hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
コリオリ加速度および弾道飛行による宇宙酔いの研究-とくに発症要因と空間識の解析について-

動揺病の発症の発症過程は不明な点が多く、それを総合的に解析することにより、動揺病の本態に近づくことをひとつの目標に置いた。その方法として、コリオリ加速度負荷(コリオリ刺激)を用いて高頻度に動揺病を誘発させ、そのときに得られる生体反応から多くの成果が得られた。ひとつは、動揺病の発症過程では視床下部、下垂体系ホルモンが著しく分泌され、動揺病の病状を呈しない群ではその分泌が起きないことである。つまり動揺病の発症と視床下部・下垂体系ホルモンとの分泌には相関関係があり、その関係をあらたに作成した動揺病スコアーにて検証した。この動揺病スコアーは宇宙開発事業団の施設を用いて多人数の健康成人のボランティアによって行われた。NASDA方式の動揺病スコアーの利点は、各被験者自信が理解できる内容を定量化することであり、いままで行われていた方法より、客観的にしかも多人数におこなえることがわかった。また空間の認識を重力方向と自分の頭部を中心とした身体軸を定量的に解析する装置を開発した。この装置を用いて動揺病の発症前後の空間織を解析した。その結果、重力軸方向の認識誤差は発症後でも有意な差を認めなたったが、身体軸では発症前後と比較して明らかに身体軸の誤差が増大していた。このことは、動揺病の発症に重力軸と身体軸との間で認識の誤差の増大が関与している可能性を示唆している所見と考えられた。耳石器の他覚的解析装置として、眼球反対回旋運動の測定があるが、眼球反対回旋運動を画像解析してみたところ動揺病の発症しやすい被験者では傾斜回転の負荷刺激により不規則な運動性を示すことが判った。さらに視野刺激を重力軸方向と水平方向に分けて被験者に与えて動揺病を誘発させたところ(Psudo-Corioliis)、重力方向の視野刺激ではほとんど病状が起こらず、重力方向にもっとも角度が大きい水平方向で明らかに症状が誘発されることが明らかになった。(1)健康成人(20-30歳)の被検者(15名)に対して、傾斜回転負荷装置(筑波宇宙センター内に設置)を用いて、頭部を中心軸とした傾斜回転時の眼球反対回施運動(OCR)を画像処理と高速演算処理を用いて赤外線眼球運動解析装置によりコンピュータ解析した。その結果、OCRの左右不対称な反応だけでなく不規則な運動性が動揺病の易罹患性に関係していた。(2)水平・垂直認知検査装置を用いて、正常頭位、頸部左右屈曲位、傾斜椅子による前後左右傾斜時など頭位や体位が変化した場合のX,Y方向の空間識を分析し、予想以上に重力軸の認識が精度高く、身体軸の認識に個体差がめだった。(3)被検者に対して心電計、呼吸器計、非観血的連続動脈波、指尖容積脈波計、皮膚電気反射計、電気眼振計、赤外線CCDカメラを装置し、回転加速度負荷装置(筑波宇宙センター内に設置)に固定し、コリオリ加速度負荷(6 rpm(0.628 rad/s)の等速回転から5 min毎に回転速度を上げていき、最大30rpmまでとし、等速回転中は、前後左右に頭部を屈曲することを指示し、5min毎に30secの休息)を与えた。(4)加速度負荷中、及び前後の各種の生体情報の変動をコンピュータを用いて解析した。同時に負荷前後の血液、尿の採取により、カテコラミン,ACTH,PRL,ADH (バゾップレシン),エンドルフィンなどの変化を分析し、発症過程や症状との関連について詳細に検討した。

その結果、罹患性の高い群では発症過程で上記のすべての生体反応のダイナミックな反応を示したが、低い群ではその過程の動きが明らかに少なかった。さらに易罹患性と視床下部・下垂体系ホルモンの分泌に有意な関係がみられ、動揺病の症状とADH,エンドルフィンの分泌に高い相関関係を認めた。以上より、耳石器の不規則な運動性と易罹患性との間に関係がみられ、動揺病の発症過程には、ADHを中心とした生体反応のダイナミックな変動がみられることがわかった。1.健康成人ボランティア(20-30歳)の被験者(22名)に対して、空間識検査装置によって重力軸と身体軸の方向に対する空間識の解析をおこなった。同時にコリオリ刺激による動揺病を発症させ、発症前後の空間識を解析した。その結果、動揺病の発症後には、重力方向と身体軸方向の認識に明らかな解離を認め、動揺病の発症には空間識の混乱が発症に関与していることを示す内容であった。2.傾斜椅子を用いて眼球反対回旋運動(OCR)を画像解析し、筋力負荷や覚醒度の違いを研究した。この結果、覚醒度があがる状況では、OCRの動きにスムーズさが増加し、さらに筋力負荷による脊髄上行系の賦活により、OCRの開始点などの運動性に変化が生じることがわかった。このことは、OCRは、耳石系からのポリシナプティックな情報が眼球に影響をあたえていることを示唆する結果があった。3.またコリオリ加速度負荷による動揺病の易罹患性と眼球反対回旋運動との関係を研究したところ、運動性に左右対称の運動性があり、しかも不規則な動きの少ない人ほど動揺病の罹患性が低く、不規則が高い人ほど動揺病に易罹患性を示す傾向が見られた。4.抗動揺病薬(抗バゾップレシン作動薬、V1ブロッカー)を二重盲検法で投与し、各種パラメータの変動を詳細に検討した。その結果、V1ブロッカーはコリオリ刺激による動揺病の発症を抑制することが明らかになった。今後、動揺病スコアーのの詳細化基準の作成による症状把握の向上を作り、症状の進行過程を解析できるようにすることと、空間識と視覚入力の関係や自律神経系の他覚的解析をさらに詳細に研究する必要があると考えられた。動揺病や宇宙酔いは、耳石器と他の感覚器との情報の混乱に関係があるという仮説(感覚混乱説)がある。そこで、動揺病の発症過程と空間識の混乱との関係を研究する計画をたて、同時に他覚的で定量的な自律神経機能の解析と視床下部・下垂体系ホルモンの分析もおこない、前庭機能との関連を調べた。それともに抗動揺病薬の投与による症状の抑制状態やそれらの自律神経機能の変化も検討した。さらに傾斜負荷による耳石機能を眼球反対回旋運動の解析から検討した。本年度(平成6年)では、この研究の中で、視覚刺激を主体にした動揺病を誘発できる実験モデルとして視覚刺激装置として半円球スクリーンを用い、ランダムドットによる重力方向の視覚刺激と、水平方向の視覚刺激を被験者に与えた(いわゆるPseudo-Coriolis)。その結果、重力方向の視覚刺激では動揺病の症状がおきにくいが、水平方向では著しく動揺病症状を誘発し、両者のあいだに明らかに動揺病の発症に違いが生じることが判明した。また、つくば宇宙センターにある傾斜椅子を用い、上記の視覚刺激によって耳石器への影響を眼球運動解析装置で画像解析し、長時間傾斜状態を続けると、次第に眼球反対回旋運動がもとにもどる傾向を示し、その程度は視覚刺激の方向に関係ないこともわかった。
理論計算が先導する遷移状態制御に基づく多様性指向型触媒・反応開発

