hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
摺動負荷培養モデルによる生体潤滑機能の構築・維持・破綻メカニズムの解明

この生体組織モデルの表面に対し摺動負荷を加えながら培養し,培養軟骨細胞による細胞外基質産生と組織構造形成,さらに力学的機能の発現について実験的に検証した.本年度の培養実験では,培養後の生体組織モデル内に含まれるコラーゲン線維量およびグリコサミノグリカン量を比色定量法により評価し,培養軟骨細胞による細胞外基質産生に対する摺動負荷の影響を定量的に議論するとともに,レオメータにより得られる粘弾性特性との相関を確認した.その結果,初期押し込み深さ0.2 mm,ストローク1.6 mmの純転がり往復摺動を1 Hzにて1日12時間くわえた2週間および3週間の培養実験において,摺動負荷培養群のコラーゲン線維量およびグリコサミノグリカン量が,摺動負荷を加えなかった対照群と比較し増加する傾向が認められた.このことより,摺動負荷により組織モデル内に生じる力学場により,軟骨細胞の細胞外基質産生が促進されることが定量的に示された.また生体組織モデル内のコラーゲン線維量とレオメータにより測定された貯蔵弾性率の間に強い相関があることを確認した.このことにより,摺動負荷による細胞外基質産生の促進が,培養組織の機械特性の向上に結びついていることが確認された.次に摺動負荷時の滑り率を0から0.5に増加させ,3週間の培養実験を行った.しかし,摺動負荷群ではローラの相対滑りによりモデル表面が大きく摩耗し,摺動部では生細胞および細胞外基質の欠落が認められた.これは,生体組織モデル表面の初期せん断強さが非常に低く,滑りにより表面に生じる接線力に耐えられなかったと考えられる.そこで,まず純転がり摺動下の培養により組織モデル表面でのコラーゲン線維網の発達を促し,その後に滑り率等を変化させることとした.計画通り,摺動負荷培養実験を実施し,摺動負荷が培養軟骨細胞により形成される組織の構造に顕著な影響を与えることを示すことができた.また,形成された組織の年弾性特性を計測し,組織の形成に伴い貯蔵弾性率と損失弾性率の両者が増加することを確認することができた.表面の摩擦測定については,ゲル粘弾性測定装置による測定では必ずしも十分な精度での測定ができておらず,更なる検討が必要と思われる.25年度が最終年度であるため、記入しない。計画通り,摺動負荷培養実験後の生体組織モデル内に含まれるコラーゲン線維量およびプロテオグリカン量の定量評価を進め,摺動負荷が培養軟骨細胞による細胞外基質の産生を促進することを定量的に示すことができた.また培養組織モデル内のコラーゲン線維量と組織モデルの貯蔵弾性率の間に強い相関があることも確認できた.これにより,摺動負荷によるコラーゲン線維産生の促進が組織の機械的特性の向上に貢献していることを定量的データで示すことに成功した.さらに,摺動負荷時の過酷度パラメータである初期押し込み深さと滑り率を変化させ,その組織形成への影響を評価する実験に着手することができた.しかし,滑り率の上昇によるモデル表面の摩耗が著しく,実験手法の再検討が必要となった.これについては,まず過酷度の最も低い純転がり摺動負荷下においてモデル表面の強度を上昇させ,その後滑り率等を上昇させることで摩耗の問題を軽減できることを確認した.
二次元プラズマ分光法による電気絶縁ガス部分放電の気体加熱の微細構造

電力系統や高電圧機器の保護ならびに電気絶縁材料やプラズマ応用機器の研究開発現場において,部分放電(コロナ放電)や反応性プラズマの物理特性を把握することは極めて重要である。それ故,コロナ放電のメカニズム解明に資するプラズマ診断技術の開発は不可欠である。本研究課題は、放電プラズマ中の気体温度や電子温度の定量・分布計測を実現する新しいプラズマ診断技術の構築が目的であった。研究の成果として、分光画像法(二次元プラズマ分光法)を基に開発した手法により、現状では時間的に変化しない定在的(静的)な放電に限られるが、放電プラズマ中の窒素分子の回転温度(≒気体温度)および電子温度の定量・分布計測を実現した。1.気体温度分布の測定について採択後の研究で、大気中の正極性膜状コロナ放電を観測対象として分光画像診断を行い、本手法で非熱平衡プラズマ中の気体温度分布の定量測定が可能であることを確認した。本分光画像法そのもので得られる気体温度(窒素分子の回転温度)分布は、発光強度比の数値の大小によって示される定性的なものであるため、定量測定を実現するためには発光強度比の値を気体温度へ換算するための較正データの取得が必要であった。本年度の実験で較正データを350から500Kの温度範囲で取得し、それを用いて較正曲線を作製した。そして、分光画像診断とその較正曲線を用いて、棒電極先端(棒対平板電極、ギャップ長2cm)に発生させた正極性膜状コロナ放電中の気体温度分布の印加電圧に対する変化を観察した。その結果、印加電圧の上昇に伴って棒電極端近傍に形成されている膜状コロナの厚みとその温度が増加していく様子が観測された。特に、火花破壊電圧に近い状態{印加電圧40kV(火花破壊電圧42kV)}では、棒電極先端に局所的に600K近い非常に温度の高い領域が形成されていることが明らかとなった。その他、透明電極を用いた棒電極の下方向からの放電観測や雰囲気ガス圧を変化させた場合など様々な実験条件で分光画像診断を行った。2.平均電子エネルギー分布の測定について採択後の研究で、気体温度分布の測定と同様に、大気中の正極性膜状コロナ放電を観測対象として分光画像診断を行った。診断の結果、印加電圧を25kVから40kVまで大きく増加しても、膜状コロナ中の平均電子エネルギー値の変化は小さいことが明らかになった。この結果から、膜状コロナ自身がつくりだす空間電荷電界が、棒電極付近の電界が弱めていることが推測できる。本電極配置で火花破壊電圧が42kVと非常に高い値となる理由は、この空間電荷電界によるコロナ安定化作用が働いていると考えられる。最終年度の研究目標は、「二次元プラズマ分光法」と「窒素分子の発光強度比を回転温度(≒気体温度)および平均電子エネルギーへと換算する校正データ」を用いて、非熱平衡プラズマ中の気体温度および平均電子エネルギーの定量・分布計測することであった。まず気体温度の計測に関する実績について報告する。結果から述べると、現状では時間的に変化しない定在的(静的)な放電プラズマに限られるが、定量・分布計測を実現した。最終年度は、本計測法の精度・信頼性の向上にも努めた。具体的には、多方向からの計測や校正データ実測範囲の拡張、校正データ取得方法の改善に取り組んだ。次に、平均電子エネルギーの計測に関する実績について報告する。結果から述べると、こちらは装置(高圧半導体スイッチ)の故障により、十分な校正データを取得することはできなかった。今後新しい装置を導入して校正データの取得を目指す。しかしながら、研究期間内に定量測定の実現はできなかったものの、現状では時間的に変化しない定在的(静的)な放電プラズマに限られるが、分布計測を実現することはできた。最後に観測対象のプラズマについて報告を行う。本研究課題では、最終的にはストリーマ放電などの「動的な放電」を観測することを目標としていた。しかしながら、本手法では半値幅わずか1nm程度の狭帯域バンドパスフィルタを通して放電発光を撮影するため、現有のICCDカメラでは1回の撮影で十分な発光強度の(クリアな)分光画像を得ることができなかった。そのため、今回は積算撮影が可能な定在グロー放電のような「静的な放電」を対象として研究を行った。今後の研究目標としては、より高感度なカメラ2台を同期させて、2波長分光画像同時に撮影することで、動的な放電中の気体温度・平均電子エネルギー分布の定量可視化を目指す。分光画像の撮影方法に改良を重ねて、分光画像診断によって得られるプラズマパラメータの二次元分布を研究開始当初よりも格段に鮮明なものにすることができた。加えて、分光画像撮影後のデータ処理のプロセスをプログラムによって自動化し、データ処理の際の人的誤差を無くすことで測定精度を向上させることができた。

