hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞を要さない再生血管用医材の開発とその適応拡大、および臨床応用

生分解性素材のみを体内に移植することで再生血管を作成するという研究を行ってきた。動物実験において、素材の至適化と最適化により、径810mm、長さ26cmまでの再生血管(静脈および肺動脈)の作製に成功した。3年にわたる長期経過観察により、細胞を用いない再生血管の良好な開存性と機能、組織像、再生の過程を研究した。同時に素材の最適化、製造工程の見直し、至適条件の確立を目指すことで、臨床応用可能な素材の安定供給を目指し研究を行ってきた。将来的には、先天性心疾患の代用補填物(医材)として提供できるよう、研究を継続している。これまで、心臓血管外科、特に小児心臓血管外科領域における理想的な補填材料の開発を行ってきた。完全自己組織化した再生血管をin vivoにおいて作成するために生体吸収性素材を用いる手法で実験を行ってきた。自己再生血管は長期にわたる生体適合性、成長能、移植後の再手術回避の点においては理想的ではあるが、確実性と臨床応用時での安全性の点においては未だ研究の余地がある。細胞等を用いることなく素材のみで再生血管を作成する技術を開発したが、未だ静脈位のみでの使用に限られたものとなっている。そこで、本研究では素材の静脈位以外での適応拡大を模索すること、素材の長さや径を拡大することにより、より臨床応用に適した条件の模索すること、安全性試験の追試を行うことで臨床研究への礎を築くことを目的とした。本研究の初年度の成果としては、(1)再生血管の素材の強度を失うまでの埋稙後短期間における強度が至適であることを証明し生力学的安全性を確認し得たこと、(2)2年までの組織弾性率が経時的に正常化に向かうことのデータを追加し、さらなる確証を得たこと、(3)5cmまでの長尺グラフトでの実験モデルをほぼ確立し、その長期開存性のデータを確認しつつあること、(4)PMDAに開発前相談に伺い、治験に向けた準備を開始している点、があげられる。今後は、本研究の目的の一つである適応部位の拡大に関して、実験モデルの確立とその組織学的検討、長期埋稙実験による開存性の証明と有用性を示していく予定である。なお、適材適所に素材の改変が求められる可能性も十二分にあり、素材の基礎研究も継続していく。小児心臓血管外科領域における理想的な補填材料(医材)の開発を行ってきた。In vivoにおいて、完全自己組織化する再生血管用生体吸収性素材を開発し、それを直接大型実験動物に埋植してきた。その結果、良好な遠隔成績と有用性を示すことができた。自己再生血管は長期にわたる生体適合性、成長能、移植後の再手術回避の点においては理想的ではあるが、埋植後の確実性と臨床応用時での安全性の点、素材の安定供給のための製造工程の検証など、未だ研究の余地がある。細胞等を用いることなく素材のみで再生血管を作成する技術の適応拡大を模索するために素材の長さや径を拡大しその長期予後を検証するばかりか、肺動脈部位での移植実験に成功し、その遠隔期における組織学的有用性、機能的有用性を示してきた。これらの結果により、臨床応用に向けた条件の策定、安全性試験の追試も行ってきた。本年度の研究成果としては、15cmまでの長尺グラフトでの実験モデルにおいて3年に及ぶ長期遠隔期における開存度を確認したこと。2臨床治験プロトコールの策定に入った点、3肺動脈分枝レベルでの再生血管の作成が可能であることを実験的に証明し1年の遠隔予後を示し、さらに論文への投稿、採択された点、4静脈グラフトにおける組織形成の経時的変化を示したこと、5再生血管の組織学的検証のための正常組織の解析と論文発表、などがあげられる。今後は、より早期に組織形成を成し得る素材の条件を探求し、より組織学的に有意な再生血管療法を目指す予定である。さらに圧負荷にも耐容する素材を開発し、それらの短期、遠隔データの蓄積を行い、また適材適所で使用可能な素材のバリエーションを模索、臨床の要求に十二分対応可能な医材の開発を進めていく予定である。

そこで、本研究では素材の静脈位以外での適応拡大を模索すること、素材の長さや径を拡大することにより、より臨床応用に適した条件の模索すること、安全性試験の追試を行うことで臨床研究への礎を築くことを目的とした。本研究の2年目の成果としては、1.再生血管の素材の強度を失うまでの埋稙後短期間における強度が至適であることを証明し、生力学的安全性を確認し、さらに動物実験における測定数を増やすことでデータの信頼性を上げたこと、2.5cmまでの長尺グラフトでの実験モデルにおいて2年に及ぶ長期遠隔期における開存度を確認しえたこと。3.PMDAとの話し合いにより、臨床治験準備段階に入った点、4.肺動脈分枝レベルでの再生血管の作成が可能であることを実験的に証明し、1年の遠隔データを示した、などがあげられる。今後は、肺動脈部位における組織形成の追跡、さらなる遠隔データの蓄積、臨床治験に向けた基礎実験の継続を行う予定である。なお、適材適所に素材の改変が求められる可能性も十二分にあり、素材の基礎研究も継続していく。下大静脈部位での再生血管の作成の遠隔期の成績が比較的良好であること。安全性試験等が、終了したこと。医薬品医療器機総合機構との開発前相談において、フォンタン手術用に限定してではあるものの、本素材の臨床研究(治験)に向けた準備に入ることの許可を頂いた。よって、治験相談の段階に進むことができるようになった。25年度が最終年度であるため、記入しない。医薬品医療器機総合機構との開発前相談において、フォンタン手術用に限定してではあるものの、本素材の臨床研究(治験)に向けた準備に入ることの許可を頂いている。本年度は、院内の治験体制を含めプロトコールの作成を行う。静脈位でより長尺のグラフトおよび径の大きいものでの素材の指摘強度の模索を継続していく。臨床応用に当たり、重要なデータとなる。また、静脈位での使用に限らず、肺動脈位での埋稙実験の継続および基礎データの収集(組織学的評価、導管機能の追跡、素材の条件の模索)を行っていく。臨床応用の準備段階として、医薬品医療機器総合機構へ治験前相談に行き、治験デザインの最終確認に入っていく予定である。静脈位でより長尺のグラフトの短期における組織形成の確認および形成過程の検討を行う。これらは、臨床応用にあたり重要なデータとなるからである。また、肺動脈位での埋稙実験の継続および基礎データの収集(組織学的評価、導管機能の追跡、素材の条件の模索)を行っていく。さらにこれらのデータをもとに臨床応用の準備段階として、医薬品医療機器総合機構へ治験前相談に行き、治験デザインの最終確認に入っていく予定である。
扇状地の湧水, 涵養域, 帯水層を連動・活用した地下水循環系の人為的強化に関する研究