本研究では、近年の計算機や計算手法の進展に鑑み、理論計算を先導的に活用した高効率・高選択的な触媒・反応開発と、その合理設計手法の確立を目的としている。特に、触媒/基質の相互作用ネットワークによって特定の遷移状態を安定化する「遷移状態制御」に基づき、複数の反応点(官能基)を含有する基質を分子認識して反応部位・立体選択的な分子変換を達成する分子性触媒を開発し、多官能性を有する1つの鍵分子ユニットから、様々な有用物質を高選択的に提供できる「多様性指向型触媒・反応」への展開を目指す。具体的には、(I)GRRM法・AFIR法を用いた多官能性基質の反応に潜在する遷移状態の網羅探索、(II)遷移状態制御に立脚した高精度DFT計算による触媒の合理設計、(III)多様性指向型触媒・反応の実験検討を相互に連携しながら実施する。本年度は、(I)と(II)に関連して、グアニジン-ビスウレア触媒による1,4 -ナフトキノン誘導体に対する不斉エポキシ化反応、二機能性スルフィド触媒や三核亜鉛触媒による不斉ブロモラクトン化反応、ボロンエノラートによる求電子的不斉シアノ化反応、カルボン酸-チオウレア触媒による不斉Pictet-Spengler反応など多様な不斉触媒反応について、遷移状態の網羅探索手法の開拓と併せて異種相互作用の協働作用の観点から立体制御機構を解明した。(III)に関連して、独自に設計・開発した金属-ビスアミジン触媒を用いて、α-ケトエステルの不斉ビニロガス向山アルドール反応やβ,γ-不飽和α-ケトエステルとインドールの不斉Friedel-Crafts反応を見出した。「遷移状態制御」において鍵となる異種相互作用の協働作用の観点から、様々な不斉反応について遷移状態の網羅的探索から触媒/基質の相互作用解析を行い、それらの立体制御機構の解明に大きな進展が見られた。またその過程において、GRRM法・AFIR法を用いた遷移状態の網羅探索法を一定程度確立することができた。さらに、独自に設計・開発した金属-ビスアミジン触媒が適用可能な不斉反応を複数見出し、いずれも高エナンチオ選択性を達成することができた。今後は、購入した計算機を活用して遷移状態の探索・解析をさらに加速させ、これまでに確立したワークフローを独自開発した分子性触媒へと応用し、その分子認識能を解明しながら「多様性指向型触媒・反応」への展開を目指す。以上より、本研究はおおむね順調に進展していると判断できる。本年度は様々な不斉反応の理論的検討を通して、主に異種相互作用の協働作用による立体制御機構の解明に大きな進展が得られた。また、独自開発した分子性触媒についても、適用可能な不斉反応を複数見出している。今後は、これまでに得られた計算・実験研究の成果に基づき、アルデヒドやα-ケトエステルの識別など分子認識能を指向した触媒・反応設計へと展開する。理論計算が先導する分子性触媒の合理設計の確立に向けて、単純な(単官能基質)に対するGRRM法・AFIR法を用いた遷移状態の網羅探索法を多官能基質へと応用していく。併せて、異種相互作用の協働作用に着目した理論的研究については引き続き精力的に実施し、不斉反応における立体制御機構の解明についてもさらに知見を広げるとともに深化させ、実際の触媒開発にフィードバックする。これまでの触媒・反応開発は、多くの実験検討で培われた経験的な分子像に基づいて進められてきたが、近年の計算機や計算手法の進展により、理論計算に基づく合理設計が可能な時代が到来している。本研究では、理論計算を先導的に活用した高効率・高選択的な触媒・反応開発と、その合理設計手法の確立を目的としている。特に、触媒/基質の相互作用ネットワークによって特定の遷移状態を安定化する「遷移状態制御」に基づき、複数の反応点(官能基)を含有する基質を分子認識して反応部位・立体選択的な分子変換を達成する触媒を開発する。さらに、多官能性を有する1つの鍵分子ユニットから、様々な有用物質を高選択的に提供できる「多様性指向型触媒・反応」への展開を目指す。本年度は、主に理論計算と合成実験の予備的な検討を実施した。P-スピロイミノホスホラン触媒によるアズラクトンとN-アシルピロールの不斉1,6-付加反応、グアニジン-ビスウレア触媒による1,4 -ナフトキノン誘導体に対する不斉エポキシ化反応について理論的検討を行い、水素結合ネットワークを基盤とする立体制御機構を解明した。また実験の初期検討として、独自に設計・開発した金属-ビスアミジン触媒のルイス酸部位、ブレンステッド酸部位における協働的相互作用に着目し、不斉向山アルドール反応における分子認識能を検討したところ、α-ケトエステルに対して高い化学選択性を示すことを見出した。「遷移状態制御」の1つの設計指針として、計算検討によって水素結合ネットワークによる制御機構について一定の成果を得た。実験検討で先行しているルイス酸・水素結合などの異種相互作用の協働作用と併せて、これらの成果は分子認識能に着目した研究方針へとフィードバックされ、今後はGRRM法・AFIR法を用いた遷移状態の網羅探索法を確立しながら、異種相互作用の協働作用による多官能基質の遷移状態制御について展開する。以上より、順調に進展していると判断できる。

