、ヒトおよびラット歯髄中のclass II MHC抗原陽性細胞が血管・神経線維と三次元的にしばしば近接して存在することを見出した。2ラット臼歯に実験齲蝕の誘発を行ったところ、齲蝕病巣に交通する象牙細管の開口部直下において、class II MHC抗原陽性細胞が限局性に著名な集積を示すことを見出した。さらに象牙質齲蝕を有するヒト抜去歯の歯髄においては、神経線維、class II MHC抗原陽性細胞とも、齲蝕病巣に交通する象牙細管の開口部直下において限局性の著名な密度の増加を示すことが観察された。3ラット歯髄のclass II MHC抗原陽性細胞をaccessory cellとして、mitogen刺激後のT細胞増殖に対する神経ペプチドの効果をin vitroで検索し、substance P、CGRPが各々促進および抑制効果を示すことを見出した。以上より、神経終末より放出される神経ペプチドの作用を介した、感覚神経歯髄とclass II MHC抗原陽性細胞との相互作用が、歯髄の免疫防御機構の作動に関与する可能性が示唆された。ヒトおよびラットの歯髄あるいは根尖病変部に対し、神経線維と免疫相当細胞との局在の関連を免疫組織化学的に検索し、以下の知見を得た。1ヒトおよびラット正常歯髄における神経線維ならびに免疫担当細胞(マクロファージおよびクラスII抗原陽性細胞)の三次元的位置関係を、蛍光抗体二重染色を施したのち共焦点レーザー顕微鏡で観察し、象牙芽細胞層近傍を中心に、両者が極めて近接して存在することを見出した。2露髄開放処置によりラット臼歯に歯髄炎および根尖病変を惹起させたところ、歯髄においては露髄部近傍、また根尖病変部では根尖孔近傍に形成された膿瘍の周囲において、神経線維ならびに免疫担当細胞(マクロファージおよびクラスII抗原陽性細胞)が極めて近接して存在することを、酵素抗体二重染色法により見出した。3ラット実験齲蝕の誘発法を確立するとともに、この手法を用いて歯髄における免疫担当細胞と齲蝕病変の経過との関連を追究したところ、象牙質齲蝕病巣と交通する象牙細管の歯髄側開口部の直下において、マクロファージおよびクラスII抗原陽性細胞が早期より高頻度に集積を示すことを確認した。4象牙質齲蝕を有するヒト抜去歯について、歯髄中に存在する各種免疫担当細胞(HLA-DR陽性細胞、factor XIIIa陽性細胞、マクロファージ、Tリンパ球)の動態と、神経線維の分布構築の変動との関連を検索したところ、免疫担当細胞、神経線維とも、象牙質齲蝕病巣と交通する象牙細管の歯髄側開口部の直下において、しばしば密度を増加させていることを確認した。以上はいずれも、歯髄疾患あるいは根尖歯周組織疾患の成立過程において、免疫系・神経系間の相互作用が関与していることを示唆する形態学的所見と考えられる。象牙質齲蝕を有するヒト抜去歯を試料とし、歯髄中に存在する各種免疫担当細胞(HLA-DR陽性細胞、factor XIIIa陽性細胞、マクロファージ、Tリンパ球)の局在を,脱灰凍結切片上で免疫組織化学的に検索した.また,同一試料における神経線維の分布構築の変動についても,各種神経マーカー(抗サブスタンスP,抗カルシトニン遺伝子関連ペプチド、抗nerve growth factor receptor、抗protein gene product 9.5)を用い,免疫組織化学染色を施し観察した.その結果,齲蝕病巣直下の歯髄においては、各種の免疫担当細胞はいずれも限局性に密度を著明に増加させていることが明らかとなった。

とりわけ、HLA-DR・factor XIIIaとも陽性の免疫反応性を示すdendritic cell様細胞は顕著な集積を呈しており、齲蝕病巣と交通する象牙細管の歯髄側開口部近傍を中心に、これらの細胞が密なネットワークを構成している像が、初期齲蝕を有する試料においても明らかに観察された。さらに、dendritic cell様細胞の集積と一致する部位において、主として数珠玉状の形態のペプチド含有神経線維が著明な発芽・増生を示すことが観察された。コンピューターを用いて画像解析処理を行ったところ、齲蝕病巣直下の領域では同一試料の健全な領域と比較して、dendritic cell様細胞・神経線維とも有意に高密度に分布することが定量的に確認された。以上の所見は、齲蝕継発性歯髄疾患の成立過程において、神経ペプチドを介した免疫系・神経系間の相互作用が作動していることを示唆する形態学的所見と考えられる。歯髄に存在するペプチド含有神経線維及びクラスII MHC抗原陽性細胞に着目して、正常時および病態下におけるこれらの分布様式の関連を免疫組織化学的に検索した。また、神経ペプチドの免疫担当細胞に及ぼす機能的影響につきin vitroで解析した。その結果以下の知見を得た。1免疫二重染色および共焦点レーザー顕微鏡観察により、ヒトおよびラット歯髄中のclass II MHC抗原陽性細胞が血管・神経線維と三次元的にしばしば近接して存在することを見出した。2ラット臼歯に実験齲蝕の誘発を行ったところ、齲蝕病巣に交通する象牙細管の開口部直下において、class II MHC抗原陽性細胞が限局性に著明な集積を示すことを見出した。さらに象牙質齲蝕を有するヒト抜去歯の歯髄においては、神経線維、class II MHC抗原陽性細胞とも、齲蝕病巣に交通する象牙細管の開口部直下において限局性の著明な密度の増加を示すことが観察された。3ラット歯髄のclass II MHC抗原陽性細胞をaccessory cellとして、mitogen刺激後のT細胞増殖に対する神経ペプチドの効果をin vitroで検索し、substance P、CGRPが各々促進および抑制効果を示すことを見出した。以上より、神経終末より放出される神経ペプチドの作用を介した、感覚神経歯髄とclass II MHC抗原陽性細胞との相互作用が、歯髄の免疫防御機構の作動に関与する可能性が示唆された。