1.平成18, 19年度に引き続き, 20年度も本研究課題にそった実験と記録の採取を秋田県六郷扇状地扇(央部は39°25'N, 140°34'E)において継続・実施した。扇状地は,東西約4km,南北約5km,扇頂の標高は90100m,扇端の標高は約45m,約100m厚の帯水層は主に砂礫から成り,透水係数は10^010^<-2>cm/sec,比産出率は10%強である。扇状地の地下水循環の特性を活かし,地下水人工涵養池(扇央部: 39°25'00"N, 140°34'05"E,標高68.0mにある)により地下水の人為的強化を試みた。2.水頭の上昇について:扇央の野中(39°25'02"N, 140°33'55"E)のピエゾメータにおいて明確な記録を採取し,時間差をおいて扇端の馬町(湯川)(39°25'18"N, 140°33'03"E)のピエゾメータにおいても上昇の反応が現れた。3.人工涵養池に給水する水温の影響が野中,馬町(湯川)の各ピエゾメータ地点にどのように及ぶのか,この点の記録が一部収得された。特に低水温を人工涵養池に給水すると,扇央と扇端の双方とも20m深ピエゾメータの地下水温の記録に特徴的な現象が現れた。低温の湧水を地下水の涵養源として再利用する際に参考可能な基礎データである。4.本研究で目指した「地下水循環系の人為的強化」は可能であることが確認された。その成果の一端は,裏面の「研究発表」欄に記したHida(2009)で公表したとおりである。5.本研究は,今後,人工涵養池に給水する水を増やすことによって,さらに有効な研究へと発展させられる。民家の屋根の雪,生活道路の雪を地下水で融かし,揚水した地下水と融雪水を併せて人工涵養池の水源に充てる。この試みにより給水量を増すことは可能である。地下水保全と高齢化社会における除排雪という難問の解消とを統括した研究へ発展させられる。今後の新たな研究課題としたい。1.本研究の実験を秋田県六郷扇状地扇(央部は39°25′N,140°34′E)において実施中である。扇状地は,東西約4km,南北約5km,扇頂の標高は90100m,扇端の標高は約45m,約100血厚の帯水層は主に砂礫から成り,透水係数は10^010^<-2>cm/sec,比産出率は10%強である。扇状地の地下水循環の特性を活かし,地下水人工涵養池(扇央部:39°25′00′′N,140°34′05′′E,標高68.0mにある)により地下水の人為的強化を試みた。2.水頭の上昇について:扇央の野中(39°25′02′′N,140°33′55′′E)のピエゾメータにおいて明確な記録を採取し,時間差をおいて扇端の馬町(湯川)(39°25′18′′N,140°33′03′′E)のピエゾメータにおいても上昇の反応が現れる。3.人工涵養他に給水する水温の影響が野中,馬町(湯川)の各ピエゾメータ地点にどのように及ぶのか,この点の記録が一部収得された。低温の湧水を地下水の涵養源として再利用する際に参考にしなければならない基礎データと考えられる。4.上の2.3の点から判断すれば,扇頂から扇端に向けて流れる扇状地の地下水循環の特徴を活かし,扇頂から扇央部に地下水人工涵養の手法を導入することにより,地下水を人為意的に強化することの知見が得られた。今後,引き続き実験を重ねて本研究の完成度をさらに高めたい。5.扇状地を前提とした地下水の人為的強化を図る際に,次の諸項目の点から指針を固めておく必要が認知された:適地条件,適地の選定(前調査)と用地の確保,用地の確保,給水源の確保,地元地域住民の協力,諸施設の維持管理,である。1.平成18年度に引き続き,本研究の実験を秋田県六郷扇状地扇(央部は39°25'N,140°34'E)において実施中である。扇状地の地下水循環の特性を活かし,地下水人工涵養池(扇央部:39°25'00"N,140°34'05"E,標高68.0mにある)により地下水の人為的強化を試みた。

2.水頭の上昇について:扇央の野中(39°25'02"N, 140°33'55"E)のピエゾメータにおいて明確な記録を採取し,時間差をおいて扇端の馬町(湯川)(39°25'18"N, 140°33'03"E)のピエゾメータにおいても上昇の反応が現れる。3.人工涵養池に給水する水温の影響が野中,馬町(湯川)の各ピエゾメータ地点にどのように及ぶのか,この点の記録が一部収得された。特に低水温を人工涵養池に給水すると,扇央と扇端の双方とも20m深ピエゾメータの地下水温の記録に特徴的な現象が現れた。低温の湧水を地下水の涵養源として再利用する際に参考にしなければならない基礎データと考えられる。4.六郷市街地の東側に実験池(1.8×1.8m面×1.8m深)を設置し,本研究課題にそった実験と記録の採取を実施中である。5.研究成果の一部は,裏面の「研究発表」の欄に記したとおりである。1.平成18, 19年度に引き続き, 20年度も本研究課題にそった実験と記録の採取を秋田県六郷扇状地扇(央部は39°25'N, 140°34'E)において継続・実施した。扇状地は,東西約4km,南北約5km,扇頂の標高は90100m,扇端の標高は約45m,約100m厚の帯水層は主に砂礫から成り,透水係数は10^010^<-2>cm/sec,比産出率は10%強である。扇状地の地下水循環の特性を活かし,地下水人工涵養池(扇央部: 39°25'00"N, 140°34'05"E,標高68.0mにある)により地下水の人為的強化を試みた。2.水頭の上昇について:扇央の野中(39°25'02"N, 140°33'55"E)のピエゾメータにおいて明確な記録を採取し,時間差をおいて扇端の馬町(湯川)(39°25'18"N, 140°33'03"E)のピエゾメータにおいても上昇の反応が現れた。低温の湧水を地下水の涵養源として再利用する際に参考可能な基礎データである。4.本研究で目指した「地下水循環系の人為的強化」は可能であることが確認された。その成果の一端は,裏面の「研究発表」欄に記したHida(2009)で公表したとおりである。5.本研究は,今後,人工涵養池に給水する水を増やすことによって,さらに有効な研究へと発展させられる。民家の屋根の雪,生活道路の雪を地下水で融かし,揚水した地下水と融雪水を併せて人工涵養池の水源に充てる。この試みにより給水量を増すことは可能である。地下水保全と高齢化社会における除排雪という難問の解消とを統括した研究へ発展させられる。今後の新たな研究課題としたい。
情報通信機器を利用した子育支援のための見守り支援システムの開発