本研究では、近年の計算機や計算手法の進展に鑑み、理論計算を先導的に活用した高効率・高選択的な触媒・反応開発と、その合理設計手法の確立を目的としている。特に、触媒/基質の相互作用ネットワークによって特定の遷移状態を安定化する「遷移状態制御」に基づき、複数の反応点(官能基)を含有する基質を分子認識して反応部位・立体選択的な分子変換を達成する分子性触媒を開発し、多官能性を有する1つの鍵分子ユニットから、様々な有用物質を高選択的に提供できる「多様性指向型触媒・反応」への展開を目指す。具体的には、(I)GRRM法・AFIR法を用いた多官能性基質の反応に潜在する遷移状態の網羅探索、(II)遷移状態制御に立脚した高精度DFT計算による触媒の合理設計、(III)多様性指向型触媒・反応の実験検討を相互に連携しながら実施する。本年度は、(I)と(II)に関連して、グアニジン-ビスウレア触媒による1,4 -ナフトキノン誘導体に対する不斉エポキシ化反応、二機能性スルフィド触媒や三核亜鉛触媒による不斉ブロモラクトン化反応、ボロンエノラートによる求電子的不斉シアノ化反応、カルボン酸-チオウレア触媒による不斉Pictet-Spengler反応など多様な不斉触媒反応について、遷移状態の網羅探索手法の開拓と併せて異種相互作用の協働作用の観点から立体制御機構を解明した。(III)に関連して、独自に設計・開発した金属-ビスアミジン触媒を用いて、α-ケトエステルの不斉ビニロガス向山アルドール反応やβ,γ-不飽和α-ケトエステルとインドールの不斉Friedel-Crafts反応を見出した。「遷移状態制御」において鍵となる異種相互作用の協働作用の観点から、様々な不斉反応について遷移状態の網羅的探索から触媒/基質の相互作用解析を行い、それらの立体制御機構の解明に大きな進展が見られた。またその過程において、GRRM法・AFIR法を用いた遷移状態の網羅探索法を一定程度確立することができた。さらに、独自に設計・開発した金属-ビスアミジン触媒が適用可能な不斉反応を複数見出し、いずれも高エナンチオ選択性を達成することができた。今後は、購入した計算機を活用して遷移状態の探索・解析をさらに加速させ、これまでに確立したワークフローを独自開発した分子性触媒へと応用し、その分子認識能を解明しながら「多様性指向型触媒・反応」への展開を目指す。以上より、本研究はおおむね順調に進展していると判断できる。本年度に得られた実験・計算の予備的検討の知見に基づき、今後は異種相互作用の協働作用を指向して、多官能基質に対して高度な分子認識能を示す触媒設計を進める。理論計算が先導する触媒の合理設計に向けて、単純な(単官能基質)に対するGRRM法・AFIR法を用いた遷移状態の網羅探索法を確立し、多官能基質に対しても適用していく。併せて、引き続き関連するDFT計算を実施し、金属触媒部位や酸・塩基触媒部位における協働作用による立体制御機構についてもさらに知見を深め、実際の触媒開発にフィードバックする。本年度は様々な不斉反応の理論的検討を通して、主に異種相互作用の協働作用による立体制御機構の解明に大きな進展が得られた。また、独自開発した分子性触媒についても、適用可能な不斉反応を複数見出している。
ウイルス感染細胞特異的ドラッグデリバリーシステムによる狂犬病治療法の開発

当初の計画では、ナノ粒子を血中に投与し、血液脳関門(BBB)を通過させて脳実質へ送達することを目的とし、BBB透過性分子とRABV感染細胞特異マーカーで修飾したナノ粒子の開発を目指していた。しかし近年、経鼻接種により、薬剤を脳実質へ送達する技術が進展しつつある。経鼻接種では、血中投与より低い侵襲性で効果が期待できることから、本研究においても経鼻接種を前提にナノ粒子の開発を進めることとした。今年度は、in vitroにおけるウイルス増殖阻害効果を確認済みの抗RABV-P蛋白質scFvクローン(scFv-P19)について、作用機序の解明を目指してエピトープの解析を進めた。決定したエピトープの位置から、同scFvがP蛋白質とL蛋白質の結合を阻害する可能性が示唆されたことから、岐阜大学応用生物科学部共同獣医学科の伊藤直人博士および牧野真知子氏の協力を得て、PおよびL蛋白質発現細胞lysateを用いた共免疫沈降法を実施したが、scFv-P19によるP-L蛋白質間の結合阻害作用は確認できなかった。続いて、経鼻接種の条件を検討するため、まず市販のtransfection試薬を用いて、scFv-P19発現プラスミド封入ナノ粒子を作製し、マウスへの経鼻接種を行った。接種2日後にホルマリン固定した脳材料から切片を作製し、抗scFv抗体を用いた免疫組織化学染色を実施した。接種部位および脳においてscFvの発現は確認できなかったが、接種時の麻酔方法や投入するDNA量等の条件を変更することで、発現効率の向上が期待できる示唆が得られた。in vitroにおけるウイルス増殖阻害効果を確認済みの抗RABV-P蛋白質scFvクローン(scFv-P19)について、エピトープマッピングを行い、P蛋白質のN末端に近い6アミノ酸残基の幅に絞り込むことができた。同領域については、過去にL蛋白質との相互作用に関与する可能性を示唆する報告がなされているが、現時点ではscFv-P19によるP-L蛋白質間の結合阻害作用を示す結果は得られていない。しかし、今回のエピトープの詳細な決定は、scFvの機能解析のための具体的な実験計画の策定につながることから、大きな成果と考えている。scFvの中枢神経系へのデリバリーについては、当初「RABV感染細胞特異マーカー結合分子」を用いて、RABV感染細胞特異的に発現させるピンポイントDDSを目標としていたが、同分子については、複数の候補について研究を進めているものの、まだ確定するに至っていない。一方、近年の経鼻接種の研究では、標的特異マーカーを保持しないナノ粒子について、至適なナノ粒子組成や接種方法を用いることで、脳の広範囲にデリバリーされる報告が得られている。このことから、本課題においても、まず標的特異マーカーを保持しないナノ粒子を経鼻接種することにより、scFvを中枢神経系にデリバリーするために最適な条件を探索する必要があると考える。そのために本課題の実施を1年延長したことから、進捗状況を「やや遅れている」とした。一方、DDSについては、上述のとおり、近年の研究では至適なナノ粒子組成や接種方法を用いることで、経鼻接種により脳の広範囲にデリバリーされる報告が得られていることから、標的特異マーカーを保持しないナノ粒子を中枢神経系へデリバリーすることを当面の目標とする。デリバリーするscFv遺伝子は、マウスに合わせてコドン最適化したscFv-P19に照準を絞り、in vitro/in vivoにおける実験に利用する。具体的には、まず組成ならびに粒子径を至適化したscFv-P19遺伝子封入ナノ粒子をRABV感染/非感染細胞に接種し、scFvの発現状況、RABVの増殖阻害効果を検証する。並行して、同ナノ粒子を非感染マウスに経鼻接種し、中枢神経系におけるscFv発現分布を解析し、至適な接種条件を探る。その結果をふまえ、RABV感染/非感染マウスにナノ粒子の経鼻接種を行い、scFvの発現状況、RABVの増殖阻害効果およびマウスの生存日数への影響を検証する。狂犬病は、狂犬病ウイルス(Rabies virus: RV)を原因とする人獣共通感染症である。ひとたび発症すると確実な治療法はなく、致死率はほぼ100%である。本研究は、RVに対する人工小型抗体(single chain variable fragment: scFv)をRV感染細胞に導入して、RVの増殖を阻害することにより、狂犬病の治療法への応用を目指す。これまでに中枢神経系を標的にしたドラッグデリバリーシステム(DDS)については研究が進められてきたが、ウイルス感染細胞特異的なデリバリーについては報告されていない。本研究では、人工小型抗体を中枢神経系のRV感染細胞特異的に発現させるピンポイントDDSの構築を行い、ウイルス増殖阻害効果について検討する。今年度には以下の項目に関して研究を行った。1)RABV感染細胞に特異的に発現する蛋白質の探索ピンポイントDDSの標的分子となる、感染細胞に特異的に発現する蛋白質を探索するため、過去に実施したRV固定毒株接種/非接種マウス脳のマイクロアレイ解析の結果を再検証した。その結果、接種マウス脳において、非接種マウス脳より発現が向上している遺伝子は複数確認できたものの、接種マウス脳のみに発現している宿主遺伝子は確認できなかった。このため、宿主蛋白質ではなく、RV感染により細胞表面に特異的に発現するRV-G蛋白質を標的としたピンポイントDDSの可能性を検証することにした。