また、気体温度の測定に関しては、分光画像診断で得られる発光強度比を気体温度(窒素分子の回転温度)へ換算するための較正データをを350から500Kの範囲で実測することができ、さらにその較正データを用いて、正極性膜状コロナ放電中の気体温度分布の定量測定まで行うことができた。平成26年度の研究目標は、「分光画像から得られる定性的な発光強度比データと気体温度及び平均電子エネルギーの数値的な相関関係を調査する。」ことであったため、気体温度に関しては、目標を達成したと言える。一方、平均電子エネルギー分布の測定に関しては、分光画像撮影に使用している狭帯域バンドパスフィルターの劣化進んでいるせいか、分光画像診断の結果が(気体温度測定の結果と比べて)やや不鮮明である。そのため使用するフィルターの再選定・再購入を現在検討している。総括すると、気体温度測定に関しては予定よりも順調に進み、平均電子エネルギー測定に関しては、やや遅れているという進捗状況である。そのため達成度は「(2)おおむね順調に進展している。」とした。放電気体温度分布の測定に関しては、管内ガスを現有の放電管よりも高温度まで加熱することができる新たな放電容器を製作し、それを用いてより広範囲の較正データを得ることを計画している。目標は600K程度を考えている。次に、平均電子エネルギーの測定に関しては、分光画像撮影に使用している狭帯域バンドパスフィルターを再選定・再購入を行い、より鮮明な平均電子エネルギー分布が得られるようにしたいと考えている。分光画像診断の結果が鮮明になり次第、速やかに定量化のための較正データ取得実験を開始する。その後は、本研究課題の最終目標である「過渡的なプラズマ(ストリーマ放電等)の分光画像診断」を実現するために、高速ゲート付ICCDカメラ2台を同期させて、2種の分光画像を同時撮影できる光学系環境を整えて実験を遂行する。購入予定であった光学系物品が値下げされたため。劣化しやすいITO膜透明電極の予備を購入する。
E2Fファミリー転写因子による造血幹細胞の自己複製、アポトーシスの制御機構の解明

造血幹細胞の自己複製およびアポトーシス回避の分子機構の解明を目的として、細胞増殖の制御に重要な転写因子であるE2Fの機能解析を中心に以下の研究を行った。1)造血幹細胞におけるE2Fサブユニットの発現と機能健常人骨髄より造血幹細胞を分離し、E2Fサブユニットの発現を解析した。E2Fの6つのサブユニットのうち造血幹細胞にはE2F-1、E2F-2、E2F-4、E2F-6の発現が認められ、分化に伴ってE2F-1、E2F-2、E2F-4の発現は上昇するが、E2F-6は逆に発現が低下した。特に発現量の多いE2F-1とE2F-6について強発現細胞株を樹立し、機能解析を行ったところ、(1)E2F-1は増殖と同時にアポトーシスを誘導する作用があり、造血幹細胞の過剰な増殖を抑制するように働いていること、(2)E2F-6はE2F-1によるアポトーシスをdominant-negativeに抑制していることがわかった。Apaf-1はミトコンドリア傷害によるアポトーシスに際し、caspase cascade活性化のtriggerに働く因子である。Apaf-1の発現低下は抗癌剤耐性や発癌にも関与しており、その発現機構の解明は臨床的にも重要な役割を有する。E2F-1によるアポトーシスのメカニズムを解析する過程で、E2F-1がCaspase-9を活性化すること、その際にApaf-1の発現誘導が重要な役割を果たしていることを見い出した。またApaf-1の発現は急性白血病の25-40%で欠損しており、その原因としてApaf-1 promoterの+87+128のCpGにメチル化が起こっていることを明らかにした。E2F-1によるアポトーシスのメカニズムを解析する過程で、E2F-1がCaspase-9を活性化すること、その際にApaf-1の発現誘導が重要な役割を果たしていることを見い出した(Furukawa, Y. et al., J.Biol.Chem. 277:39760-39768,2002)。現在、Apaf-1 promoterへの作用を中心にE2F-1によるApaf-1の発現調節機構を解析している。
出入国管理から見る戦後台湾の〈移民国家〉形成史－冷戦からグローバル化まで－

今日の台湾社会が移民社会であるという認識は、専門家のみならず一般レベルでも浸透しつつある。にもかかわらず、そのような多元的な社会を擁する現代台湾が〈移民国家〉として捉えられ、分析されることはほとんどなかった。そこで本研究は「国家主体型」移民研究のアプローチに基づき、戦後の台湾国家が誰を、どのように「国民」として社会に包摂し、また誰を「外国人」として社会の外部に位置づけて国家を形成してきたのかを明らかにする。本研究はグローバル化のプロセスに呼応して国家と国民の関係を不断に再構成するという現代台湾の重要な特徴を浮き彫りにする意義がある。
水生昆虫を用いた遺伝子発現による環境ストレス評価に関する研究