共働き世帯が増加する中、家庭で保護者の帰りを待つ子供たちの安心感を確保することは重要である。本研究では、職場にいる母親と自宅にいる子供との間に音声画像通信による対面会話環境を構築し、評価実験を行った。電子情報通信学会2014ソサイエティ大会(9月)では、小学生等低年齢の子供に焦点をあて、母親の音声・画像が留守番時の子供の安心感に与える影響と有効性をストレス指数により評価し、報告した。7TH AUN/SEED-NET INT'L CONFERENCE ON EEE 2014(11月)では、新たなデータを加えて母親の音声・画像が留守番時の子供の安心感に与える影響と有効性をストレス指数により評価し、報告した。電子情報通信学会2015年総合大会では、実生活の中で子供が長時間留守番した場合の、母親の音声・画像が子供の安心感に与える影響と有効性をストレス指数により評価し、報告した。本研究で行った評価実験では、母子間の音声画像通信が子供の安心感に与える影響を、子供の心拍数(R-R Interval)を測定し、ストレス指標により評価した。これまでの実験結果から、母子間の「音声+画像」は「音声」のみの通信と比較して子供の安心感の醸成に有効性が高い可能性があると考えられる。今後、更なる調査が必要だと考えている。また、本研究で使用した子供側の端末の機能を利用した音の検知から、宅内での危険音等について検討を進めた。注意が必要な音のサンプルの採取を行い、音の特徴について解析を行った。採取したサンプル音から子供が受ける影響について、子供が音を聞いた時の緊張の度合いをストレス指数により評価した。宅内では多様な生活音や会話が存在しているが、プライバシー等の観点から、危険音や音声レベルが一定以上になった場合に見守り側に注意喚起する必要があると考えるが、更に検討する必要がある。
メカノケミストリーフラーレン化学への応用

1.最も高濃度の反応場である固相において、化学反応の駆動力として従来用いられてきたエネルギーに代わって、反応系全体の高速振動粉砕に基づくメカノケミカルなエネルギーを利用し、フラーレンC_<60>を対象とする構造変換反応を試みた。特にC_<60>とKCNとの固体反応によって、極めて選択的に二量体C_<120>が合成できることを見いだした。さらにX線結晶解析により、C_<120>の精密な分子構造を決定することに成功した。その結果、2個のC_<60>ケージ間の結合は理論的な予想よりも長く、電気化学的あるいは化学的な還元によって容易に切断されることがわかった。この他に二量化に有効な反応試薬について検討した結果、この固体二量化反応に電子移動過程が重要な役割を果たしていることを明らかにした。二量体C_<120>は、塩基存在下diethylbromomalonateとの反応によって、片側または両側のC_<60>ケージがシクロプロパン化されることを見いだした。2.上記の高速振動粉砕法を用いてC_<60>と一連の多環式縮合芳香族との環化付加反応を行ない、特にペンタセンとの反応で溶液反応では得られないC_<60>ダブル付加物を単離し、その構造を確認した。さらにこの手法は、C_<60>とγ-シクロデキストリンとの錯体形成についても極めて有効であり、この錯体が10^<-3>から10^<-4>Mという高濃度の水溶液となることを見いだした。3.C_<60>と過剰のフルオレニドイオンとの反応によって位置選択的な多付加体の合成に成功した。特に四分子付加体は、曲面化したC_<60>分子の表面に交叉共役系であるフルベンのπ電子構造をもつ最初の例であり、さらに炭素求核種との反応によって安定なシクロペンタジエニルアニオンを与えた。
集団学習アルゴリズムを用いた終末期せん妄の発症予測モデルの開発

終末期せん妄は50-80%の終末期患者に認められ、患者・家族の苦痛が極めて強い症状である。先行研究で50%の症例で可逆性があると報告されているが、終末期に近づくにつれ肝不全・腎不全などの臓器合併症、脳転移、電解質等基礎にある病態の影響が変わってくるため、一般には治療抵抗性の割合が増えるとされている。実臨床において、終末期せん妄が治療反応性か否かで治療戦略が全く変わってくるため、「who:誰がせん妄を発症するか」「what:せん妄は治療反応性であるか」を予測するこが重要だが、現在の知見ではほとんど不可能である。本研究は終末期がん患者の中で、誰が過活動型せん妄を発症するか、発症したせん妄が治療抵抗性であるかどうかを予測することを目的に、終末期患者の臨床データを経時的に取得し、リスク因子、アウトカムに関するデータを得て、得られたデータにRandom Forest法を適用して、1.終末期せん妄の発症予測モデル、2.最終的に鎮静を要する治療抵抗性のせん妄の発症予測モデルを作成することを目的としている。2019年3月までに行ったことは、多施設からなる終末期コホート研究の一環として、患者基本情報、併存疾患、がんおよび転移巣の進展度、使用薬剤、終末期せん妄の発症、持続鎮静の要否に関する情報の取得を行った。全症例の観察期間が満了し1600例を超える終末期患者のデータが得らえた。大規模データであるためデータ固定・クリーニングに時間を要しているが、機械学習の専門家とのコラボレーションもできており、速やかにデータ解析・成果報告にかかれる予定である。1600例を超える終末期患者のデータが得られたが、大規模データであるためデータ固定・クリーニングに時間を要しており、解析に着手するのが予定より遅れている。機械学習の専門家と協働してデータ解析・論文化等成果報告を進めていく。2017年3月までに行ったことは、1.研究計画の立案・調整、進捗管理等、全般的なマネジメントを実施するステアリング委員会、症例登録を実施する参加施設を組織し、事務局、データセンターを立ち上げるなど、研究実施体制の構築を行った。次いで、2.終末期コホート研究の枠組みの中で上記目的に沿ったデータ取得ができるよう研究計画の立案・検討を行った。患者登録の開始に至らず、当初計画より遅延している。2018年3月までに行ったことは、多施設からなる終末期コホート研究の一環として、患者基本情報、併存疾患、がんおよび転移巣の進展度、使用薬剤、終末期せん妄の発症、持続鎮静の要否に関する情報の取得を行った。全症例の観察期間が満了していないため解析・論文化には至っていないが、一部データ整理を行った症例で解析の実施可能性の検討を行った。必要なデータの集積が完了し、次年度中に解析に着手できる予定である。