RV-G蛋白質に対するscFvを、各種抗RV-scFv遺伝子を封入したナノ粒子表面に外套させることにより、RV感染細胞へのピンポイントDDSの構築を目指した。まず抗RV-G scFvの選択に必要となる精製RV-G蛋白質を大量に作製するため、RV-G(固定毒株由来、街上毒株由来)発現バキュロウイルスを作製し、RVの発現を確認した。現在、精製RV-GをscFvファージディスプレイライブラリーのパンニングに利用するための準備を進めている。「1)RV感染細胞に特異的に発現する蛋白質の探索」については、当初の計画では新たにマウスへのウイルス接種試験を行い、プロテオーム解析を実施する予定であった。しかし、過去に実施したRV接種/非接種マウス脳のマイクロアレイ解析結果の再検証を行うとともに、他グループの論文報告のデータも複数検証したところ、RV感染細胞・組織のみに発現している宿主遺伝子/蛋白質を確認できなかったことから、現時点で新たに動物実験およびプロテオーム解析を実施しても得られる成果は少ないと判断した。そこで、確実にRV感染細胞のみに発現しているウイルス由来蛋白質に着目した。RV-G蛋白質は、固定毒株感染細胞の細胞膜上にはが顕著に発現しており、街上毒株感染細胞の細胞膜上にも低レベルながら発現することが知られていることから、RV-GをピンポイントDDSの標的として、今後の研究を進めることとした。これらのことから、本項目についてはおおむね計画通りに進行したと考えている。「2)RV-G蛋白質発現バキュロウイルスの作製」については、RV固定毒株および街上毒株のG蛋白質を発現するバキュロウイルスを作製し、発現を確認することができた。今後の抗RV-G scFvを選択するためのツールができたことから、本項目についてはおおむね計画通りに進行したと考えている。当初の計画では、ナノ粒子を血中に投与し、血液脳関門(BBB)を通過させて脳実質へ送達することを目的とし、BBB透過性分子とRABV感染細胞特異マーカーで修飾したナノ粒子の開発を目指していた。しかし近年、経鼻接種により、薬剤を脳実質へ送達する技術が報告され、DDS研究において進展が期待される分野のひとつになっている。経鼻接種による脳内への薬物移行メカニズムは完全に明らかにされていないものの、血中投与より低い侵襲性で効果が期待できることから、本研究においても経鼻接種を前提にナノ粒子の開発を進めることとした。今年度は、ナノ粒子による抗RABV-P scFv遺伝子の導入効率および細胞毒性を評価するため、組成の異なる2種類のリポソーム(1、2)を作製した。混合脂質として、1ではdicetylphosphate-diethylenetriamine誘導体/コレステロール/ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン(混合比:1/1/1)、2ではdioleylphosphate-diethylenetriamine誘導体/コレステロール/ジパルミトイルホスファチジルコリン(同:2/2/1)を使用した。1、2のいずれにおいても、市販のtransfection試薬に比べ、in vitroにおける導入効率は劣るものの、細胞毒性の大幅な低減が確認できた。今年度は複数の組成のリポソームを用いて、in vitroにおけるscFv遺伝子の導入効率および細胞毒性を評価した。
同調回転慣性質量トランスデューサーの開発とその検証実験

研究代表者らが提案している構造物の振動エネルギーを電気エネルギーへと効率的に変換することで振動制御を実現する新たな制振装置である同調回転慣性質量トランスデューサーの地震動を受ける建築構造物における有効性を検証するため、三層のベンチマーク建築物モデルやアウトリガー構造をもつ超高層建築物モデルを用いて数値解析シミュレーションを実施し、振動制御性能と発電効率を計算し、良好な結果を得た。また同時に、提案する装置の縮小型のプロトタイプを設計、作成した。ここでは発電用にエネルギー変換効率の高い三相モーターを用いて、抵抗をスター結線によりモーターに接続し、この抵抗値により装置が発揮する減衰を調節出来るようにした。また、簡単のため、この抵抗により消費される電力を発電量と定義した。さまざまな周波数をもった正弦波を入力した加振実験を行った。そして、実験により、提案する装置がある特定の周波数をもった外乱に対してエネルギー吸収効率を大きく向上させる事が可能なことを実証した。さらに、得られたデータから最小二乗法を用いたカーブフィッティング手法により、実験データを非常に高い精度で再現出来る、摩擦力等によるエネルギー損失を考慮したより信頼性の高い数理モデルを導出した。現在は一部をコンピューター上で数値解析シミュレーションを行うことで、非常に簡単に提案する装置の地震動を受ける構造物における有効性を実証することが可能となるリアルタイムハイブリッドシミュレーション実験を実施出来る環境の構築を進めている。基本的には当初の予定通り研究を遂行出来ている。これまでに得られた知見をもとにして、改良型の試験体を作成し、より高いエネルギー変換効率を実現させる。また、リアルタイムハイブリッドシミュレーション実験や振動台実験により、地震動を受けた建築物における提案する装置の有効性を実験にしょり実証する。
高度道路交通システムに於ける車両制御のための車車間通信方式の開発

本研究の目的は、車々間通信を用いて交通事故を防止することである。まず、交通事故の分析をおこなったところ、出会い頭衝突事故が27.2%で最も多く、そして追突事故が24%であった。ここで追突事故防止のためには見通し内での通信で良いが、出会い頭事故を防ぐためには見とおし外通信ができることが必要となる。よって電波の回折を利用した出会い頭事故防止方法は追突事故防止にも適用できるので、交通事故を大幅に減らすことができる。次に事故防止には早くブレーキを踏むこと、すなわち1秒早く踏めれば90%の事故を防ぐことができるといわれています。車々間通信で相手の車の速度と位置の情報を得て、衝突の可能性を計算し、運転手にブレーキを踏むよう警告を出し、これが無視されれば強制ブレーキをかけることにより事故を防ぐことができる。よって車の位置と速度の計測、車々間通信、予測計算と警告及び強制ブレーキとから成る事故防止方法を提案した。次に交差点における電波の回折による減衰量を実測した。その結果、距離100mの地点でVHF帯(30100MHz)の減衰量が50dBであった。2.4GHz帯では回折とマルチパスによる減衰が大きく、適当でないことが分かった。サービスエリアを100mとして100台の車と短時間に通信するために、アドレス割付が不要でネットワークでない放送局型が良いことが分かり、FDM-GMSK方式を提案した。そしてFDM-GMSKの送受信機のスペックを示し、100チャネルの受信機としてFFTを用いた並列復調方式を提案している。また、FH-SS方式は追突防止のように車の数が少ない場合に使用可能である。また初年度の研究ではFH-SS方式の送受信機の開発を目指しており、ホッピング周波数が256KHzの高速シンセサイザを完成させた。本研究の目的は、車車間通信によって他車の位置や速度等の情報で数秒先を予測し、交通事故防止のため警告とかブレーキ操作などを行うための通信方式の開発である。まず高速ホッピングスペクトル拡散通信方式(FH-SS)が、実験の点からもマルチパスのある車車間通信に有効であることを示すことである。A.平成10年度の目標は、2.4GHz帯におけるFH-SS方式の送信機と受信機を作ることである。1. FH-SS M-ary FSK送信機は完成した。この方式は位相差の差を用いた高速切り替え周波数シンセサイザであり、平成10年6月のスペクトル拡散研究会SST98-9(電子情報通信学会技術研究会)で発表している。本送信機の仕様は、出力周波数2.4112.419GHz、ビットレート32kbps,ホッピングレ一ト128kHzである。2.受信器として、ビット誤り率特性がよい可変しきい値方式を用いたFSK-PLL復調器(SST97-69)を製作することである。現在、入力周波数(中間周波数)2MHzで動作可能で低遮断周波数のPLLを完成させた。この後、可変しきい値回路と高周波回路および同期回路を製作する予定である。B.その後、通信方式に関する2件の論文「FH/SSによる周波数ダイバーシチを用いた車車間通信、電子情報通信学会ソサエティ大会ITSシンポジウムSAD-2-17-」と「交差点などの事故防止のための見通し外車車間通信方式、研究会報告SST-98-36」を発表した。