日光市湯元で採取したセスジユスリカ、Chironomus yoshimatsuiは、有機リン系、カーバメイト系、ピレスロイド系殺虫剤に高感受性であり、国立環境研究所で継代飼育されている。ユスリカの幼虫は、底泥中に生息し底泥中の環境ストレスの影響評価に利用できる可能性がある。殺虫剤高感受性のユスリカを水槽中で通気しながら養魚用の餌で桐育し、幼虫を用いて以下の研究を行った。1)ストレスタンパク質遺伝子の検索これまでに野生のユスリカ幼虫から調製したRNAを用いて構成型hsp70遺伝子のcDNAを分離し、殺虫剤耐性株ではhsp70遺伝子の発現が増加していることを明らかにした。さらに環境ストレスを総体として鋭敏に評価するマーカーを開発するために、誘導型hsp70遺伝子について他の生物種の遺伝子の塩基配列をもとにprimerを設計して、RT-PCR法により熱処理により発現する遺伝子のcDNAを調製した。このcDNAをprobeとして用いて熱処理したユスリカのNAについてNorthern blot分析を行い、遺伝子発現が増加していることを明らかにした。2)殺虫剤処理により発現する遺伝子の検索有機リン系または合成ピレスロイド系殺虫剤に殺虫剤高感受性ユスリカを24時間暴露した。これらの殺虫剤暴露ユスリカのNAを用いて殺虫剤暴露により発現が増加する遺伝子をRT-PCR法により増幅し、cDNAをPAGEにより分離精製した。これらのcDNAの塩基配列から遺伝子がコードするタンパク質の機能を推定した。また、これらのcDNAをprobeとして殺虫剤を暴露したユスリカのRNAを用いてNorthern blottingを行い殺虫剤暴露ユスリカから分離したcDNAの遺伝子の発現が増加していることを確認した。殺虫剤暴露に対する特異的な生物的指標となる可能性を明らかにした。殺虫剤高感受性のユスリカを水槽中で通気しながら養魚用の餌で飼育し、幼虫を用いて以下の研究を行った。このcDNAをprobeとして用いて熱処理したユスリカのRNAについてNorthern blot分析を行い、遺伝子発現が増加していることを明らかにした。これらの殺虫剤暴露ユスリカのRNAを用いて殺虫剤暴露により発現が増加する遺伝子をRT-PCR法により増幅し、cDNAをPAGEにより分離精製した。

日光市湯元で採取したセスジユスリカ、Chironomus yoshimatsuiは、有機リン系、カーバメイト系、ピレスロイド系殺虫剤に高感受性であり、国立環境研究所で継代飼育されている。ユスリカの幼虫は、底泥中に生息し底泥中の環境ストレスの影響評価に利用できる可能性がある。殺虫剤高感受性のユスリカを水槽中で通気しながら養魚用の餌で飼育し、幼虫を用いて以下の研究を行った。1)ストレスタンパク質遺伝子の検索これまでに野生のユスリカ幼虫から調製したRNAを用いて構成型hsp70遺伝子のcDNAを分離し、殺虫剤耐性株ではhsp70遺伝子の発現が増加していることを明らかにした。さらに環境ストレスを総体として鋭敏に評価するマーカーを開発するために、誘導型hsp70遺伝子について他の生物種の遺伝子の塩基配列をもとにprimerを設計して、RT-PCR法により熱処理により発現する遺伝子のcDNAを調製した。このcDNAをprobeとして用いて熱処理したユスリカのRNAについてNorthern blot分析を行い、遺伝子発現が増加していることを明らかにした。2)殺虫剤処理により発現する遺伝子の検索有機リン系または合成ピレスロイド系殺虫剤に殺虫剤高感受性ユスリカを24時間暴露した。これらの殺虫剤暴露ユスリカのRNAを用いて殺虫剤暴露により発現が増加する遺伝子をRT-PCR法により増幅し、cDNAをPAGEにより分離精製した。これらのcDNAの塩基配列から遺伝子がコードするタンパク質の機能を推定した。また、これらのcDNAをprobeとして殺虫剤を暴露したユスリカのRNAを用いてNorthern blottingを行い殺虫剤暴露ユスリカから分離したcDNAの遺伝子の発現が増加していることを確認した。殺虫剤暴露に対する特異的な生物的指標となる可能性を明らかにした。
発生期の高活性ナノクラスター触媒による特異的π系化学変換反応の開発

本研究は、「発生期のナノ金属クラスター」の高い反応活性を利用して、プロセス化学に耐える新触媒を開発することを目的とする。本年度の成果として、有機ルテニウム錯体をナノ構造制御された炭素に担持する2種類の方法を見出し、とくに、CNF-P、CNF-T、CNF-Hと呼ばれる3種類のナノ炭素繊維上にナノサイズ制御されたルテニウム粒子を、高分散担持する手法を確立した。こうして得られたルテニウム・炭素複合体のうち、グラファイトが積層した構造をもつ、CNF-P上に担持した、Ru/CNF-Pは、水素を活性化する能力において優れた性質を持つ。その評価を、芳香族化合物の核水素化反応でおこなったところ、従来報告されている担持触媒の最高活性を持つものと匹敵する、あるいは、それを超す活性をもつことが明らかとなった。とくに、40°C程度の比較的低い温度での活性が、他のナノ炭素担持ルテニウム触媒よりも高く、また、再現性もよい。触媒毒となりがちな官能基に対する体制も高く、また、10回繰り返し使用しても活性が低下しない耐久性も確認している。ルテニウムは安定に担持されており、反応後の溶液への剥離はほとんどない。他の触媒では副反応(ジシクロヘキシルアミンの副生)を起こしがちなアニリンの水素化も選択性よく目的のシクロヘキシルアミンを与える。ベンジル位に不斉炭素をもつ化合物の核水素化においても、ラセミ化はおこらない。繰り返し再使用は、反応終了後の溶液から触媒をろ別し、再度反応系に戻すことにより達成される。さらに、容易な生成物分離と触媒再使用プロセスが、ポリエチレングリコールにRu/CNF-Pを担持し、2相系での反応で実現した。とくにPEG-1000を用いた場合、反応終了後冷却することにより、PEG-1000がすべてのRu/CNF-Pを包含して樹脂として生成物から分離し、繰り返し再使用が可能である。
記憶能力を制御する食品成分スクリーニングのためのin vitroアッセイ系の開発

本課題では、記憶形成プロセスを操作できる食品成分をスクリーニングするための実用的なセルフリー・アッセイ系の新規開発を目指して、Green Fluorescence Protein(GFP)変異体群間で観察される蛍光エネルギー移動(FRET)利用して、転写調節因子CREBとCBP間の相互作用を促進する、あるいは、阻害する食品成分をスクリーニングするin vitroアッセイ系の構築を試みた。(1)培養細胞を用いた無細胞系に適したYFP-CREBとCFP-CBP融合タンパク質の開発CREB、CREB内のCBPとの相互作用ドメインであるKinase-Inducible Domain (KID)及びCBP内のCREBとの相互作用ドメインであるKIXドメインを用いて、CREBあるいはこれらのドメインとYFP及びCFPとの融合タンパク質群(YFP-CREB, YFP-KID, CFP-KIX)を作製した。培養細胞内でこれらYFP及びCFP融合タンパク質群を過剰発現させて、フォルスコリンやイオノマイシンの添加により、CREBのリン酸化を誘導したところ、リン酸化依存的なCREBとCBPの相互作用をFRETを用いて検出できることが明らかとなった。また、この相互作用は初代培養神経細胞においてもリアルタイムに検出できることが示され、様々なタイプの細胞に応用できることが示された。現在、二つの融合タンパク質を恒常的に発現する培養細胞株の確立を行っている。(2)無細胞FRET検出系用のYFP及びCFP融合タンパク質の生産とFRET検出系の確立発現ベクターpCold等を用いて、(1)で作製されたCREB及びCBP融合タンパク質群の発現ベクターを構築し、大腸菌内での発現を試みた。しかし、発現量が十分ではなかったため、現在、in vitro転写・翻訳系を用いて融合タンパク質群の発現及び精製を試みている。
大腿義足使用者の日常生活動作における高機能膝継手の実用性の検証