実臨床において、終末期せん妄が治療反応性か否かで治療戦略が全く変わってくるため、「who:誰がせん妄を発症するか」「what:せん妄は治療反応性であるか」を予測するこが重要だが、現在の知見ではほとんど不可能である。本研究は終末期がん患者の中で、誰が過活動型せん妄を発症するか、発症したせん妄が治療抵抗性であるかどうかを予測することを目的に、終末期患者の臨床データを経時的に取得し、リスク因子、アウトカムに関するデータを得て、得られたデータにRandom Forest法を適用して、1.終末期せん妄の発症予測モデル、2.最終的に鎮静を要する治療抵抗性のせん妄の発症予測モデルを作成することを目的としている。2019年3月までに行ったことは、多施設からなる終末期コホート研究の一環として、患者基本情報、併存疾患、がんおよび転移巣の進展度、使用薬剤、終末期せん妄の発症、持続鎮静の要否に関する情報の取得を行った。全症例の観察期間が満了し1600例を超える終末期患者のデータが得らえた。大規模データであるためデータ固定・クリーニングに時間を要しているが、機械学習の専門家とのコラボレーションもできており、速やかにデータ解析・成果報告にかかれる予定である。1600例を超える終末期患者のデータが得られたが、大規模データであるためデータ固定・クリーニングに時間を要しており、解析に着手するのが予定より遅れている。2016年度は研究体制の確立、研究計画の策定に時間を要したため、2017年度は速やかに症例集積を行えるよう、参加施設との連携を強化していく。症例の観察期間を満了後、速やかにデータ固定を行い、解析・論文化・成果発表を行う予定である。機械学習の専門家と協働してデータ解析・論文化等成果報告を進めていく。2016年度は患者登録が開始できなかったため、データモニタリング等に必要な費用を使用しなかった。参加施設との会議旅費も使用しなかったため、次年度以降に使用することとなった。平成29年度は多施設からなる終末期コホート研究の一環として、患者情報、終末期せん妄の発症、持続鎮静の要否に関する情報の取得を行ったが、観察期間が満了しておらずデータ固定・解析・論文化に至らなかったため、繰越金が発生した。次年度にデータ固定、ディープラーニングを用いた解析、論文化、成果発表等の費用がかかるためこれに充当する予定である。本研究に際し2019年3月までに、終末期せん妄の発症等に関する情報の取得を行った。全体で1600例を超える終末期患者の経時的データが得られたが、データの規模が大きくデータ固定・クリーニングに時間を要しデータ解析・論文化に着手できていない。そのため次年度に繰り越して研究を継続することとなり、解析費用・通信費・英文校正・論文投稿にかかる費用等の繰り越しが必要となった。2017年度に患者登録を開始するため、参加施設との会議旅費、データモニタリングにかかる費用等で研究費を使用する予定である。
シロイヌナズナの維管束パターン形成に関わる遺伝子の解析

1.維管束でGFPが発現するシロイヌナズナのエンハンサートラップ系統用いた維管束パターン異常突然変異体のスクリーニング維管束特異的エンハンサートラップ系統(C24バックグラウンド)の種子をEMS処理して得たM2種子を人工土壌上等で発芽生育させ、実体蛍光顕微鏡下で子葉、本葉、根におけるGFPの発現パターン(=維管束系)を観察し、維管束のパターンに異常の認められる突然変異体の単離を進めている。これまでに、本葉の維管束系に関して、1次維管束はできるが、2次、3次維管束の形成が抑制されている突然変異体を3系統、著しい場合には1次維管束すら形成されない突然変異体を1系統(4-47突然変異体)、維管束が部分的に太くなるなどの異常が見られる突然変異体を2系統単離している。また、維管束系に異常があり、フィラメント状の本葉が観察されることもある突然変異体も単離された。4-47突然変異体に関しては、Columbia株とLandsberg erecta株各々とのF2種子を得ており、現在、原因遺伝子のポジショナルクローニングの準備を進めている。2.葉の発生に伴うオーキシン分布パターンの解析オーキシンが局在しているとレポーター遺伝子が発現するマーカー系統を用いて、葉の発生に伴うオーキシンの分布パターンを解析した。レポーター遺伝子は、維管束系のパターンに沿うかたちで、維管束系が発達するよりもずっと前に発現し、木部のリグニン化が進みすでに維管束の発達が進んでいるところでは発現が消失することが明らかになった。このことは、オーキシンの分布パターンが葉の発生に伴ってダイナミックに変化していることを示し、オーキシンの局在化が維管束形成、ひいては葉の発生に重要であることを支持した。1)シロイヌナズナ維管束エンハンサートラップ胚発生異常突然変異体のスクリーニングGFP遺伝子をレポーターとして、エンハンサートラップ形質転換植物系統を作出し、T1世代において維管束でGFPの発現が観察されるエンハンサートラップ系統の選抜を進めている。エンハンサートラップ・コンストラクトの構築はすでに終了し、形質転換体の作出、維管束エンハンサートラップ系統のスクリーニングを始めている。すでに1132個体の形質転換T1植物から維管束エンハンサートラップ系統の候補を54個得ている。2)維管束でGFPが発現する植物系統用いた維管束パターン異常突然変異体のスクリーニング維管束特異的エンハンサートラップ系統の種子をEMS処理し、M2種子を得た。得られたM2種子を人工土壌上で発芽生育させ、実体蛍光顕微鏡下でGFPの発現パターン(=維管束系)を観察し、維管束のパターンに異常の認められる突然変異体の単離を進めている。すでに維管束パターンに異常のある突然変異体の候補を35系統得ている。得られた突然変異体の表現型を更に解析すると共に、突然変異体のスクリーニングを継続して行っている。3)維管束パターン形成に異常のあるシロイヌナズナ突然変異体CA22の解析オーキシンの輸送が異常になった場合に観察されているような表現がCA22突然変異体に見いだされた。オーキシンの分布の可視化に利用されているDR5::GUS形質転換体とCA22を掛け合わせて、CA22におけるオーキシンの分布を解析した。CA22では、根におけるオーキシンの分布は野生型のそれに同じだったが、地上部ではオーキシンの分布の異常が観察された。
ラット高酸素負荷眼内血管新生における抗酸化物質の血管新生抑制とアポトーシスの検討

チオバルビツール酸反応物質(TBARS)の経時変化:網膜TBARS(n mol/mg protein, n=2)は、酸素負荷終了0,6,12,24,72,144時間後のいずれも酸素負荷(O_2)群と大気中飼育群に差はなかった。高酸素負荷眼内血管新生に対する抗酸化物の影響:O_2群での血管新生スコアと無血管野面積を示す(NV/%AVA, mean±SE)。蒸留水群(n=8)7.9±0.4/27.2±5.9、ビタミンC(VC)水溶液群(n=9)8.0±0.9/27.2±5.9だった。コーンオイル群(n=7)4.7±3.6/27.2±5.9、ビタミンE(VE)溶液群(n=6)6.0±1.7/20.7±7.0だった。高酸素負荷眼内血管新生にビタミン投与による影響はなかった。以上、25%GTEはNVを抑制したがVEGFは変化がなかった。今後その抑制機序についてさらに解明したい。○高酸素負荷ラット眼内血管新生モデルはSprague Dawleyラット新生仔に生直後より12日齢まで80%酸素負荷を行い、網膜血管新生を誘導した。対照として大気中で飼育した動物を使用した。次年度におこなう抗酸化物投与に対するコントロールとするため、両群とも6日齢から17日齢まで生理食塩水投与を行った。○網膜展開標本を用い、血管新生について評価した。大気中飼育群では、全例で網膜血管の発達異常と無血管領域は認めず、血管新生スコアは0であった。酸素負荷群では、無血管野面積/全網膜面積(%)は15.9±1.9%(平均値±標準誤差)、血管新生スコアは、4.6±0.5であった(n=25)。高濃度酸素負荷により、網膜血管の発育抑制とそれに伴う異常血管の発生を認めた。○網膜硝子体を用い、生化学的検討を行った。VEGF(pg/g protein)の経時変化は、大気中飼育群では、12日齢で139.1±38.7、13日齢で102.0±12.3、15日齢で99.3±1.5、18日齢で58.8±3.3であった。酸素負荷群では、12日齢で97.7±10、13日齢で291.5±76.9、15日齢で268.1±15.6、18日齢で92.3±10.2であり、酸素負荷終了直後に最大値を示した。以上から、VEGFは、酸素負荷と引き続いておこる相対的低酸素状態により有意に一過性に増加したと考えられた(p<0.01)。○18日齢でのチオバルビツール酸反応物質:TBARS(n mol/mg protein)は、大気中で飼育した群では0.51±0.01、酸素負荷群では0.37±0.02であり、有意差は認めなかった。以上のことから、高酸素負荷により眼内異常血管新生を生じ、これはVEGFの一過性の増加に伴い生じた可能性が示唆された。また、18日齢での過酸化脂質量は酸素負荷に関わらず変化を認めなかった。
イオン感応性を有する生物・化学発光系の発光反応機構の解明