すなわち、交差点等の出合い頭の事故を防ぐためには、交差点で互いに車車間通信をする車が約100台程度および通信エリアは半径100m程度で、交通信号の状態まで含め、約0.1秒周期で通信を行うことが必要である。これは、個々の車が放送局型で、つまり約100局の放送局があり、同時に放送と受信をする並列同時通信形態となる。このため同期が不要でマルチパスフェージングに有効なマルチキャリヤFSK方式も研究する必要がある。車の自動運転や追突事故防止などを目的としたと車々間通信の研究がなされているが、年間78万件、死者9649人、1兆円の経済損失にも達する交通事故を防ぐ研究が最も急がれ、これが本研究の目的である。平成9年度交通事故統計年表から交通事故の内容を調査したところ、出会い頭事故が27.2%と最も多く、道路幅がほぼ同じで信号機の無い交差点で多く発生している。よって、交通事故を減らすには、道路幅がほぼ同じで信号機の無い交差点で発生する出会い頭事故防止の方法を開発することである。本年度の研究目的は、まず電波の回折を利用して得た見通し外の車と位置や速度の情報をもとに衝突の可能性を求める。次に可能性があれば運転手に警告を出し、これが無視された場合に強制ブレーキを働かせて事故を防止することである。このような出会い頭事故防止のコンセプトを、移動体通信「産官学交流シンポジウム」(1999年6月14日横須賀リサーチパーク)で発表したところ、当夜のNHKニュース9で全国に放映される等、注目をうけた。本方法は電波の回折を利用するので、交差点における回折による減衰量を測定した。その結果、距離100mで減衰量が小さい周波数は30100MHzで50dB程度であった(平成11年11月の電子情報通信学会ITS研究会及び2000年電子情報通信学会総合大会で発表)。そして交差点では100台程度の車と通信する必要があるので、アドレス割付や同期が不要な放送局型のFDM-GMSK方式を提案し、受信機として高速フーリエ変換を用いた100チャネルを並列に復調する方式を提案した。
鋼製スリットダンパーの低サイクル疲労特性及び動的耐震性能の定量化

本研究では、せん断降伏型履歴ダンパーの一種である鋼製スリットダンパーを対象とし、形状の違いがスリットダンパーの疲労特性に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。ダンパーの高さ、リブ端部の半径、リブの幅などの形状パラメーターを持つスリットダンパー試験体を用いて繰り返し載荷実験を行った。そして、せん断力を受けるスリットダンパーのリブの半スパンをモデルとした繰り返し載荷有限要素法解析を用いてパラメトリックスタディを行った。異なる形状を持つスリットダンパーリブ平行部端部の破断箇所近傍に生じた累積歪の大きさとダンパーの疲労寿命との関係を明らかにした。【研究の目的】鋼製スリットダンパーは、鋼材の塑性域を利用してエネルギー吸収する履歴型制振ダンパーである。既往の研究では、スリットダンパーの形状の変化に伴う疲労性能の変化について比較検証している研究が殆どない。形状が異なるダンパーの疲労特性を正確に把握することは、求める建物の性能及びダンパーの使用箇所に応じて、適切なスリットダンパーを用いる建物の設計に必要不可欠である。そこで、24年度の研究では形状の異なるスリットダンパーの繰り返し載荷実験及び解析を行い、その結果から形状の違いによる疲労性能の変化を初歩的に把握することを目的とした。【研究実施計画】実験パラメータは試験体baseを基準に、スリット端部孔の半径、リブの幅、リブの本数を変更したものの計4種である。実験装置はオイルジャッキ・反力治具・加力治具・L型治具・横補剛システムからなる。試験体に計4台のバネ式変位計を用いて、それぞれの計測値から試験体の相対変位を求めた。また、試験体に塑性ゲージと弾性ゲージをはりつけた。片振幅8mm、24mm、40mmの3パターンの一定変位振幅載荷履歴を用いた。【実験結果】本研究ではあるサイクルの最大耐力はその試験体が経験した最大耐力の90%まで耐力が低下した時点を終局状態とした。全ての試験体において平行部の端部から亀裂が発生、載荷中亀裂が進展し終局状態に至った。いずれの試験体においても、終局状態まで安定した紡錘形履歴曲線を示している。本実験の範囲から、スリット端部穴の半径が大きい、リブの幅が大きい、またはリブの本数が多いスリットダンパーは終局状態までの繰り返し回数が少ない、終局塑性エネルギー吸収能力も低下した。【解析】24年度では、解析プログラムの作成まで完了し、実験と合わせて異なるパラメーターで初歩的な数値解析を行った。現在の解析モデルはもっと精度を高める必要があることが分かった。本年度では、前年度で行った鋼製スリットダンパーの繰り返し載荷実験のもとに、データーベースを充実させるため、パラメーター(スリットダンパーの高さ、リブ端部の半径、リブの幅、リブ平行部の長さ、板厚、リブの本数など)を増やして、一定振幅繰り返し載荷履歴のはか、漸増振幅載荷履歴も導入し、鋼製(高炉材)スリットダンパーの繰り返し載荷実験を行った。更に、せん断力を受けるスリットダンパーのリブは両端固定梁のように変換し、その半スパンは曲げと軸力を受ける片持ち梁に置換して有限要素法解析モデルを作成した。そして鋼材の混合硬化履歴モデルを確定し、繰り返し荷重を受ける鋼製スリットダンパーの有限要素法解析を行った。形状に関わらずダンパーの荷重変形関係、破断箇所のひずみ履歴、終局エネルギー吸収能力などの力学挙動において、実験結果と解析結果は良好な対応関係を示し、解析方法の妥当性を確認した。繰り返し載荷実験及び有限要素法解析の結果から、スリットダンパー平行部端部の破断箇所近傍に生じた累積歪の大きさがダンパーの疲労寿命に結びつくことが分かった上、スリットダンパーの各形状パラメーターがダンパーの疲労特性に及ぼす影響を検討した。また、スリットダンパーを汎用させるため、近年大幅で利用されている電炉鋼材でスリットダンパーの試験体を3体作成し、繰り返し載荷実験を行った。その結果、電炉鋼材ダンパーと高炉鋼材ダンパーの疲労性能は大きい違いが見られず、本研究の結果は電炉鋼材にも適用できることが分かった。24年度では「鋼製スリットダンパー静的繰り返し載荷実験」及び「鋼製スリットダンパー繰り返し数値解析」計画した。実績では、概ね順調に進展している。25年度が最終年度であるため、記入しない。1.鋼製スリットダンパー静的繰り返し載荷実験(追加)目的:鋼製スリットダンパーの低サイクル疲労特性を把握するため、24年度行った400N/mm2級スリットダンパー静的繰り返し載荷実験の上で、パラメータを増やして追加実験を行う。