本研究では片側大腿切断者がイールディング機能(義足の膝がゆっくりと曲がるようになる機能)を使用した階段降段と下り坂歩行を計測し、どのように動作を達成しているかを解析した。結果から、切断者が階段を1足1段で降りる際には義足足部の後1/3を段上に乗せ、イールディングを使わない場合と比べ早く階段を降りていることを計測データから定量的に示した。一方で非切断側には体重2倍程度の衝撃が生じ、非切断側を保護する配慮が必要と考えられる。下り坂歩行では切断者は短い歩幅でゆっくりと歩くことでイールディング機能を活用しやすくなることを示した。これらの知見は切断者の動作指導や義足機能の使用習熟の評価に活用可能である。7名の大腿義足使用者を対象に、非電子制御イールディング膝継手のイールディング機能を使用した場合と使用できない状態にした場合の動作評価を行い、イールディング機能が移動動作にもたらす力学的影響を評価した。イールディング膝を用いた階段の交互降段時(7名中3名が可能)の義足足部接地方法や荷重量を評価し、義足足部の階段に対する相対的な接地位置(後足部から足長の1/3程度が段上に乗る)や非切断側接地時に生じる荷重量(体重の2倍前後)が明らかとなった。また、得られた情報から、切断者の降段動作をより健常者に近づけるという観点では膝継手だけではなく足部機能が重要であると考える。これらの結果は大腿義足使用者が新しく階段の交互降段を習得する際の指導にも活用可能であり、学会発表と国際誌への論文投稿まで至った。下り坂歩行ではイールディング機能の使用に伴い義足側の荷重量が増大する傾向が見られる一方で、膝継手選択の決定因子となり得る健側(非切断側)に対する負荷の変化は個人差が大きく、イールディング膝継手の使用による健側下肢への負荷の変化は切断者の義足習熟・使用状況や使用環境(傾斜の程度など)に依存するものと考えられた。イールディング膝継手の適応判断に当たっては、切断者の義足使用環境に応じた動作指導、各部品に期待される効果が得られているかの個別評価、義足制作後の使用状況の継続的な確認が重要であると考えられた。上記の成果についても学会発表、論文投稿の準備を進めている。倫理審査、計測環境整備を経て切断者の計測を開始し、7名のデータを得ることが出来た。学会発表・論文作成も進められている。大腿切断者に対し、膝継手のイールディング機能が使える条件(有効時)と使えない条件(無効時)の2条件で5°下り坂歩行を計測し、その動作特性の違いを評価した。7名中3名の下り坂歩行時では接地後にイールディング機能を用いた膝継手屈曲が生じておらず、事後解析の結果、イールディング機能を用いた膝継手屈曲が下り坂歩行中に生じた4名では生じなかった3名と比べ、歩行速度、歩幅が小さく、接地時に生じる床反力後方分力が増大する傾向が見られた。これらは生体力学的にも義足膝継手を接地後屈曲させる方法として合理的であり、イールディング機能を任意の条件で切断者が使用できるようになるためのトレーニングに活用可能である。上記成果について学会発表、論文掲載決定に至った。副次的なデータ解析として、データ提示がこれまで十分なされていないまま議論が進められている大腿切断者の平地歩行と下り坂歩行(イールディング機能無効時)で生じる力学的差異を今回計測したデータを用いて検証した。平地・下り坂歩行とも同等の歩行速度であったが、下り坂歩行では平地歩行に比べ、床反力内側方向成分(内外側方向の身体の安定性に寄与する)の増大が両側下肢で見られ、義足側下肢に生じる負荷の指標は減少傾向であったが義足の振り出しに関わる股関節パワー(筋がなす仕事の指標)の増大が見られた。下り坂歩行時、平地歩行と比べ健側では足関節のパワーの増大傾向が認められ、健側下肢への荷重量は個人差が大きいものの平均すると体重の10%以上平地歩行と比べ増大していた。上記は非切断者で生じるとされる膝関節周囲を中心とした力学的変化とは異なるものであり、下り坂歩行により生じうる大腿切断者の健側下肢への負担増大の可能性を示すデータが得られた。これらの内容を学会で報告し、論文も掲載決定となった。次年度は非電子制御膝継手を使用した計測と結果の解析を終え、得られた成果に関する学会発表、論文投稿を進める。

また、電子制御イールディング膝を用いた試用評価研究の準備を開始し(膝継手のリース開始と動作確認、倫理委員会申請・計測環境の整備・事前の計測練習と解析方法の確認)、倫理委員会による承認が得られた後に参加者のリクルート・データ収集を開始する。29年度が最終年度であるため、記入しない。理学療法学29年度が最終年度であるため、記入しない。
免疫疾患におけるユビキチン依存性ロジスティクスの関与についての検討

MHC class II(MHC II)は、CD4T細胞に抗原提示を行ない免疫を起動させる重要な分子である。近年、MHC IIをユビキチン化する事により機能を制御するE3ユビキチンリガーゼ(E3)MARCH-Iが見出され、MHC IIのユビキチン化による制御の意義が注目されている。すでに、我々はMHC IIのユビキチン化は樹状細胞の分化、機能を維持する為に必要である事を見出しており、MHC IIのユビキチン化による制御は免疫システムの恒常性に重要な役割をしている。従って、MHCがユビキチン化によってどのような輸送制御(細胞膜、細胞内小器官への輸送制御)を受けているのかを明らかにする事は重要である。本計画の最終年では、MARCH-IのホモログであるMIR2がMHC分子をどのように制御しているのかについての検討を行ない、論文として発表した(JBC 2010年)。MIR2がテトラサイクリンにて誘導的に発現する細胞システムを用いて、MHC分子にどのようなユビキチン鎖が形成されのかを検討し、ユビキチン化と細胞内輸送との関連を明らかにする事を試みた。興味ある事には、MIR2によってMHCにはK63とK11リンクのふたつのリンケージを持つ混合型のユビキチン鎖が形成されていた。そして、そのユビキチン鎖はepsin1をリクルートする事によってMHCのエンドサイトーシスを誘導している事を見出した。さらに、興味ある事には、今回見出された混合型ユビキチン鎖は、他のMIRファミリーによって起こるユビキチン化においても認められた。このように、ユビキチン鎖は現在考えられているものよりも複雑であり、免疫制御におけるユビキチン化も多様である事が強く示唆された。MHC class IIはMARCH-Iによるユビキチン化によってその細胞表面における発現が制御されている。MHC class IIのbeta鎖の225番目のリジン残基がユビキチン化部位である。本年度は、MARCH-IによるMHC class IIのユビキチン化が免疫システムにおいてどのような意義を持っているのかについて検討を加えた。最初に、MHC class IIのユビキチン化の状態が、免疫起動細胞である樹状細胞においてどのように制御されているのかついて検討した。樹状細胞は感染の刺激を受けると活性化し免疫を誘導する。この際に、病原体由来のペプチドを提示したMHC class IIが細胞表面に高発現することが明らかとなっている。この状態を模倣する為に、LPSにて樹状細胞を刺激した。その結果、MHC class IIのユビキチン化は顕著に抑制された。さらに、MARCH-Iの発現も同時に顕著に低下していた。これらの事から、感染刺激によってMARCH-Iの発現が減少し、MHC class IIのユビキチン化が抑制され、病原体に対する免疫が効率よく誘導されると考えられる。従って、この仮説を証明する為に、MARCH-Iのconditional knock-outマウスを作製した。このマウスはタモキシフェンの投与によってMARCH-Iが欠損出来るマウスであり、感染刺激によってMRRCH-Iが欠損する状況を模倣する事が出来る。現在までに、このマウスから作成した樹状細胞を用いて、in vitroにてMARCH-Iを欠損出来る事、さらにMHC class IIのユビキチン化が顕著に減弱する事を確認している。現在、この樹状細胞を作成し、我々の仮説の証明を行なっている所である。
母性ヒストンによるゲノムインプリンティングの生理的意義の解明