本研究では、発光蛋白質エクオリンが有するカルシウムイオン感応性、高効率性、発光色制御機能の分子メカニズムを解明し、人工的にイオン感応性発光素子を開発するための基礎理論の確立をめざした。エクオリン生物発光については、基礎的問題である「発光時における発光体セレンテラミド励起分子のイオン構造」がフェノレートアニオンであることを実験的に確立した。この際、様々な溶媒中でフェノレートアニオン蛍光を観測する条件を確立し、この蛍光特性に関する精密な溶媒効果とフッ素置換基効果の検討と物性評価を行った。これによりフェノレートアニオンの一重項励起状態が分子内電荷移動性を有し、生物発光を再現しうることを確認した。本結果は発光色決定に働くアポ蛋白質中の活性部位が疎水性環境場であることを予想した。2000年に報告されたエクオリンの結晶構造解析結果は我々の仮説を支持し、発光体の構造決定が妥当であることを裏付けた。さらに発光反応の動的過程における基質とアポ蛋白質の超分子相互作用の役割についての検討に研究を展開している。化学発光機構については、発光基質と酸素分子との電子移動反応モデル系の探索を行い、置換基を系統的に導入したイミダゾピジノン誘導体と電子受容体分子との新たな分子間反応を見出した。さらにこの分子間反応における電子移動の役割と発光反応性との相関について解析を進めている。また、金属イオンとの錯体生成によってイミダゾピラジノン誘導体の化学発光特性を制御するため、クラウンエーテルを導入した誘導体の合成を行った。この誘導体は金属イオンとの錯体生成を示すが、この際にイミダゾピラジノン環自身も配位子として働くことが見出された。この結果を基に、化学発光性に縛られず、特異な吸収、蛍光特性を有するイオン感応性プローブ分子の開発に研究を展開し、複合型誘導体を設計、合成して金属イオン認識特性の評価を進めている。発光蛋白質エクオリンはカルシウムイオン感応性と高い発光効率と発光色制御を同時に実現している。本研究はエクオリン生物・化学発光機構を解明し、生物発光に学ぶイオン感応性と高効率な励起分子生成の基礎理論を打ち立てることめざした。生物発光に関しては、反応機構の基礎となる「生物発光時に生成する発光体セレンテラミドの励起状態構造」の決定を行った。フッ素置換したセレンテラミド誘導体を合成し、アミンとの水素結合錯体の形成とその蛍光特性を評価した。水素結合錯体の蛍光特性に対する置換基効果の結果は、セレンテラミドのフェノレートアニオンの蛍光により生物発光スペクトルを再現しうることを示した。よって"励起セレンテラミドの構造はフェノレートアニオンである"という仮説を実験的に確認することができた。さらに励起状態の光物理的特性を調べる段階に進とともに、発光色決定に働くアポタンパク質中のアミノ酸残基の帰属について検討する予定である。化学発光に関しては、エクオリン発光基質の基本骨格であるイミダゾピラジノン環にイオン感応性置換基を導入した誘導体の合成と化学発光機構の解明をめざした。本年度はイオン感応性置換基であるアザクラウンエーテルの置換体および水溶性を高めるためのカルボキシル基の置換した誘導体の合成に成功した。クラウンエーテル置換体については、対応するアミド発光体を用いて金属イオン存在下の蛍光特性と錯体生成定数の評価を行った。この結果、金属イオンの種類に依存した蛍光スペクトル変化を見い出し、特に2価のカルシウムイオンとマグネシウムイオンによる大きなスペクトル変化を確認した。カルボキシル基置換体では、イミダゾピラジノン環π電子系の特性がpH変化およびDNAとアルブミンとの相互作用により影響を受けることを見い出した。

それぞれの系について、さらにイミダゾピラジノン誘導体の化学発光特性との相関を検討中である。本研究では、発光蛋白質イクオリンが有するカルシウムイオン感応性、高効率性、発光色制御機能の分子メカニズムを解明し、人工的にイオン感応性発光素子を開発するための基礎理論の確立をめざした。イクオリン生物発光については、基礎的問題である「発光時における発光体セレンテラミド励起分子のイオン構造」がフェノレートアニオンであることを確立した。この際、様々な溶媒中でフェノレートアニオンの蛍光を観測する条件を確立した。これを基にセレンテラミド誘導体の蛍光性に関する精密な溶媒効果の検討と物性評価を行い、フェノレートアニオンが一重項励起状態にて分子内電荷移動性を有することを見出した。本結果は発光色決定に働くアポタンパク質中の活性部位が疎水性環境場であることを予想した。今年度報告されたイクオリンの結晶構造解析の結果は我々の仮説を支持し、発光体の構造決定が妥当であることを裏付けた。さらに発光反応の動的過程における基質とアポ蛋白質の超分子相互作用の役割について検討する段階に進んだ。化学発光機構については、イミダゾピラジノン誘導体と酸素分子との電子移動反応のモデル系の確立をめざした。共役置換基を系統的に変化させたイミダゾピラジノン誘導体を用い、各種キノン類等を電子受容体として用いた分子間反応性を検討した。この結果、溶媒極性と受容体の電子受容能に依存した新たな分子間反応を見出した。併せてイミダゾピラジノン環の基本物性の評価を行い、イミダゾピラジノン環が弱い反芳香族性を有し、高い電子供与性であることを示唆する結果を得た。さらに見出した分子間反応における電子移動の関与と発光反応性との相関を明らかにするため、反応中間体の補足ならびに反応速度論解析を進めている。
人体模型線量計による放射線診断・治療時の人体内3次元線量分布評価システムの開発