試験体と実験パラメーター:24年間の実験を検討する上、既往文献調査などによる形状が異なるスリットダンパー試験体を設計する。実験装置:24年度の実験装置を改造し、本実験は東京理科大学葛飾キャンパス実験棟にある小型反力フレームにて行う。載荷履歴:24年度実験結果を検討する上で、本実験では、2種類の載荷履歴を考案する。疲労曲線を求めるため、一定振幅繰り返し載荷を行う。また、破壊モデルを提案する事を目的とし、アメリカSAC Joint Ventureに推奨されているSAC2000層間変位制御載荷履歴で繰り返し載荷を行う。2.鋼製スリットダンパー繰り返し数値解析(第二段階)及びFEM解析目的:24年度行った数値解析を基礎とし、解析プログラムを改造し、精度と高めてパラメトリックスタディを行い、スリットダンパーの低サイクル疲労曲線を求める。また、FEM解析も行い、数値解析とFEM解析の結果を比較する。数値解析方法:せん断力を受けるスリットダンパーのスタットは両端固定梁のように変形し、その半スパンは曲げと軸力を受ける片持ち梁に置換できる。本解析は文献1)の数値積分による面内解析と同様のアルゴリズムを用いる。この方法は、平面保持の仮定の下で断面内の力の釣り合いを解くことで、各断面に作用するモーメントの増分に対する曲率の増分を求め、材長にわたり曲率を積分することで外力に対する変形を求めるものである。参考文献1)山田哲,焦瑜,吉敷祥一:任意の載荷履歴を受ける梁の延性破壊によって決まる塑性変形能力,鋼構造シンポジウム2011, 2011.1125年度が最終年度であるため、記入しない。
がん幹細胞と血管内皮前駆細胞に照準を定めた悪性脳腫瘍に対する分子標的治療法の探索

本研究の目的は、悪性脳腫瘍幹細胞と血管内皮前駆細胞に着目し、これらに共通する細胞内シグナル伝達分子の発現を解析して新しい分子標的治療戦略として有望な標的分子を探索することである。本研究の結果のうち、ケモカインおよびその受容体がグリオーマ幹細胞の腫瘍原性および腫瘍血管新生に重要な役割を果たしており、その発現・機能を抑制することにより抗腫瘍効果がもたらされることから、悪性グリオーマ幹細胞に対する治療標的候補分子の一つとして期待される。本研究の主要検討課題は悪性脳腫瘍幹細胞研究と血管新生研究とに大別できるが、その実施計画に従い平成23年度は悪性脳腫瘍幹細胞研究を実施した。まず、悪性神経膠腫の手術摘出サンプルからニューロスフェアー法を用いて悪性神経膠腫幹細胞(GSC)を単離した。次に、リアルタイムPCR法を用いて血管の発生・分化関連遺伝子群の細胞内シグナル伝達経路の発現を解析した結果、いくつかの治療標的候補分子の発現上昇を確認した。続いて平成24年度は血管新生研究を実施した。血管内皮前駆細胞(EPOC)および血管内皮細胞(HUVEC)を培養し、血管の発生・分化関連遺伝子群の発現を確認した。次に、GSCをEPOCもしくはHUVEC培地で培養したのちに血管内皮関連遺伝子群の発現を解析した結果、いくつかの治療標的候補分子の発現上昇を確認した。この中で、Chemokine (CXCL)/chemokine receptor (CXCR)の高発現に注目した。そこで、siRNA技術を用いてCXCL発現をノックダウンしたところ、MTSアッセイでGSCの増殖能の低下が確認できた。RT-PCR法で、VEGFなどの血管新生因子の発現が低下する傾向にあった。また、EPOCによる管腔形成能が低下する傾向があった。以上の結果から、CXCL/CXCRはGSCの腫瘍原性および腫瘍血管新生に重要な役割を果たしており、その発現・機能を抑制することにより抗腫瘍効果がもたらされることから、悪性脳腫瘍幹細胞に対する治療標的候補分子の一つとして期待される。まず、悪性神経膠腫の手術摘出サンプルから初代培養細胞を樹立し、ニューロスフェアー法を用いて悪性神経膠腫幹細胞を単離した。この細胞群をフローサイトメトリー法で解析すると、CD133陽性細胞が高率に含まれていた。スフェアー形成細胞を血清含有培地で培養したのちに免疫染色すると、ニューロン/アストロサイト/オリゴデンドロサイトのマーカー分子をそれぞれ発現する細胞が確認できた。このCD133陽性細胞をNOD-SCIDマウスの脳内へ移植すると腫瘍が形成された。次に、リアルタイムPCR法を用いて神経および血管の発生・分化関連遺伝子群の細胞内シグナル伝達経路(Eph/ephrin、Hedgehog、Notch、Wnt、TGFβなど)の発現を解析した結果、いくつかの治療標的候補分子の発現上昇を確認した。この中で、Transcriptional Factor(TCF)の高発現に注目した。そこで、siRNA技術を用いてTCF発現をノックダウンしたところ、MTSアッセイで増殖能の低下、スクラッチアッセイで移動能の低下が確認できた。イムノブロッティングで、PI3K/Akt/mTOR経路の抑制が特徴的であった。以上の結果から、TCFは悪性神経膠腫幹細胞の腫瘍原性に重要な役割を果たしており、その発現・機能を抑制することにより抗腫瘍効果がもたらされることから、悪性脳腫瘍幹細胞に対する治療標的候補分子の一つとして期待される。本研究の目的は、悪性脳腫瘍幹細胞と血管内皮前駆細胞に共通する重要な細胞内シグナル伝達分子の発現を解析して新しい分子標的治療戦略として有望な標的分子を探索し、その発現調節による腫瘍自体への直接的抗腫瘍効果と血管新生抑制による間接的抗腫瘍効果を検討することである。本研究の主要検討課題は、悪性脳腫瘍幹細胞研究と血管新生研究とに大別できるが、平成23年度は、主として悪性脳腫瘍幹細胞研究を実施する計画であった。具体的には、悪性グリオーマ手術摘出サンプルおよび同サンプルから樹立した初代培養細胞を用いて悪性脳腫瘍幹細胞を単離し、その生物学的特徴を解析し、治療標的分子を探索することであった。平成23年度に実施した悪性脳腫瘍幹細胞研究においては、これまでに行った研究および予備実験で確立済みの悪性グリオーマ手術摘出サンプルから樹立した初代培養細胞、そして悪性グリオーマ幹細胞の培養実験系を一部利用した。