ゲノムインプリンティングは、胎盤を有する哺乳類において片アレル性の遺伝子発現を制御し、その破綻は発生・成育異常を引き起こす。これまでインプリンティングは配偶子由来のDNAメチル化で制御されると考えられていたが、一部の父性発現インプリント遺伝子は、配偶子のDNAメチル化非依存的に、卵子由来のヒストン修飾H3K27me3により制御されることを近年我々は見出した。このヒストン型のインプリンティングは、着床後の胚体組織では失われる一方で、胎盤でのみ維持されていた。これまでにGab1, Jade1/Phf17, Sfmbt2, Smoc1, Slc38a4, Xistの6個の父性発現遺伝子をヒストン型インプリンティング遺伝子として同定している。次に解明すべき疑問の一つは、これらの遺伝子が胎盤において片アレル性発現する生理的意義は何か、という点である。我々は、この疑問に答えるために、ヒストン型インプリンティングの破綻マウスモデルを作成した。具体的には、H3K27me3修飾酵素のEedを卵子特異的にノックアウトすることで、DNAメチル化型インプリンティングには影響を与えずに、ヒストン型インプリンティングのみ破綻させた胚を作成した。この胚は、胚盤胞期までの着床前発生は完了したが、着床数の減少・E6.5日時点での発生遅延・雄に偏った部分致死性が認められた。現在、これらの表現型に寄与するヒストン型インプリント遺伝子の同定を試みている。ヒストン型インプリンティングの破綻マウスモデルの確立、ヘテロ型変異による機能回復モデルマウスの作製、及び、ゲノム領域特異的なエピゲノム操作法の検討を進めた。概ね順調と言える。受精後、胎盤発生を通じて片アレル性遺伝子発現を維持するヒストン型インプリンティング遺伝子として、Gab1, Jade1/Phf17, Sfmbt2, Smoc1, Slc38a4, Xistの6個をこれまでに同定している。おそらくこの中に、そのインプリント破綻(両アレル性発現)が上述の表現型を引き起こす遺伝子があると考え、以下の2つのアプローチで検証する。1.母性H3K27me3を除去することでインプリント破綻を引き起こせることから、エピゲノム編集技術を用いてそれぞれの遺伝子のプロモーター領域のH3K27me3を除去する。これにより、上述の表現型が生じる遺伝子を同定する。2. Eed母性欠損胚において、各種のインプリンティング遺伝子にヘテロ型変異を導入することで表現型が回復する遺伝子を同定する。概ね順調と言える。
ハルデン物質Y_2BaNiO_5の強磁場サブミリ波及び遠赤外ESRによる研究

この研究課題の中核をなすサブミリ波ESRは本年度も多くの成果を上げた。特にこの研究課題に関連した仕事ではS=1のハルデン系Y_2BaNiO_5に対してS=1/2であるスピンパイエルス物質CuGeO_3のg値がスピンパイエルス転移点以下の温度で大きくシフトし、かつ周波数依存性があることが我々の系統的なサブミリ波ESR実験から明らかとなった。特にこのシフトはスピンパイエルス相と転移磁場以上でのM相ではまったく逆のシフトを各軸で示しており、このことはこれまでその磁気状態が実験的に明らかではなかったM相に関する重要な知見を与えるものと考えられる。その他CsNiBr_3における銷間の第二近接相互作用の存在や、Ba_2Cu_3O_4Cl_2やY_2BaCuO_5の反強磁性状態が我々のサブミリ波ESRから明らかとなった。Y_2BaNiO_5に関しては青山学院大学の秋光研から供給された単結晶の各軸に関するサブミリ波ESRを4.2Kで行い、NENPなどほかのハルデン系にCu^<2+>を置換した時見られるような鎖端によると考えられる共鳴が多数観測された。その解析から過剰酸素によるlow spin stateのNi^<3+>がCu^<2+>と同じ役割をになっており、実験結果を説明するには約10cm^<-1>の交換相互作用を仮定する必要があることが明らかとなった。ハルデンギャップ間の直接遷移の観測は震災で遠赤外レーザーが甚大な被害を受けたため達成されていないが、4.2Kから50Kの温度変化の観測から各軸の3重項内の遷移と考えられる吸収が観測され、その解析からDは約7cm^<-1>,Eは約0.17cm^<-1>と見積もられた。このように本研究は十分その成果が上がったと考えられる。
近現代インドにおけるカ-スト差別徹廃運動の研究