複雑な線量分布を形成可能な高精度放射線治療や、CT、IVRをはじめとする放射線診断装置による医療被ばく管理には、人体内の詳細な線量分布を精度良く評価することが求められている。人体模型内に線量計を挿入して局所的な線量測定を行う従来法では、測定に多くの時間を有し、また、線量計自身の放射線吸収や散乱の影響により高空間分解能での評価が困難である。そこで、申請者らはセラミックスが密度や形状を可変でき、かつ放射線計測に用いられる熱蛍光特性を有していることに着目して、セラミックスによる人体模型を作製し人体模型のファントム自体が線量計として機能する放射線診断・治療時の人体内3次元線量分布評価システムの開発を進めている。放射線治療・診断のQAの高度化や医療被ばくのリスク評価の信頼度向上が期待される研究である。平成29年度から平成32年度までの計画で、具体的な実施内容は1骨および筋肉組成等価な熱蛍光スラブ材料の開発とその評価2軟組織・脂肪組成等価な熱蛍光スラブ材料の開発とその評価3選定した熱蛍光材料の人体模型化と線量読み取り技術の確立4全自動熱蛍光測定装置を改良、である。平成30年度は、2の軟組織・脂肪組成等価な熱蛍光スラブ材料の開発を行った。まず、アルミナの密度制御率と各組織との等価性を理論的に考察し、およそ70%の密度制御率で軟組織・脂肪組成等価となることを明らかにした。しかし、実際に制作できた密度制御アルミナ熱蛍光板は、最大密度制御率が65%までであった。そのため、合成法の工夫や新規材料の検討が必要となったため、ホウ酸リチウム系の熱蛍光体やフォルステライトなどの新規材料に関する調査を進めた。現在、調査中で次年度の課題となった。平成30年度は、2の軟組織・脂肪組成等価な熱蛍光スラブ材料の開発である。アルミナの密度制御率と各組織との等価性を理論的に考察し、およそ70%の密度制御率で軟組織・脂肪組成等価となることを明らかにした点においては、計画通りであった。しかし、実際に制作できた密度制御アルミナ熱蛍光板は、最大密度制御率が65%までであり、技術的にもう一歩のところまで到達している。同時に、合成法の工夫や新規材料の検討を進め、代替技術としてホウ酸リチウム系の熱蛍光体やフォルステライトなどの新規材料に関する調査を進めていることから、おおむね順調に進展していると判断した。アルミナの密度制御率を高める合成法の検討と、軟組織・脂肪組成等価性の高い新規材料の検討を引き続き進める。また、選定した熱蛍光材料の人体模型化と線量読み取り技術の確立を行う。そこで、申請者らはセラミックスが密度や形状を可変でき、かつ放射線計測に用いられる熱蛍光特性を有していることに着目して、セラミックスによる人体模型を作製し人体模型のファントム自体が線量計として機能する放射線診断・治療時の人体内3次元線量分布評価システムを開発する。本研究によって放射線治療・診断のQAの高度化や医療被ばくのリスク評価の信頼度向上が期待される。開発目標とする熱蛍光スラブ材料は4種類とし、骨・筋肉・軟組織・脂肪の4つの人体組成に対して実効原子番号、密度の等価性の高い材料の開発と評価を行う。平成29年度の計画では、骨および筋肉組成等価な熱蛍光スラブ材料の開発とその評価を進めた。骨等価のTL材料としてまず、骨の実効原子番号と近いAl2O3に着目した。また、目的の組織との等価性を高めるために密度制御したAl2O3の基礎熱蛍光特性の調査、光子線治療における人体組織との等価性の理論計算を行った。密度は、通常の3.7g/cm3から10, 20, 30, 40, 50 %小さくしたセラミックスを製作した。電子密度を計算し組織等価性の評価を行った結果、骨等価性の高いTL材料として期待できることが明らかになった。筋肉等価性についても密度制御により筋肉等価性を高めることはできたが、他の材料でも検討を行い最適なTL材料の開発を進める必要がある。平成29年度の計画では、骨および筋肉組成等価な熱蛍光スラブ材料の開発とその評価を進めることであった。骨等価性の高い熱蛍光スラブ材料については、Al2O3が適していることを理論解析と実測の両面から明らかにすることができた。また、筋肉等価性については、最適化の余地は若干残されているが、Al2O3の密度制御を行うことで筋肉等価性を高めることができることを明らかにした。以上のことから、おおむね順調に進展していると判断できる。

そこで、申請者らはセラミックスが密度や形状を可変でき、かつ放射線計測に用いられる熱蛍光特性を有していることに着目して、セラミックスによる人体模型を作製し人体模型のファントム自体が線量計として機能する放射線診断・治療時の人体内3次元線量分布評価システムの開発を進めている。放射線治療・診断のQAの高度化や医療被ばくのリスク評価の信頼度向上が期待される研究である。平成29年度から平成32年度までの計画で、具体的な実施内容は1骨および筋肉組成等価な熱蛍光スラブ材料の開発とその評価2軟組織・脂肪組成等価な熱蛍光スラブ材料の開発とその評価3選定した熱蛍光材料の人体模型化と線量読み取り技術の確立4全自動熱蛍光測定装置を改良、である。平成30年度は、2の軟組織・脂肪組成等価な熱蛍光スラブ材料の開発を行った。まず、アルミナの密度制御率と各組織との等価性を理論的に考察し、およそ70%の密度制御率で軟組織・脂肪組成等価となることを明らかにした。しかし、実際に制作できた密度制御アルミナ熱蛍光板は、最大密度制御率が65%までであった。そのため、合成法の工夫や新規材料の検討が必要となったため、ホウ酸リチウム系の熱蛍光体やフォルステライトなどの新規材料に関する調査を進めた。現在、調査中で次年度の課題となった。平成30年度は、2の軟組織・脂肪組成等価な熱蛍光スラブ材料の開発である。アルミナの密度制御率と各組織との等価性を理論的に考察し、およそ70%の密度制御率で軟組織・脂肪組成等価となることを明らかにした点においては、計画通りであった。しかし、実際に制作できた密度制御アルミナ熱蛍光板は、最大密度制御率が65%までであり、技術的にもう一歩のところまで到達している。同時に、合成法の工夫や新規材料の検討を進め、代替技術としてホウ酸リチウム系の熱蛍光体やフォルステライトなどの新規材料に関する調査を進めていることから、おおむね順調に進展していると判断した。平成30年度は軟組織・脂肪組成等価な熱蛍光スラブ材料の開発とその評価を行う。研究計画の工程については、平成29年度と同様に1軟組織・脂肪組成等価な熱蛍光スラブ材料の合成と基礎特性の測定2選定された熱蛍光材料の線量計としての特性の調査3大型化、とする。アルミナの密度制御率を高める合成法の検討と、軟組織・脂肪組成等価性の高い新規材料の検討を引き続き進める。また、選定した熱蛍光材料の人体模型化と線量読み取り技術の確立を行う。骨等価性の熱蛍光材料開発費として試薬やセラミックの購入額が予定より低く抑えることができた。次年度では、筋肉、軟組織、脂肪等価性の高い新たな熱蛍光材料を開発する必要があるため、その購入費として使用する。熱蛍光体を安く購入できたため、わずかであるが次年度の使用額が生じた。次年度も、材料の購入を伴うため、それに充てる。
最新ディーゼル燃焼に適合する修正セタン価および分子構造に基づく新着火性指標の提唱