また、脳内移植マウスモデルについてもこれまでに経験済みであった。本研究で検証した治療標的候補分子の一部は、自験データおよび文献的報告から選定済みあった。各種アッセイ方法についても、経験済みであった。そこで、悪性脳腫瘍幹細胞に対する有望な治療標的候補分子を証明した。以上の理由から、平成23年度の研究計画はほぼ予定通りに実施され、研究の目的は達成された。本研究はおおむね順調に進展していると考えている。本研究の主要検討課題は、悪性脳腫瘍幹細胞研究と血管新生研究とに大別できる。平成23年度は、主として悪性脳腫瘍幹細胞研究を実施した。引き続き、平成24年度は、血管新生研究を遂行する計画である。具体的には、ラット骨髄から単離した血管内皮前駆細胞およびヒト血管内皮前駆細胞を用いてその生物学的特徴を解析し、本年度の悪性脳腫瘍幹細胞研究の結果で発現上昇を確認したいくつかの治療標的候補分子に対して、血管内皮前駆細胞におけるその発現調節による血管新生抑制効果について検討する。血管内皮前駆細胞の培養実験系も確立済みで、皮下・脳内移植マウス・ラットモデルについても実証中、各種アッセイ方法についても経験済みの実験系で、本研究を推進する計画である。平成23年度の研究費は、おもに悪性脳腫瘍幹細胞研究のために使用する計画である。この研究の結果から発現上昇を確認したいくつかの治療標的候補分子の中で、同年度においてはTranscriptional Factor(TCF)の高発現に注目し、その発現調節による抗腫瘍効果を検討した。引き続いて平成24年度においても、他の治療標的候補分子に対して、同様の実験系で、その発現調節による抗腫瘍効果を検討する予定で、このために研究費を使用する計画である。また、当初の計画通り、平成24年度の研究費は血管新生研究を遂行するために研究費を使用する計画である。
サイトカイニンによる苗条(シュート)分化の分子機構の研究

目的植物のカルスに植物ホルモンであるサイトカイニンを作用させるとシュート(苗条;茎と葉)が再生する。私達の研究目的はサイトカイニンによるシュート再生を分子レベルで理解することである。成果1)野生型シロイヌナズナのカルス50,000個のゲノムDNAに強力な外来エンハンサーをランダムに導入し、過剰発現型遺伝子タギングをおこなった。サイトカイニン情報伝達における重要な遺伝子の近くにエンハンサーが挿入されたならサイトカイニン非依存的にシュート誘導が起きると期待される。この方法により、サイトカイニン非依存的にカルスの増殖、緑化およびシュート再生をする変異体(cki; cytokinin independent変異体)を5系統、サイトカイニン非依存的にシュートを再生する変異体(msh; many shoot変異体)を1系統得た。後者の変異体ではシュート誘導のみが非常に活性化されており、極端な場合、その種子から育った植物の葉柄や子葉などからは多くの不定芽が発生する。cki変異体の一つcki1変異体より過剰発現によりサイトカイニン非依存性を与えるCKI1遺伝子とその完全長cDNAをクローニングし、その産物がツ-コンポーネントシステムのセンサーであるヒスチジンキナーゼに属することがわかった。ヒスチジンキナーゼは情報センサーとして働いていることが多いので、CKI1遺伝子産物が、サイトカイニン受容体である可能性を含めて、今後その機能解明をおこなう。2)EMSで突然変異原処理をした後、自家受粉して得た世代のシロイヌナズナ80,000個体のスクリーニングを行ない、カルス誘導と葉緑体の発達に関して、外から与えたサイトカイニンに対して反応性の上昇した突然変異体をB系統分離した。これらのうち5系統は同一遺伝子座の変異体であり、単一遺伝子座における劣性の変異体で、染色体1番の上部のマーカーと強く連鎖していた。今後、生理学的研究により変異に対応する遺伝子の機能を調べることともに、遺伝子のクローニングを行う。
カルコゲノカルバミン酸エステルの系統的合成と化学反応性の解明

カルボン酸塩化物とチオシアン酸塩との反応から調整されるアシルイソチオシアナートを過剰のアルカンテルロラートと反応させることにより、N-アシルテルロチオカルバミン酸Te-アルキルエステル[RC(=O)NHC(=S)TeR ́]を淡黄色針状結晶として収率2040%で合成・単離できることが明らかとなった。今回、得られたN-アシルテルロチオカルバミン酸Te-アルキルエステルは何れも空気中で、熱ヘキサンを用いて再結晶できるほど安定であるのに対し、既に我々が合成単離しているN-アシルセレノテルロカルバミン酸Te-アルキルエステルが空気中室温で、数分以内に黒色テルルを遊離して完全に分解するのと大きく異なる安定性が認められた。得られたテルロチオエステルの内で、トルエン誘導体[4-MeC_6H_4C(=O)NHC(=S)TeMe]の単結晶化にも成功し、そのX線結晶構造解析まで行うことができた。分子内でトルイル基のカルボニル酸素がテルルに配位する1,5-相互作用の存在が明らかとなり、その結合角(162°)から、酸素原子上の不対電子軌道(N_O軌道)とテルル-メチル炭素間の非結合性軌道(σ^★_<Te-C>軌道)との相互作用であると考えられた。またこの様にして得られたテルロチオエステルを塩基処理し、α-ハロカルボニル化合物を反応させると、分子内でブタンテルロールの脱離を起こし、複素環化合物を中程度から良い収率で与えることも明らかとなった。カルボン酸塩化物とチオシアン酸塩との反応から調製されるアシルイソチオシアナートを過剰のアルカンテルロラートと反応させることにより、N-アシルテルロチオカルバミン酸Te-アルキルエステル[RC(=O)NHC(=S)TeR']を淡黄色針状結晶として収率2040%で合成・単離できることが明らかとなった。分子内でトルイル基のカルボニル酸素がテルルに配位する1,5-相互作用の存在が明らかとなり、その結合角(162°)から、酸素原子上の不対電子軌道(no軌道)とテルル-メチル炭素間の非結合性軌道(σ^*_<Te-C>軌道)との相互作用であると考えられた。
蛍光イメージングの応用による肝門部領域癌センチネルリンパ節の同定方法の確立