わが国におけるインド不可触民差別の研究は緒についたばかりである。新しい研究分野であるため,資料の所在さえわからないものが多い。したがって本研究は,この分野の基礎的文献の調査と,文献の蒐集に力を入れた。調査・蒐集の中心はアンベ-ドカルと新仏教運動に関するものであるが,さらに視野を広げ,カ-スト制度および不可解民制一般に関係する資料の調査・蒐集も可能な限り行った。本年度に購入した図書は300冊,前年度購入のものと合わせて840冊を蒐集することをできた。本年度においては,これらの図書の分類・整理を行い,國學院大學文学部東洋史研究室に既に所蔵されている図書を加えた約900冊の分類目録を作成した。その目録は報告書の中に収められている。蒐集図書は上記の研究室に常置し,学外の研究者の利用にも供する予定である。本研究のもう一つの目的は,インドの被差別民と交流をもっているわが国の諸団体の活動を調査することである。そうした諸団体の中では部落解放組識,仏教団体,キリスト教団体などが目立つが,活動の実態はあまり知られていない。本研究グル-プでは,それらの組識・団体を訪問し,情報の交換を行った。また本研究の分担者は,学外におけるカ-スト制度・不可解民制の研究グル-プとの交流に努めた。とくに東京の不可解民制研究会(代表,小谷汪之東京都立大学教授)との連携を強め,研究集会に出席し情報の交換を行った。なお,蒐集図書のうちアンベ-ドカル著作集の一部が研究代表山崎元一によって,翻訳されつつある(明石書店より平成4年秋に刊行予定)。個別研究においては,本研究課題と直接関係する成果はまだ上っていないが,本研究をインド社会史研究の一環して位置づけるならば,研究費の交付を受けた2年間にかなりの成果を上げ得たと言えるであろう。わが国におけるインド不可触民制の研究は緒についたばかりである。新しい研究分野であるため、資料の所在さえはっきりしないものが多い。したがって本研究は,この分野の基礎的文献の調査と、文献の蒐集に力を入れた。調査・蒐集の中心はアンベ-ドカルと新仏教運動に関係するものとなるが、さらに視野を広げ、カ-スト制度および不可触民制一般に関係する資料の調査・蒐集も可能なかぎり行った。本年度は、研究分担者の一人である石田英明と、研究協力者である岡嵜佐代子が、インド(カルカッタ,ボンベイ,デリ-)において図書蒐集に努め、大きな成果をあげた。本研究の第2の活動は、国内の諸機関に所蔵された資料の調査と,諸機関におけるインド被差別民との交流の調査である。本年度は、東京にある諸機関のほかに,福岡部落解放研究所、岡山部落解放研究所、大阪部落解放研究所を訪れたほか、熊本、長野、京都、大阪、名古屋、奈良で活動中の研究者を訪れ、情報交換を行った。また平成3年1月3月にインド仏教徒調査と従事するフイッツジエラルド氏(南山大学講師)とは綿密な研究上の打合せを行った。また、不可触民制,カ-スト制度を研究するグル-プの活動に参加した。とくに東京の不可触民制研究会(代表、小谷注之都立大学助教授)との連携を強め,研究会に出席し、情報の交換を行った。個別的研究においては,本研究課題と直接関係する成果はまだあがっていない。しかし本研究をカ-スト制度史研究の一環として位置づけるならば,本年度においてかなりの成果があげられたと言ってよかろう。

わが国におけるインド不可触民差別の研究は緒についたばかりである。新しい研究分野であるため、資料の所存さえわからないものが多い。したがって本研究は、この分野の基礎的文献の調査と,文献の蒐集に力を入れた。調査・蒐集の中心はアンベ-ドカルと新仏教運動に関係するものであるが,さらに視野を広げ,カ-スト制度および不可触民制一般に関係する資料の調査・蒐集も可能な限り行った。本年度に購入した図書は300冊,前年度購入のものと合わせて840冊を蒐集することができた。本年度においては、これらの図書の分類・整理を行い,国学院大学文学部東洋史研究室に既に所蔵されている図書を加えた約900冊の分類目録を作成した。その目録は報告書の中に収められている。蒐集図書は上記の研究室に常置し,学外の研究者の利用にも供する予定である。本研究のもう一つの目的は,インドの被差別民と交流をもっているわが国の諸団体の活動を調査することである。そうした諸団体の中では部落解放組織,仏教団体,キリスト教団体などが目立つが,活動の実態はあまり知られていない。本研究グル-プは,それらの組織・団体を訪問し,情報の交換を行った。また本研究の分担者は,学外におけるカ-スト制度・不可触民制の研究グル-プとの交流に努めた。とくに東京の不可触民制研究会(代表,小谷汪之都立大学教授)との連携を強め、春(東京外国語大学)と秋(名古屋大学)の研究集会に出席し情報の交換を行った。なお,蒐集図書のうちアンベ-ドカル著作集の一部が研究代表者山崎元一によって翻訳されつつある(明石書店より平成4年秋に刊行予定)。個別研究においては、本研究課題と直接関係する成果はまだ上っていないが,本研究をインド社会史研究の一隈として位置づけるならば,かなりの成果を上げ得たと言えるであろう。
NMRによるリゾチーム非天然構造の比較

リゾチームはもっともよく研究されているタンパク質のひとつである。そのために、タンパク質のフォールデリングのメカニズムや安定性の研究が広く行われている。特に、構造の安定性を熱力学的に議論する場合には天然構造と共に変性構造を知る必要がある。円偏光二色性による研究から同じ変性状態でも温度変性とグアニジン変性では二次構造が異なることが示唆されていた。そこで本研究では、このような変性構造の違いをNMRを用いて明らかにするために、交換の遅いNHのNMRシグナルを定量的に解析することで卵白リゾチームの塩酸グアニジン変性状態について検討した。実験では、卵白リゾチームと塩酸グアニジンを別々に重水素化する。次に、pHを調整した塩酸グアニジン重水溶液を作り、氷水で冷やしながら卵白リゾチームを溶かし試料とした。NMR測定はブルカ-DMX600を主に用いた。HD交換速度を測定するために、一定時間6Mグアニジン塩酸で変性させた。この後、急速に大量の重水を加えて塩酸グアニジンを透析で除き、シグナル分離がよくなる天然状態にして2次元NOESYスペクトルを測定した。実験の結果、6M塩酸グアニジン中10°Cでは、リゾチームは変性しているのにかかわらずHD交換速度がきわめて遅いものがあった。そのうちで遅いNHの交換速度は、一次構造やpH、温度、変性剤濃度を考慮したランダムコイルでの交換速度に比べて約10倍遅かった。この遅い部位は、残基番号50,60,65と90近辺にあった。プロテクションファクターとしては、尿素、温度、酸変性より数倍大きい値になった。特にCDスペクトルが似ている尿素変性状態に比べると数倍近く大きいものが有った。グアニジン変性状態では完全にランダムではなくそれら残基の交換速度を遅くするような構造つまり、水分子が近づきにくいような構造を取っていると考えられた。
重症敗血症における臓器リモデリングの検討