コモンレールシステム,低圧ループクールドEGR,外部駆動の機械式過給機,および吸気ヒータを搭載したディーゼルエンジンを用い,吸気温度,吸気圧力,吸気酸素濃度および燃料噴射圧力を変化させた際のディーゼル燃焼の着火遅れに与える影響について系統的に調査するとともに,各因子に対する着火遅れの依存性の解明を試みた.その際,機関回転速度は1400rpmで一定とし,吸気温度は吸気管内に装着したヒータにより30°Cから210°Cまで,吸気圧力は機械式過給機により100 kPa(abs)から160 kPa(abs)まで,吸気酸素濃度はEGRにより21%から10%まで,燃料噴射圧力は50 MPaから200 MPaまでの範囲で変更した.なお,燃料噴射後,熱発生率の二階微分が極大値となる時期を着火時期と定義し,着火遅れを定量的に算出した.加えてそれらの因子に対する着火遅れを重回帰分析することで各因子の影響度についての比較を試みた.その結果,吸気酸素濃度を21%から10%の範囲で低下させると,燃料噴射圧力によらず着火遅れは2倍から3.5倍ほどに増加した.また,吸気温度を30°Cから210°Cに高温化させた場合および吸気圧力を100kPaから160kPaの範囲で高圧化させることにより着火遅れは減少した.さらに,低吸気温度では吸気酸素濃度が15%から21%の範囲では燃料噴射圧力の増加にともない着火遅れが減少したが,吸気酸素濃度が10%から12%の範囲では燃料噴射圧力の増加にともない,着火遅れは減少から増加に転じた.着火遅れに対する各パラメータの相関係数を比較すると,吸気酸素濃度の影響が最も大きく,吸気温度,吸気圧力,燃料噴射圧力の順であった.加えて,着火遅れの実測値をもとに重回帰分析を用いた着火遅れの予測式により,着火遅れを十分な精度で予測することができた.当初の予定通り,コモンレール噴射系を有する直接噴射式ディーゼルエンジンを用い,吸気酸素濃度,吸気温度,過給圧力,および燃料噴射圧力を広い範囲で系統的に設定して軽油の着火遅れを計測し,着火遅れとセタン価の関係を把握するとともに,分子構造が既知の単組成炭化水素および軽油などの実用燃料を用いて同一条件で着火遅れを測定してセタン価正標準燃料の着火遅れと対比することにより,各燃料の修正セタン価を求めることができており,おおむね順調に進展していると言える.過給および250 MPaまでの高圧噴射が可能なコモンレール噴射系など最新の燃焼系を有する直接噴射式ディーゼルエンジンにおいて,種々の運転条件における軽油の着火遅れを計測し,これをデータベースに加えることで修正セタン価の信頼性を向上させるとともに,修正セタン価を目的変数,分子構造パラメータを説明変数として多重解析を行うことにより,新たなPDI indexの算定式を構築する.分子構造パラメータとしては,各パラメータと修正セタン価との単相関やパラメータ間の多重相関などを考慮しながら,必要に応じて見直しを行い,最終的にはH-NMR分析などにより容易に求めることができる分子構造パラメータで構成する算定式とし,機器分析で簡便に求めることができる着火性指標を提唱する.さらに,PDI indexを求めた各燃料について,実際のディーゼルエンジンを用いて様々な運転条件で着火遅れを実測し,PDI indexの適合性を検討するととに.着火遅れ期間中の温度および圧力経過と修正セタン価から, Livengood-Wuの着火遅れ理論におけるアレニウス式の各定数を修正セタン価別に求める.各種運転条件におけるセタン価正標準燃料の着火遅れを計測し,着火遅れとセタン価の関係の検討した.実験にはコモンレール噴射系を有する直接噴射式ディーゼルエンジンを用い,吸気酸素濃度および吸気温度を広い範囲で系統的に設定して各条件の着火遅れデータを取得した.計測に当たっては,着火が上死点で生ずるように随時燃料噴射時期を設定し,その時期を正確に読み取ることで着火遅れを求めた.吸気温度を広範に設定することで,セタン価が15から100の範囲で各燃料が運転可能な場合について計測を行った.その結果,セタン価および圧縮比が同一であれば,着火遅れはおおむねEGRによる吸気酸素濃度の低下の1.67乗に比例して増加すること,この際,吸気酸素濃度の低下は二酸化炭素および水の増加とそれによる比熱比および圧縮端温度の低下も同時に生じており,着火遅れの増加はこれらが相乗的に作用していると考える必要があるが,着火遅れに対して最も強い因子は吸気酸素濃度であることが明らかとなった.高セタン価・高圧縮比ほど吸気酸素濃度の低下による着火遅れの増加量が小さく,低吸気酸素濃度・低圧縮比でも安定した運転が可能となった.セタン価および圧縮比が同一であれば,着火遅れは吸気温度の低下に伴っておおむね直線的に増加し,この際,低セタン価・低圧縮比ほど,吸気温度の低下に伴う着火遅れの増加の度合が大きくなることが明らかとなった.昨今のディーゼルエンジンにおける通常の運転で設定可能な範囲においては,吸気酸素濃度の低下のほうが吸気温度の低下に比べて着火遅れの増加量が大きいため,たとえば予混合着火燃焼で着火遅れの増加を図る際には,吸気温度よりも吸気酸素濃度を低下させるほうが効果的であることが示唆された.当初の予定通り,コモンレール噴射系を有する直接噴射式ディーゼルエンジンを用い,吸気酸素濃度および吸気温度を広い範囲で系統的に設定してセタン価