62例の症例に対してICGを用いた肝十二指腸間膜内リンパ節・大動脈周囲リンパ節描出能を評価するための臨床試験を行った。当初の15例でICGの投与量を設定し、5mg/mlのICG投与にてリンパ節描出が可能であった。研究期間に47例で描出能を評価した。肝十二指腸間膜内リンパ節・大動脈周囲リンパ節の描出能は29例・47例に認められ(描出率69%)であった。肝門部領域胆管癌に対してICGを用いたセンチネルリンパ節転移診断を実用化するためには、更なるリンパ節描出能の向上が求められることが明らかになった。○近赤外線イメージングシステムmini-FLAREを用いて、肝門部領域癌のセンチネルリンパ節を描出する至適条件を定める。○肝門部領域癌の腫瘍存在部位別のリンパ流の同定。○肝門部領域癌のセンチネルリンパ節診断の正診率を明らかにし、臨床応用の可能性を明らかにする。計画していたMini-FLAREシステムを用いる事に関しては、Mini-FLAREシステムの故障の修理に難渋しており、計画にあるHEMS(ミズホ医科機器)・PDE(浜松ホトニクス)を用いて行った。平成27年度計画の、リンパ節投与条件設定に関しては、以前に施行した臨床試験結果および、今回の研究解析結果から、至適条件を新たに設定することができた。この結果をもって、平成27年度に肝胆膵手術症例16例に対して、蛍光色素(ICG)を用いたセンチネルリンパ節転移診断を行った。検出率は約60%であり、転移陽性リンパ節を有する症例、肝十二指腸間膜に何らかの炎症を認める症例ではセンチネルリンパ節が描出されない傾向にあることが判明した。50例を目標に集積を行い、検出率を明らかにすることを目的として研究を続けるが、本来のセンチネルリンパ節診断法を明らかにするという最終目標を明らかにすることが出来ない可能性があり、次年度から癌特異的に集積する蛍光物質(レザフェリン・アラグリオなど)を用いた臨床試験を同時に行う事として、準備を開始した。つまり、リンパ流はICGを用いて明らかにし、癌の転移診断は、癌特異的蛍光物質を用いる事とする臨床試験を計画した。本年はこのための基礎データーを得るために、小動物などの実験をおこなった。前述のように条件設定が終了し、症例も目標の1/3ほど集積出来ている。研究1:ICGによる肝十二指腸間膜ー大動脈周囲リンパ流(HDL-PAN)の描出.背景:ICGを用いたセンチネルリンパ節転移診断は,一部癌腫においては確立された手技となっているが,胆道癌に対する有用性は不明である.目的:ICGを用いたHDL-PANのPDDの可否を検討する.方法:肝十二指腸間膜内リンパ節郭清予定の手術症例を対象とし,開腹後胆嚢頚部付近にICG 2.5mgを局注し,HDL-PANを近赤外線イメージング機器にて観察した.結果:23/34例(68%)の症例にHDL-PANが描出された.対象症例の中に,大動脈周囲リンパ節転移陽性例を認めなかった.HDL-PANが描出できた全症例に,16b1 inter (頭側・静脈近傍)のリンパ節にICGの集積をみとめ,同部が大動脈周囲の"センチネル"リンパ節である可能性が示唆された.研究2: 5- ALAを用いた胆道癌腹膜転移診断.背景:5-ALAは細胞内にてプロトポリフィリンIX(PPIX)に代謝されるが,悪性腫瘍ではPPIXの排泄障害を認め,細胞内に蓄積する.PPIXは蛍光作用を有するため,他癌腫において5-ALAを用いたPDDが行われている.目的:胆道癌において5-ALAを用いたPDDの可否を検討する.方法:胆管癌細胞株(TFK-1)を用い腹膜播種モデルをマウスで作成.5-ALAを投与したのちに開腹し,400nmの励起光を照射してPDDを行った.結果:肝転移モデル・腹膜結節モデルともに長径1mm大の病変の発する蛍光を観察可能であった.しかし,消化管・尿路系には5-ALAが生理的に集積するため,同部の表面に存在する病変の描出は不能であった.50例の臨床試験を行う予定としているが、平成29年3月31日現在、43例の症例に臨床試験を行った。またマウスを用いた新規蛍光物質による基礎的研究を行ない、現在論文作成中である。研究1.インドシアニングリーン(ICG)を蛍光物質として用いた近赤外線蛍光イメージングを用いた肝門部領域胆管癌のセンチネルリンパ節転移診断を確立する目的に本研究を行った。期間中に前向き臨床研究を施行し47例の症例を検討した。先行研究にて設定した5mg/mlのICG0.5mlを局注し、肝十二指腸間膜内リンパ節(HDLN)・大動脈周囲リンパ節(PAN)の描出部位・描出率を検討した。結果:HDLの描出部位は胆管周囲(12b)・膵頭部周囲(13a)であり、描出率は69%であった。PANの描出部位は腎静脈周囲(16a2 inter, 16b1 inter)であり、描出率は69%であった。

HDLおよびPAN描出の有無に関して、臨床病理学的項目・術前状態などについて検討を行ったが、描出の有無を層別化する項目は抽出されなかった。本研究からICGを用いた近赤外線イメージングによるによるHDLおよびPANのリンパ節描出は可能であることが明らかになったが、投与濃度・量についての再検討を要することも明らかになった。目標とする肝門部領域胆管癌のセンチネルリンパ節転移診断を行うための、基礎条件を設定した。研究2.胆道癌に対して5-アミノレブリン酸(5ーALA)を用いた蛍光診断(特に肝転移巣と腹膜転移巣)が施行可能であるかどうか検討した。ヒト胆道癌細胞株に5ーALAを投与し、蛍光が得られる事を確認した。次にマウス胆道癌皮下腫瘍モデル・腹膜転移モデル・肝転移モデルを作成し、5ーALAを投与し、観察を行った。いずれのモデルにても5ーALAを用いた存在診断は可能であり、ヒト胆道癌において、5ーALAを用いた癌存在診断は可能であることを示した。62例の症例に対してICGを用いた肝十二指腸間膜内リンパ節・大動脈周囲リンパ節描出能を評価するための臨床試験を行った。当初の15例でICGの投与量を設定し、5mg/mlのICG投与にてリンパ節描出が可能であった。研究期間に47例で描出能を評価した。肝十二指腸間膜内リンパ節・大動脈周囲リンパ節の描出能は29例・47例に認められ(描出率69%)であった。肝門部領域胆管癌に対してICGを用いたセンチネルリンパ節転移診断を実用化するためには、更なるリンパ節描出能の向上が求められることが明らかになった。引き続き症例集積を行っていく予定である。(平成28年度集積目標は30例である。)臨床研究をさらに進め、予定数を達成するとともに、結果を英文論文化する。消化器外科学更なる発展的臨床試験を計画しているが、学内倫理委員会の審査が本年度中に通過せず、施行不可であった。研究2に用いる5ーALAを発注する予定で手続きを進めており、残金を有していたが、製薬会社から無償提供を受けることができるようになり、2959円を残すことになった。本年は臨床試験を行うこととし、使用する予定である。学内倫理委員会通過後に、発展的臨床試験を施行するための、薬剤費として使用する予定である。本年度も引き続き臨床研究を行う予定であり、必要な試薬の購入に用いる予定としている。