敗血症とは、感染に対して宿主生体反応の統御不全により臓器機能不全を呈している状態である。近年、効果的なガイドラインに基づく集学的治療が施されるようになって、短期的な治療成績は改善傾向にあるが、長期的な予後は悪いままである。本実験では、強力な抗炎症作用を有する遺伝子組み換え型トロンボモデュリン(rTM)を用いて、敗血症における血管機能障害の遷延抑制、血管内皮障害の抑制および回復期への影響を検証した。rTMには、リポポリサッカライド(LPS)によって生じる血管収縮機能低下の遷延を抑制する傾向が認められた。またLPSは血管内皮細胞を強く傷害するが、rTMによって組織構造が保たれる傾向を認めた。敗血症は感染によって惹起された全身性炎症反応症候群であり、臓器障害を合併した場合は重症敗血症と診断されてきた。2004年、米国集中治療医学会は敗血症の救命率向上を目的とした診療ガイドライン(Surviving Sepsis Campaign Guidelines)を発表した。この診療ガイドラインが普及したことにより、多くの施設で効果的な初期治療が行われるようになり、敗血症の生命予後は近年改善傾向にある。しかし多くの生存者で機能障害の遷延を認め、長期的な予後を悪化させる原因となっており、集中治療領域における新たな問題となっている。重症敗血症に伴う過大な炎症反応に暴露された各種臓器では、傷害を受けると同時に、修復過程においてリモデリングが生じる。この臓器リモデリングが敗血症罹患後の機能障害に関係している可能性がある。本研究ではこの臓器リモデリングに着目し、リアルタイムPCR法を用いて関連遺伝子を検討することで重症敗血症後の長期的な病態解明に寄与し、臨床応用に繋げることを目的としている。安定した実験方法の確立や実験機材および培養装置の整備に時間を要した。敗血症は依然として死亡率の高い疾患であるが、診療ガイドラインの世界的な普及などにより、敗血症の短期的な予後は改善傾向にある。しかし多くの生存者でさなざまな機能障害の遷延を認め、長期的な予後を悪化させる原因となっている。これらはICU-AW (ICU-acquired weakness)あるいはPICS (Post Intensive Care Syndrome)といった概念として知られており、集中治療領域における新たな課題となっている。2017年に発行された日本版敗血症診療ガイドライン2016においても、独立した章として取り上げられ、主に予防方法について検討されている。しかし、ICU-AWあるいはPICSの発生メカニズムについては不明な点が多い。2016年、敗血症は感染症によって重篤な臓器障害が引き起こされる状態と再定義された。従来の全身性炎症に関する評価から、臓器障害そのものの進展に着目する評価概念に変化している。敗血症では、全身性炎症に伴う過大な炎症性メディエーターに暴露された結果、各種臓器で細胞レベルでの機能障害が生じ、結果として臓器不全に至る。また、傷害を受けると同時に、細胞あるいは臓器の修復過程においてリモデリングが生じると考えられる。研究代表者は、このリモデリングが敗血症罹患後の機能障害に関係していると考えている。本研究は、血管や気管支における臓器リモデリングに着目し、リアルタイムPCR法を用いて関連遺伝子を検討することで敗血症後の長期的な病態解明に寄与し、臨床応用に繋げることを目的としている。安定した実験結果を得るため、培養装置や機器類の整備に時間を要した。敗血症のメカニズムは血管内皮障害を主体としたものである(J Thromb Haemost 2015;13:1743)。細菌の毒素は血管内皮細胞上のToll-like受容体を介して細胞内炎症性シグナル伝達経路を惹起させ、炎症性サイトカインの分泌を促進する(Innate Immun 2015;21:827)。過剰な炎症性サイトカインによって、血管内皮細胞はアポトーシスに至り、血管内皮がはがれて壁構造が破綻し、血管透過性亢進や凝固機能障害を招く(Crit Care Med 2004;32:901)。トロンボモデュリンは、レクチン様ドメインをはじめとする5つのドメインによって形成される血管内皮表在性タンパク質である(EMBO J 1987;6:1891)。トロンビンの抑制、あるいはプロテインCを活性化させることによって抗凝固作用や血管内皮保護作用を発揮する(Science 1987;235:1348)。本邦では遺伝子組換えトロンボモデュリン製剤が播種性血管内凝固治療薬として市販されている。トロンボモデュリンのN末端から155個のアミノ酸によって形成されるレクチン様ドメインには、抗凝固作用は存在せず、血管内皮に対する好中球接着抑制や、Nuclear factor-kappa B (NF-kB)の抑制による抗炎症作用を認める(J Exp Med 2002;196:565)。これらの抗炎症作用から、敗血症で認められる血管内皮障害に対して、トロンボモデュリンの保護作用が期待される。また本研究では、細胞の修復過程におけるリモデリングに着目し、トロンボモデュリンの効果を検討し臨床応用に繋げることを目的としている。

本実験では、強力な抗炎症作用を有する遺伝子組み換え型トロンボモデュリン(rTM)を用いて、敗血症における血管機能障害の遷延抑制、血管内皮障害の抑制および回復期への影響を検証した。rTMには、リポポリサッカライド(LPS)によって生じる血管収縮機能低下の遷延を抑制する傾向が認められた。またLPSは血管内皮細胞を強く傷害するが、rTMによって組織構造が保たれる傾向を認めた。敗血症モデルである培養細胞および実験動物を用いて、生化学的および遺伝子学的実験を行い、敗血症に関連した臓器リモデリングに関して、臨床応用を目指した検討を行う予定である。培養細胞や実験動物を用いて、敗血症モデルを作成し、生化学的および遺伝子学的実験により、敗血症に関連した臓器リモデリングを明らかにし、予防法に関した検討を行いたい。医歯薬学実際の旅費が予定額と異なるなどして、次年度使用額が発生した。旅費や消耗品等物品費の使用が予定よりも少なく、次年度使用額が発生した。実験消耗品および旅費等に使用予定である。平成29年度の旅費または消耗品等物品費として使用予定である。
サブミリPET装置を用いたヒト脳微細構造の活動評価および微小がんの診断