正標準燃料の着火遅れを計測し,着火遅れとセタン価の関係のを把握するとともに,分子構造が既知の単組成炭化水素および軽油などの実用燃料を用いて同一条件で着火遅れを測定してセタン価正標準燃料の着火遅れと対比することにより,各燃料の修正セタン価を求めることができており,おおむね順調に進展していると言える.コモンレールシステム,低圧ループクールドEGR,外部駆動の機械式過給機,および吸気ヒータを搭載したディーゼルエンジンを用い,吸気温度,吸気圧力,吸気酸素濃度および燃料噴射圧力を変化させた際のディーゼル燃焼の着火遅れに与える影響について系統的に調査するとともに,各因子に対する着火遅れの依存性の解明を試みた.その際,機関回転速度は1400rpmで一定とし,吸気温度は吸気管内に装着したヒータにより30°Cから210°Cまで,吸気圧力は機械式過給機により100 kPa(abs)から160 kPa(abs)まで,吸気酸素濃度はEGRにより21%から10%まで,燃料噴射圧力は50 MPaから200 MPaまでの範囲で変更した.なお,燃料噴射後,熱発生率の二階微分が極大値となる時期を着火時期と定義し,着火遅れを定量的に算出した.加えてそれらの因子に対する着火遅れを重回帰分析することで各因子の影響度についての比較を試みた.その結果,吸気酸素濃度を21%から10%の範囲で低下させると,燃料噴射圧力によらず着火遅れは2倍から3.5倍ほどに増加した.また,吸気温度を30°Cから210°Cに高温化させた場合および吸気圧力を100kPaから160kPaの範囲で高圧化させることにより着火遅れは減少した.さらに,低吸気温度では吸気酸素濃度が15%から21%の範囲では燃料噴射圧力の増加にともない着火遅れが減少したが,吸気酸素濃度が10%から12%の範囲では燃料噴射圧力の増加にともない,着火遅れは減少から増加に転じた.着火遅れに対する各パラメータの相関係数を比較すると,吸気酸素濃度の影響が最も大きく,吸気温度,吸気圧力,燃料噴射圧力の順であった.加えて,着火遅れの実測値をもとに重回帰分析を用いた着火遅れの予測式により,着火遅れを十分な精度で予測することができた.当初の予定通り,コモンレール噴射系を有する直接噴射式ディーゼルエンジンを用い,吸気酸素濃度,吸気温度,過給圧力,および燃料噴射圧力を広い範囲で系統的に設定して軽油の着火遅れを計測し,着火遅れとセタン価の関係を把握するとともに,分子構造が既知の単組成炭化水素および軽油などの実用燃料を用いて同一条件で着火遅れを測定してセタン価正標準燃料の着火遅れと対比することにより,各燃料の修正セタン価を求めることができており,おおむね順調に進展していると言える.過給および250 MPaまでの高圧噴射が可能なコモンレール噴射系など最新の燃焼系を有する直接噴射式ディーゼルエンジンにおいて,種々の運転条件におけるセタン価正標準燃料の着火遅れを計測し,これをデータベースに加えることで修正セタン価の信頼性を向上させるとともに,修正セタン価を目的変数,分子構造パラメータを説明変数として多重解析を行うことにより,新たなPDI indexの算定式を構築する.分子構造パラメータとしては,各パラメータと修正セタン価との単相関やパラメータ間の多重相関などを考慮しながら,必要に応じて見直しを行い,最終的にはH-NMR分析などにより容易に求めることができる分子構造パラメータで構成する算定式とし,機器分析で簡便に求めることができる着火性指標を提唱する.
血糖変動による動脈硬化発症メカニズム

糖尿病発症前の段階では血糖変動が生じ、単球の内皮細胞接着が生ずる。この際、内皮細胞では形質転換を生じ、平滑筋細胞としての表現系を同時に有するAPEC(Alpha-smooth muscle Positive Endothelial Cell)となることを見出した。本細胞は動脈硬化プラークに一致して高密度に存在しており、通常血管内皮細胞に比較し、より硬度が増加していた。本研究により、動脈硬化発症過程において血管内皮細胞は単球・マクロファージとの相互作用のもとに物理特性を能動的に変化させることが明らかになった。私共は以前より、単球内皮接着現象を動脈硬化の指標として、血糖値が動脈硬化に与える影響に関して検討した。その結果、血糖変動が単球の内皮接着促進因子であることが明らかになった。そこで、今回、計画書に記したとおり、まず、血糖変動で誘発された単球内皮接着現象が動脈硬化に直結するか否かに関して検討した。方法としては、動脈硬化モデルマウスであるApoEノックアウトマウスを通常に摂餌させた上で、(1)ショ糖1日2回経口投与群、(2)生食1日2回経口投与群、(3)ショ糖1日2回経口投与+αglucosidase阻害剤投与群の3群にわけ、7週齢,12週齢に各マウスから胸部大動脈を摘出し、単球内皮接着量、脂肪線状量を測定した。マウスの単球内皮接着量の評価に関しては、Mac2抗体を用いた免疫染色にNEMOesを応用することにより行った。脂肪線状量に関しては、特に大動脈弁輪部を中心にOilRedO染色を行うことにより行った。この結果、3群とも、コレステロール、中性脂肪などの血清データには異常を認めなかった。一日血糖日内変動に関しては、(1)の群で血糖変動を認め、それが(3)の群で抑制されていた。負荷開始1週間後の単球内皮接着量では、(1)の群ですでに、(2)あるいは(3)の群よりも亢進していた。負荷開始、5週後の脂肪線状量に関しても、(1)の群ですでに、(2)あるいは(3)の群よりも亢進していた。従って、血糖変動はまず、単球の内皮接着亢進を誘導し、その後、動脈硬化を促進させることが明らかとなった。また、私共の実験系が動脈硬化の初期評価につながることも明らかになった。糖尿病の大血管障害の発症予防・進展抑制は臨床での重大な課題である。持続する高血糖だけでなく、血糖の変動が動脈硬化症発症の重要なリスクファクターであることを明らかにした我々は、独自の手法であるNEMOes法により動脈硬化発症モデルをもちいて血管内腔面を観察したところ血糖変動が単球・マクロファージ接着を促進するだけでなく、プラーク形成を促進すること、そしてこれを抑制することがプラーク形成の予防につながることを明らかにした。このことは、糖尿病発症前の空腹時には正常血糖を呈する状況の人をより早期からスクリーニングし、多くは食後に生ずる血糖変動を抑制する必要を示唆する重要な知見である。さらに、検討によりプラーク上の血管内皮細胞において平滑筋アクチンフィラメント有する特異な細胞を発見しAPEC(Alpha-smoothmuscle actin Positive Endothelial Cell)と命名した。本細胞はヒト、野生型マウスやラットにも見られるが加齢による密度変化は見られず、ヒトの粥状動脈硬化症部位・腎不全モデルラット・終末糖化産物負荷ラット・インスリン依存性モデルラットにおいて密度が亢進しており、単球接着亢進との強い相関が示唆された。GFPマウス骨髄をApoEKOマウスに移植したモデルでAPECはGFP(-)でありin situの内皮細胞がAPEC化していると推測された。原子間力顕微鏡を用いて動脈硬化モデルマウスのプラーク部位でのAPECの「硬さ(ヤング率)」を検討したところ有意な亢進を認めた。動脈硬化発症早期においては正常な血管内皮細胞がAPEC化することで内皮細胞硬化を生じ機能的のみならず形態学的.物理的変化を生じうることを初めて明らかにした。