細かい加工がしやすい半導体材料を用いて構築された高空間分解能(解像度が1 mm程度)のヒト用のPET装置を用いて、代謝イメージングに応用する際の医学上の利点を検証することを目的とした。測定の結果、目指した画像を得ることができなかったが、検出器、装置デザイン、散乱線補正などの問題が明らかとなり、修正作業を行うことで性能が大幅に改善できる目途が立った。空間分解能が2 mm程度の装置を用いて、ヒトの脳や前腕筋活動の撮影を行い、画像を視覚的に評価した。脳の微細構造、微小癌、細い筋肉の活動の画像化を行う際、高分解能装置のほうが全身用PET装置よりも精密に描出できる可能性が高いと考えられた。「ヒト脳撮影用の超高分解能半導体PET装置」が完成した。これは、細かい加工が容易にできる半導体検出器を用いて、空間分解能が1mmを切る超高分解能PET装置を開発して、ヒトの様々な臓器の微細構造をふまえながら、その機能イメージングを行おうとする研究課題である。ヒト脳撮影用の超高分解能半導体PET装置を用いて、基本的な性能の評価を行った。実際にヒトを被写体として機能画像の撮影を行う場合には、脳内に分布した放射性薬剤から放出されるガンマ線が約1520 cmの距離を飛行する間に生体組織による散乱や吸収を受けるため、その補正が大変重要な課題となる。本研究では、その補正法の確立のために、既知濃度のラジオアイソトープとしてフルオロデオキシグルコース(FDG)水溶液を充填した「ファントム」をPETで撮影し、画像データを解析した。その結果、残念ながら、当初予想されていたような脳の形態に対応したFDG集積画像を得ることができなかった。その一因としては、散乱線の処理や画像再構成法の問題などが考えられ、改善が必要であることが示唆された。この改善のために、かなり抜本的な再検討を行うこととなり、当初、平成25年度に計画していたT1研究テーマ「超高分解能PETを用いたヒト頭部撮影法の確立」の一環として、散乱線、組織吸収法等の確立を進めることとした。とくに、画像再構成計算用にコンピューターを購入した。撮影条件と画像再構成法の最適化を行った。本研究で使用を予定していた超高分解能PET装置は、小型の2次元位置弁別型半導体検出器(1mm x 19mm x 20mm)を用いており、検出器を80枚積層した検出器ブロックをリング状に配置することで、x,y,z方向に約1mmの高分解能を発揮することが検出器のデータを元に下シミュレーションの結果から示されていた。ところが、ファントムを用いた撮像を行ったところ、被写体となった一定のボリュームを持った放射線源の形の描出が不良だった。この結果を受けて、本研究では、再度本装置の性能評価を行い、臨床利用に必要な条件を吟味することを目指した。まずは、1検出器ブロックの基本性能評価、2検出器ブロックの位置精度の評価、3装置全体としての性能評価、の3点に注目して性能評価を行った。その結果、1PET装置として機能するためには検出器ブロックのエネルギー閾値が一定の条件を満たしている必要があることが示された。また、臨床撮影時の長時間撮影では、検出器のpolarizationが発生して計数率が低下することが示された。さらに800個のうち多くの検出器に位置検出機能不良がものが混じっていることが判明した。2また、検出器ブロックの位置精度の再評価を行ない、位置精度を機械的に向上させるためのシステムを開発した。322Na点線源を用いて、位置補正後の視野内の空間分解能を再評価したところ、x方向で1.2mm FWHMの、y方向で1.4mm FWHMの空間分解能が得られた。これらのデータから、検出器の再整備が完了すると、優れた空間分解能の装置となることが推測された。また追加測定の結果、本装置の視野内の放射能量が40 MBq前後となることが示唆された。本研究の目的は、細かい加工が容易にできる半導体検出器を用いて構築された空間分解能が1 mm程度の「ヒト脳撮影用の超高分解能PET装置」を用いて、脳や癌などの代謝イメージングに応用し、その性能を評価することであった。ファントム等を用いて行った初期性能評価試験の結果、予想していたような画像を得ることができず、原因究明が必要となった。原因究明の結果、検出器自体の問題、散乱線補正の問題、装置デザインの問題などが明らかとなり、仕様変更と改造が必要となった。その作業中に予想外のPET装置の破損も起こり、多岐にわたる仕様変更ともあいまって、本装置を用いた臨床試験の実施は困難となった。実際の臨床試験および臨床画像の評価は、空間分解能が2 mmのPET型装置(PEM)を用いて行った。同装置による腫瘍の検出能力が全身用PET装置よりも優れていることはすでに示されていたため、[18F]FDGをトレーサーとして脳および前腕手部の骨格筋のイメージングを行う形で実施した。同一被験者において同じポジションで撮影された高分解能MRI画像とも重ね合わせを行い、両者の画像を比較したところ、高分解能PETのほうが全身用PET装置よりも解像力が優れていて、空間分解能が高いほど、微小構造物の観察がしやすいことが再確認できた。今後は、改造された検出器を新しい装置デザインに従って配列した新PET装置を用いて臨床試験を行うことが計画されている。

本研究で検討された事項は今後の測定に非常に有用なデータとなった。上記と同様の所見が将来の臨床試験でも再現されることが期待される。細かい加工がしやすい半導体材料を用いて構築された高空間分解能(解像度が1 mm程度)のヒト用のPET装置を用いて、代謝イメージングに応用する際の医学上の利点を検証することを目的とした。測定の結果、目指した画像を得ることができなかったが、検出器、装置デザイン、散乱線補正などの問題が明らかとなり、修正作業を行うことで性能が大幅に改善できる目途が立った。空間分解能が2 mm程度の装置を用いて、ヒトの脳や前腕筋活動の撮影を行い、画像を視覚的に評価した。脳の微細構造、微小癌、細い筋肉の活動の画像化を行う際、高分解能装置のほうが全身用PET装置よりも精密に描出できる可能性が高いと考えられた。本研究の現在までの達成度はやや遅れており、その理由を以下に記す。本装置では、x,y,z方向に約1mmの高分解能を発揮することが期待されていた。ところが、ファントムを用いた撮像を行ったところ、画像上、被写体となった一定のボリュームを持った放射線源の形の描出が不良だった。この結果を受けて、本研究では、再度本装置の性能評価を行い、臨床利用に必要な条件を吟味することを目指した。まずは、1検出器ブロックの基本性能評価、2検出器ブロックの位置精度の評価、3装置全体としての性能評価、の3点に注目して性能評価を行った。再評価の結果、様々な問題点が見つかり、一つ一つ確認しながら調整を進めていくことが必要となった。種々のデータから、検出器の再整備が完了すれば、優れた空間分解能の装置となることが推測されている。また追加測定の結果、本装置の視野内の放射能量が40 MBq前後となることが示唆された。核医学ヒト脳撮影用の超高分解能半導体PET装置は完成したものの、試験撮影と基本的な性能評価を行った際に、当初予想されていたような性能の発揮が難しいことが判明した。今後、慎重にさらなる性能評価と性能改善のための作業を進める。現在の計画では、平成27年度中に試験撮影を実施する予定である。装置の試験撮影が困難な場合の対応策として、別の高分解能PET装置で撮影を行い、将来の画像の比較に備えることも検討する。被写体の大きさの問題もあるため、当初予定していたヒトの頭部の撮影は困難となる可能性もあり、奥行きが小さい、ヒトの手の筋肉のアクティベーション課題を考案して、試験撮影をするのが現実的と考えられる。追加測定の結果、本装置の視野内の放射能量が40 MBq前後となることが示唆されているため、臨床使用する上でも、合理的な性能になるものと思われる。将来的には、臨床用の比較的高分解能PET装置の画像と超高分解能PET装置の画像の比較を行い、次の装置の構築に備える。本研究課題の現在までの達成度は、やや遅れている、であり、その理由としては、ヒト脳撮影用の超高分解能半導体PET装置は完成したものの、基本的な性能の評価を行った際に、残念ながら、当初予想されていたような脳の形態に対応したFDG集積画像を得ることができなかったからである。その一因としては、散乱線の処理や画像再構成法の問題などが考えられ、改善が必要であることが示唆された。この改善のために、かなり抜本的な再検討を行うこととなり、当初、平成25年度に計画していたT1研究テーマ「超高分解能PETを用いたヒト頭部撮影法の確立」の一環として、散乱線、組織吸収法等の確立を進めることとした。現在も調整作業を続けている。